(57)【要約】  1つの励起RFパルスの後に、複数の再収束RFパルスを照射するシーケンスにおいて、スライス厚、FOV等の撮影条件によらず、既知の磁場歪み発生位置における尖状アーチファクトを抑制するために、励起RFパルスと、最初の再収束RFパルスとの間に、当該位置において横磁化に位相ずれを発生させる、微小なディフェーズ傾斜磁場を位相エンコード方向および/または、スライスエンコード方向に印加することにより、当該位置におけるNMR信号(エコー信号)の信号値を抑制し、尖状アーチファクトを低下させる。
2016021603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場発生部、傾斜磁場発生部、高周波磁場発生部および高周波磁場検出部を備えた撮像部と、
撮影シーケンスに従って各部を動作させ、計測を実行する計測部、を備え、
前記撮影シーケンスは、スピンエコー系シーケンスであり、
前記スピンエコー系シーケンスの高周波磁場パルス間に、磁場歪みが発生する磁場歪み位置のエコー信号を低下させるようディフェーズ傾斜磁場が印加されること
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、
前記撮影シーケンスは、ファストスピンエコーシーケンスであること
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記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ディフェーズ傾斜磁場は、前記磁場歪み位置において、横磁化の位相を所定量回転させるよう印加されること
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であって、
前記計測部が計測したエコー信号から画像を再構成する画像再構成部をさらに備え、
前記計測部は、前記撮影シーケンスを偶数回実行し、
前記ディフェーズ傾斜磁場は、前記撮影シーケンスの実行毎に交互に極性を反転させて印加され、
前記画像再構成部は、各撮像シーケンスで得られた再構成画像を加算すること
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1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ディフェーズ傾斜磁場の印加量を調整する印加量調整部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、
前記印加量調整部は、ユーザからの指示に従って、前記印加量を調整すること
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5記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記印加量調整部は、撮像条件として指定された視野サイズに応じて、前記印加量を調整すること
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、
前記印加量調整部は、前記撮影シーケンスで得た画像の画素値の総和が最小となるよう、前記印加量を最適化すること
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記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ディフェーズ傾斜磁場の印加により低下した前記エコー信号を補正する画像補正部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１０】
請求項3記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記所定量は±1/4・π［rad］または±1/2・π［rad］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１１】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ディフェーズ傾斜磁場は、位相エンコード傾斜磁場の印加軸と同軸に印加されること
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1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ディフェーズ傾斜磁場は、スライスエンコード傾斜磁場の印加軸と同軸に印加されること
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1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
撮影視野の外の前記磁場歪みが発生する位置を特定し、前記磁場歪みが発生する位置からのエコー信号を低下させるよう前記ディフェーズ傾斜磁場を印加すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
スピンエコー系のシーケンスの高周波磁場パルス間に、磁場歪みが発生する磁場歪み位置のエコー信号を低下させるようディフェーズ傾斜磁場を印加してエコー信号を収集し、再構成画像を得ること
を特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１５】
スピンエコー系のシーケンスの高周波磁場パルス間に、磁場歪みが発生する磁場歪み位置のエコー信号を低下させるようディフェーズ傾斜磁場を印加してエコー信号を収集し、第一の再構成画像を得、
前記スピンエコー系のシーケンスの前記ディフェーズ傾斜磁場を印加したタイミングと同タイミングで、極性のみ反転させて前記ディフェーズ傾斜磁場を印加してエコー信号を収集し、第二の再構成画像を得、
前記第一の再構成画像と前記第二の再構成画像とを加算し、画像を得ること
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、磁気共鳴イメージング(以下、MRIという)技術に関し、特に、静磁場不均一および傾斜磁場非線形性によって生じるアーチファクト(Artifact)を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平磁場MRI装置では、被検体の開放感を重視するために、ガントリのZ軸(磁場方向)長を短縮したショートガントリ型MRI装置が主流である。しかしながら、ショートガントリ型MRI装置では、静磁場均一空間、及び、傾斜磁場線形領域が狭まることで、ガントリ端部の磁場が歪む。撮影FOV外の磁場歪みの影響で撮影FOV内に、高輝度な輝点もしくは三日月状のアーチファクトが生じる。これを、尖状アーチファクト(Cusp Artifact)と呼ぶ。【０００３】
尖状アーチファクトは、Z軸を位相エンコード方向に設定したサジタル(SAG)及びコロナル(COR)断面のスピンエコー(Spin Echo)系の撮影において、発生する事が多く、診断の妨げとなる事がある。【０００４】
励起RFパルス(Excitation RFパルス)と再収束RFパルス(Refocus RFパルス)の2つのRFパルスによる励起断面の角度をずらして、磁場歪み領域で励起断面が重ならないようにする事で尖状アーチファクトを抑制する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開2012/0025826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に記載の手法は、例えば、FSE(Fast Spin Echo)シーケンスのような、1つの励起RFパルスの後に、再収束RFパルスを複数照射するシーケンスでは、対処できない。また、スライス厚が厚い場合には、両者の励起角度差を大きくする必要があるため、隣接スライス間の干渉によるスライス間輝度差や、FOV内の信号低下が発生する。【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、1つの励起RFパルスの後に、複数の再収束RFパルスを照射するシーケンスにおいて、スライス厚等の撮影条件によらず、尖状アーチファクトを回避する技術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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の磁気共鳴イメージング装置は、既知の磁場歪み発生位置におけるNMR信号(エコー信号)の信号値を低下させることにより、尖状アーチファクトを抑制する。磁場歪み発生位置において、横磁化の位相ずれを発生させることにより、当該位置におけるエコー信号を低下させる。位相ずれは、いずれかのRFパルスの間に、微小なディフェーズ傾斜磁場を印加することにより、実現する。このディフェーズ傾斜磁場は、位相エンコード方向および/または、スライスエンコード方向に印加する。【０００９】
具体的には、本発明の磁気共鳴イメージング装置は、以下に示すような特徴を有する。【００１０】
静磁場発生部、傾斜磁場発生部、高周波磁場発生部および高周波磁場検出部を備えた撮像部と、撮影シーケンスに従って各部を動作させ、計測を実行する計測部、を備え、前記撮影シーケンスは、スピンエコー系シーケンスであり、前記スピンエコー系シーケンスの高周波磁場パルス間に、磁場歪みが発生する磁場歪み位置のエコー信号を低下させるようディフェーズ傾斜磁場が印加されることを特徴とする。【００１１】
前記撮影シーケンスは、ファストスピンエコーシーケンスであることを特徴とする。【００１２】
また前記ディフェーズ傾斜磁場は、前記磁場歪み位置において、横磁化の位相を所定量回転させるよう印加されることを特徴とする。【００１３】
また前記計測部が計測したエコー信号から画像を再構成する画像再構成部をさらに備え、前記計測部は、前記撮影シーケンスを偶数回実行し、前記ディフェーズ傾斜磁場は、前記撮影シーケンスの実行毎に交互に極性を反転させて印加され、前記画像再構成部は、各撮像シーケンスで得られた再構成画像を加算することを特徴とする。【００１４】
また前記ディフェーズ傾斜磁場の印加量を調整する印加量調整部をさらに備えることを特徴とする。【００１５】
前記印加量調整部は、ユーザからの指示に従って、前記印加量を調整することを特徴とする。【００１６】
また前記印加量調整部は、撮像条件として指定された視野サイズに応じて、前記印加量を調整することを特徴とする。【００１７】
また前記印加量調整部は、前記撮影シーケンスで得た画像の画素値の総和が最小となるよう、前記印加量を最適化することを特徴とする。【００１８】
前記ディフェーズ傾斜磁場の印加により低下した前記エコー信号を補正する画像補正部をさらに備えることを特徴とする。【００１９】
前記所定量は±1/4・π［rad］または±1/2・π［rad］であることを特徴とする。【００２０】
前記ディフェーズ傾斜磁場は、位相エンコード傾斜磁場の印加軸と同軸に印加されることを特徴とする。【００２１】
また前記ディフェーズ傾斜磁場は、スライスエンコード傾斜磁場の印加軸と同軸に印加されることを特徴とする。【００２２】
また、本発明の磁気共鳴イメージング方法は、以下に示すような特徴を有する。【００２３】
スピンエコー系のシーケンスの高周波磁場パルス間に、磁場歪みが発生する磁場歪み位置のエコー信号を低下させるようディフェーズ傾斜磁場を印加してエコー信号を収集し、再構成画像を得ることを特徴とする。【００２４】
あるいは、スピンエコー系のシーケンスの高周波磁場パルス間に、磁場歪みが発生する磁場歪み位置のエコー信号を低下させるようディフェーズ傾斜磁場を印加してエコー信号を収集し、第一の再構成画像を得、前記スピンエコー系のシーケンスの前記ディフェーズ傾斜磁場を印加したタイミングと同タイミングで、極性のみ反転させて前記ディフェーズ傾斜磁場を印加してエコー信号を収集し、第二の再構成画像を得、前記第一の再構成画像と前記第二の再構成画像とを加算し、画像を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、スライス厚やFOVといった撮影条件に依存せず、尖状アーチファクトを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第一の実施形態のMRI装置の全体概要を示すブロック図
【図２】第一の実施形態の全体制御部の機能ブロック図
【図３】(a)および(b)は、第一の実施形態の磁場歪みによる尖状アーチファクト発生を説明するための説明図
【図４】FSEシーケンスを説明するための説明図
【図５】第一の実施形態の撮影シーケンスであるCASシーケンス310を説明するための説明図であり、(a)は奇数回目に実行されるCASシーケンス310odd、(b)は偶数回目に実行されるCASシーケンス310evnを示す。
【図６】第一の実施形態のディフェーズ傾斜磁場によって生じる空間的な位相分布を説明するための説明図であり、(a)は奇数回目計測時の位相分布、(b)は偶数回目計測時の位相分布を示す。
【図７】第一の実施形態の撮影処理のフローチャート
【図８】第一の実施形態のディフェーズ傾斜磁場による位相ずれが0の場合の横磁化の時間方向の変化と再収束RFパルスのFA依存の様子を示すグラフであり、(a)は、第1データの強度変化の様子を、(b)は、第2データの強度変化の様子を、(c)は、第3データの強度変化の様子を、(d)は、第1データの位相変化の様子を、(e)は、第2データの位相変化の様子を、(f)は、第3データの位相変化の様子を、それぞれ示すグラフ
【図９】第一の実施形態のディフェーズ傾斜磁場による位相ずれが1/12・π［rad］の領域の横磁化の時間方向の変化と再収束RFパルスのFA依存の様子を示すグラフであり、(a)は、第1データの強度変化の様子を、(b)は、第2データの強度変化の様子を、(c)は、第3データの強度変化の様子を、(d)は、第1データの位相変化の様子を、(e)は、第2データの位相変化の様子を、(f)は、第3データの位相変化の様子を、それぞれ示すグラフ
【図１０】第一の実施形態のディフェーズ傾斜磁場による位相ずれが2/12・π［rad］の領域の横磁化の時間方向の変化と再収束RFパルスのFA依存の様子を示すグラフであり、(a)は、第1データの強度変化の様子を、(b)は、第2データの強度変化の様子を、(c)は、第3データの強度変化の様子を、(d)は、第1データの位相変化の様子を、(e)は、第2データの位相変化の様子を、(f)は、第3データの位相変化の様子を、それぞれ示すグラフ
【図１１】第一の実施形態のディフェーズ傾斜磁場による位相ずれが3/12・π［rad］の領域の横磁化の時間方向の変化と再収束RFパルスのFA依存の様子を示すグラフであり、(a)は、第1データの強度変化の様子を、(b)は、第2データの強度変化の様子を、(c)は、第3データの強度変化の様子を、(d)は、第1データの位相変化の様子を、(e)は、第2データの位相変化の様子を、(f)は、第3データの位相変化の様子を、それぞれ示すグラフ
【図１２】第一の実施形態のディフェーズ傾斜磁場による位相ずれが4/12・π［rad］の領域の横磁化の時間方向の変化と再収束RFパルスのFA依存の様子を示すグラフであり、(a)は、第1データの強度変化の様子を、(b)は、第2データの強度変化の様子を、(c)は、第3データの強度変化の様子を、(d)は、第1データの位相変化の様子を、(e)は、第2データの位相変化の様子を、(f)は、第3データの位相変化の様子を、それぞれ示すグラフ
【図１３】第一の実施形態のディフェーズ傾斜磁場による位相ずれが5/12・π［rad］の領域の横磁化の時間方向の変化と再収束RFパルスのFA依存の様子を示すグラフであり、(a)は、第1データの強度変化の様子を、(b)は、第2データの強度変化の様子を、(c)は、第3データの強度変化の様子を、(d)は、第1データの位相変化の様子を、(e)は、第2データの位相変化の様子を、(f)は、第3データの位相変化の様子を、それぞれ示すグラフ
【図１４】第一の実施形態の、磁場中心から±250mm離れた位置で位相ずれが±1/4・π［rad］となるようディフェーズ傾斜磁場を印加した場合の横磁化の磁場中心からの距離による変化の様子を示すグラフであり、(a)は、第1データの強度変化の様子を、(b)は、第2データの強度変化の様子を、(c)は、第3データの強度変化の様子を、(d)は、第1データの位相変化の様子を、(e)は、第2データの位相変化の様子を、(f)は、第3データの位相変化の様子を、それぞれ示すグラフ
【図１５】第一の実施形態の、磁場中心から±250mm離れた位置で位相ずれが±3/4・π［rad］となるようディフェーズ傾斜磁場を印加した場合の横磁化の磁場中心からの距離による変化の様子を示すグラフであり、(a)は、第1データの強度変化の様子を、(b)は、第2データの強度変化の様子を、(c)は、第3データの強度変化の様子を、(d)は、第1データの位相変化の様子を、(e)は、第2データの位相変化の様子を、(f)は、第3データの位相変化の様子を、それぞれ示すグラフ
【図１６】第一の実施形態の変形例の撮影処理のフローチャート
【図１７】第二の実施形態の撮影処理のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、添付図面に従って本発明の実施形態の例を詳説する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、基本的に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。
【００２８】
［MRI装置のブロック図］
最初に、本実施形態のMRI装置を説明する。図1は、本実施形態のMRI装置100一例の全体構成を示すブロック図である。本実施形態のMRI装置100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、静磁場発生源102と、傾斜磁場コイル103及び傾斜磁場電源109と、高周波磁場(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、シーケンサ111と、全体制御部112と、被検体101を搭載する天板を静磁場発生源102により生成される磁場空間の内部に出し入れするベッド106と、を備える。
【００２９】
静磁場発生源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。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、例えば、静磁場発生磁石が配置される。以下、静磁場方向をZ軸方向とする。また、本実施形態では、水平磁場方式のトンネルボア型のMRI装置100であって、ガントリのZ軸長を短縮したショートガントリ型のMRI装置100を例に説明する。しかしながら、MRI装置100の形式は限定されない。
【００３０】
傾斜磁場コイル103は、MRI装置100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る。それぞれの傾斜磁場コイル103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、傾斜磁場を発生する。具体的には、各傾斜磁場コイル103の傾斜磁場電源109は、それぞれ後述のシーケンサ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103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。この傾斜磁場コイル103と傾斜磁場電源109とは、傾斜磁場発生部を構成する。
【００３１】
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る。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(Gr)とが印加されて、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。
【００３２】
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(RF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のスピンにNMR現象が誘起される。具体的には、RF送信部110が、後述のシーケンサ111からの命令に従って駆動されて、RF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。このRF送信コイル104とRF送信部110とは、RFパルス発生部を構成する。
【００３３】
RF受信コイル105は、被検体101の生体組織を構成する原子核の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る。RF受信コイル105は、信号処理部107に接続され、受信したエコー信号は信号処理部107に送られる。
【００３４】
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、後述のシーケンサ111からの命令に従って、信号処理部107は、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。
【００３５】
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全体制御部112に送る。なお、RF受信コイル105および信号処理部107は、信号検出部を構成する。
【００３６】
シーケンサ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とに送信してこれらを制御する。具体的には、シーケンサ111は、後述する全体制御部112の制御で動作し、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を収集する。
【００３７】
繰り返しの際には、2次元撮像の場合は、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。
【００３８】
全体制御部112は、シーケンサ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。全体制御部112は、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装置115と、を備える。全体制御部112には、ユーザインタフェースとして、表示部118および操作部119が接続される。また、光ディスク等の外部記憶装置117が接続されていても良い。
【００３９】
具体的には、シーケンサ111を介して各部を制御し、エコーデータを収集させ、シーケンサ111を介して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、本明細書において、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。
【００４０】
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、表示部118に表示させたり、内部記憶装置115や外部記憶装置117に記録させたり、ネットワークIFを介して外部装置に転送したりする。
【００４１】
表示部118は、再構成された被検体101の画像を表示する。また操作部119は、MRI装置100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の入力を受け付ける。操作部119は、トラックボール又はマウス及びキーボード等を備える。この操作部119は表示部118に近接して配置され、操作者が表示部118を見ながら操作部119を介してインタラクティブにMRI装置100の各種処理を制御する。
【００４２】
現在、MRI装置100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(以下、プロトンという)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。
【００４３】
［全体制御部の機能ブロック］
本実施形態では、ショートガントリ型のMRI装置100において、尖状アーチファクトを抑えるよう、計測を制御する。これを実現する、本実施形態の全体制御部112の機能構成について説明する。図2は、本実施形態の全体制御部112の機能ブロック図である。
【００４４】
本図に示すように、本実施形態の全体制御部112は、撮影シーケンスに従って各部を動作させ、計測を実行する計測部130と、計測部130が計測したエコー信号から画像を再構成する画像再構成部140と、を備える。また、全体制御部112は、さらに、後述する本実施形態の変形例で示すように、尖状アーチファクト低減用のディフェーズ傾斜磁場(以下、CASD(Cusp Artifact Suppress Dephase)傾斜磁場と呼ぶ)の印加量を調整する印加量調整部150や、CASD傾斜磁場を印加することにより低下したエコー信号を補正する画像補正部160、を備えてもよい。
【００４５】
本実施形態の計測部130は、予め定めた撮影シーケンスに従って、シーケンサ111に指令を出し、得られたエコー信号を、k空間に配置する。画像再構成部140は、k空間に配置されたエコー信号から画像を再構成する。
【００４６】
全体制御部112が実現する各機能は、内部記憶装置115または外部記憶装置117に格納されたプログラムを、演算処理部114がメモリ113にロードして実行することにより実現される。また、全部または一部の機能は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-programmable gate array)などのハードウェアによって実現してもよい。
【００４７】
また、各機能の処理に用いる各種のデータ、処理中に生成される各種のデータは、内部記憶装置115または外部記憶装置117に格納される。
【００４８】
上述のように、ショートガントリ型のMRI装置100では、磁場歪みにより、FOV内に尖状アーチファクトが発生する。本実施形態の計測部130は、FSE系のシーケンスであって、この尖状アーチファクトを抑制するシーケンス(尖状アーチファクト抑制シーケンス(Cusp Artifact Suppress：CAS)シーケンス))に従って、計測を実行する。
【００４９】
本実施形態のCASシーケンスは、磁場歪みが発生する位置からのエコー信号を抑制するよう設計される。
【００５０】
［磁場歪みによる尖状アーチファクトの発生］
本実施形態のCASシーケンスの説明に先立ち、このシーケンスでエコー信号を抑制する位置について説明する。
【００５１】
上述のように、ショートガントリ型のMRI装置100は、静磁場均一空間、及び、傾斜磁場の線形領域が狭まることで、磁場歪みが発生し、それによるエイリアシング(Aliasing)現象により、尖状アーチファクトが生じやすい。図3(a)および図3(b)を用いて、エイリアシング現象により、磁場歪みによる尖状アーチファクトが視野(FOV)内に発生する原理を説明する。
【００５２】
静磁場が均一であり、傾斜磁場が線形であれば、磁場歪みおよびそれによる画像歪みは発生しない。すなわち、磁場歪みが発生する領域は、静磁場が不均一であり、傾斜磁場の線形性が保たれない領域である。このような領域は、ガントリの端部である。また、撮影視野(FOV)220は、一般に、ガントリの中心(磁場中心)に設定される。
【００５３】
従って、図3(a)に示すように、磁場歪みが発生する位置(磁場歪位置)210は、FOV220から離れた位置となる。
【００５４】
しかしながら、FOV220外にも傾斜磁場は印加されるため、FOV220外の情報も、FOV220内に折り返される(折り返し現象)。よって、図3(b)に示すように、FOV220内の折り返し位置211に、磁場歪みによる輝点が発生する。この現象は、位相差により位置を認識する位相エンコード方向に特に顕著に現れる。
【００５５】
例えば、図3(a)および図3(b)に示すように、磁場歪みの発生位置(磁場歪み位置)210を、磁場中心から、z軸方向に250mmの位置とする。FOV220のz軸方向の長さを150mmとし、z軸方向のFOV中心を磁場中心とする。
【００５６】
この場合、磁場歪み位置210は、FOVの下端部から、z軸方向に325mm離れた位置となる。磁場歪み位置210にある組織からのエコー信号は、折り返しにより、FOV内に現れる。その位置は、FOVの下端部から考えた場合、FOVの下端部と磁場歪み位置210の間の距離325mmを、FOVの長さ150mmで割った値の余りである25mmだけFOVの下端部から離れた位置211で受信される。
【００５７】
本実施形態では、CASシーケンスにより、磁場歪み位置210からのエコー信号を抑える。すなわち、本実施形態では、磁場歪み位置210からのエコー信号を抑制するよう、CASシーケンスを設計する。
【００５８】
［磁場歪み位置］
なお、磁場歪み(画像歪み)の発生する位置(磁場歪み位置)210は、ハードウェアに依存して変化することがない。このため、MRI装置100の製造時、据え付け時等に、磁場歪み位置210は特定できる。
【００５９】
磁場歪み位置210は、例えば、十分に大きなファントムを用い、折り返しの生じない十分に大きなサイズにFOVを設定し、計測を行い、特定する。十分大きなサイズのFOVは、例えば、図3(a)および図3(b)の例では、600mmとする。そして、得られた磁場歪み位置210の座標情報を、システム情報として記憶する。
【００６０】
磁場歪み位置210特定のための計測には、Spin Echo(スピンエコー：SE)系シーケンスを用いるのが望ましい。しかし、他のシーケンスでも磁場歪みの影響は生じるため、より撮影時間の短いGradient Echo(GE)系のシーケンスを用いてもよい。なお、この、磁場歪み位置210の特定は、本計測より前のタイミングであればよい。
【００６１】
［FSEシーケンス］
本実施形態の計測部130が用いるCASシーケンスの説明に先立ち、基礎とする従来のFSEシーケンスについて説明する。図4は、従来のFSEシーケンス300の一例である。なお、本図において、RF、Gs、Gp、Grはそれぞれ、高周波磁場、スライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場の印加のタイミングを、A/Dは核磁気共鳴信号(エコー信号)の取得タイミングを、Signalはエコー信号発生のタイミングを、それぞれ示す。
【００６２】
本図に示すように、従来のFSEシーケンス300では、まず、撮像対象スライス面内のプロトンに高周波磁場を与える励起RFパルス301とともに、当該スライスを選択するスライス選択傾斜磁場311を印加する。その後、プロトンのスピンをスライス面内で反転させるための再収束RFパルス302を、印加間隔IET(Inter Echo Time)で繰り返し印加する。印加数(繰り返し回数)は、予め定めたEcho Train Length数である。そして、再収束RFパルス302の印加毎に、スライス選択傾斜磁場314、位相エンコード傾斜磁場321、および周波数エンコード傾斜磁場332を印加し、サンプリングウィンドウ341のタイミングで、エコー信号351を収集する。
【００６３】
なお、312はスライス選択傾斜磁場311による位相分散を再収束させるためのスライスリフェーズ傾斜磁場である。313および315は、再収束RFパルス302によるFID(Free Induction Decay)信号を抑制するためのスポイル傾斜磁場である。また、位相エンコード傾斜磁場321による位相分散を再収束させるための位相リワインド傾斜磁場322をサンプリングの後、印加する。
【００６４】
上述のように、FSEシーケンスでは、Carr Purcell Meiboom Gill(以降、CPMG)状態を作り、均一かつ高い信号を収集する。このCPMG状態を作るため、従来のFSEシーケンス300には、以下の撮像条件が設定される。
【００６５】
1)再収束RFパルス302のフリップアングル(Flip Angle：FA)は180度とする。
【００６６】
2)励起RFパルス301と再収束RFパルス302との間の待ち時間をτ［msec］とすると、隣り合う再収束RFパルス302間の待ち時間は、2τ［msec］とする。
【００６７】
3)励起RFパルス301によって生じたエコーの横磁化の位相に対し、再収束RFパルス302の相対位相を±1/2・π［rad］(±90度)ずらす。
【００６８】
4)再収束RFパルス302前後に印加する傾斜磁場パルスの面積は全て同一とする。
【００６９】
5)隣接する再収束RFパルス302間においては、位相軸では、位相エンコード傾斜磁場321による位相分散を再収束させるための位相リワインド(Rewind)傾斜磁場322を印加する。
【００７０】
上述の通り、CPMG状態は、励起RFパルスによって生じたエコー信号の横磁化の位相に対し、再収束RFパルス302の相対位相を±1/2・π［rad］ずらすことで維持できる。
【００７１】
CPMG法が報告される以前のCarr Purcell(CP)法では、再収束RFパルス302との位相を横磁化の位相に対して±1/2・π［rad］ずらさずに照射していた。しかしながら、この手法は再収束RFパルス302に照射不均一性が存在する場合、信号低下を起こす問題があったため、CPMG法の方が一般的となった経緯がある。
【００７２】
本実施形態では、横磁化と再収束RFパルスの相対位相を適切に制御する事で意図的に信号低下を誘発し、磁場中心から離れた位置(オフセンタ位置)の信号を抑制する。なお、本実施形態では、オフセンタ位置は、磁場歪み位置210である。
【００７３】
すなわち、本実施形態では、CPMG法のFSEシーケンスを改良し、所望の位置(磁場歪み位置210)において、横磁化の位相を所定量回転させ、当該位置からのエコー信号を低下させる。これにより、当該位置からのエコー信号による尖状アーチファクトを抑制する。
【００７４】
本実施形態のCASシーケンスでは、これを実現するため、図4に示すFSEシーケンス300の、励起RFパルス301と再収束RFパルス302との間、および、再収束RFパルス302の隣接するペアのうち少なくとも1つのペアの間、のいずれかに、1つの微小なCASD傾斜磁場を印加する。
【００７５】
このように、CASD傾斜磁場は、いずれかの高周波磁場(RF)パルスの間に印加されればよいが、以下、本実施形態では、励起RFパルス301と最初の再収束RFパルス302との間に、CASD傾斜磁場を印加する場合を例にあげて説明する。
【００７６】
本実施形態のCASシーケンス310の例を図5(a)及び図5(b)に示す。(a)は奇数回目に実行されるCASシーケンス310oddの例であり、(b)は、偶数回目に実行されるCASシーケンス310evnの例である。本図に示すように、CASシーケンス310(310odd、310evn)では、図4に示す、従来のFSEシーケンス300の、励起RFパルス301と、最初の再収束RFパルス302との間に、尖状アーチファクト低減用のディフェーズ傾斜磁場であるCASD傾斜磁場(323odd、323evn)が印加される。(奇数回目に実行されるCASシーケンス310oddのときにCASD傾斜磁場323oddが、偶数回目に実行されるCASシーケンス310evnのときにCASD傾斜磁場323evnが印加される)。他のパルスは、FSEシーケンス300と同様である。
【００７７】
このCASD傾斜磁場(323odd、323evn)は、磁場歪み位置210のエコー信号を低下させるよう、印加される。磁場歪み位置210のエコー信号を低下させるため、本実施形態では、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)は、磁場歪み位置210において、横磁化の位相を所定量回転させるよう、印加される。すなわち、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量は、磁場歪み位置210において、横磁化の位相が、所定量回転するよう設定される。この所定量は、具体的には、1/4・π［rad］(45度)回転するよう設定される。この理由は、後述する。
【００７８】
また、図5(a)及び図5(b)に示すように、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)は、位相エンコード方向(位相エンコード傾斜磁場321の印加軸と同軸)に印加する。これは、位相エンコード方向に折り返しが発生するためである。本実施形態では、例えば、MRI装置100の装置座標系のZ軸方向を位相エンコード方向とする。
【００７９】
さらに、本実施形態の計測部130は、CASシーケンス310(310odd、310evn)を偶数回繰り返す。そして、繰り返し毎に、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加極性を、交互に反転する。すなわち、計測部130は、CASシーケンス310(310odd、310evn)を偶数回実行し、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)は、実行毎に交互に極性を反転させて印加され、画像再構成部140は、各撮像シーケンス(CASシーケンス310(310odd、310evn))で得られた再構成画像を加算し、最終的な画像を得る。
【００８０】
図5(a)及び図5(b)に示すように、偶数回目に実行されるCASシーケンス310evnでは、CASD傾斜磁場323oddの代わりにCASD傾斜磁場323evnが印加される。このCASD傾斜磁場323evnは、奇数回目のCASシーケンス310内のCASD傾斜磁場323oddと、印加タイミング、印加量は等しいが、印加極性のみ反転されたものである。
【００８１】
このCASD傾斜磁場323oddおよび323evnを、それぞれ、Z軸方向に加えた場合の位相分布(位相傾斜)の様子を、図6(a)および図6(b)に示す。図6(a)および図6(b)に示すように、Z軸方向に位相分布(位相傾斜)を与える事ができる。従って、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)を印加することにより、磁場中心からの、Z軸方向の距離(オフセンタ量)に応じて、位相ずれが生じ、CPMG状態を崩す事ができる。
【００８２】
［CASD傾斜磁場の印加量］
上記位相ずれを実現するCASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量(印加面積)は、以下のように算出する。
【００８３】
傾斜磁場パルス印加時の、原点(磁場中心)から印加軸方向に距離D［mm］の位置(以後、単に位置Dと呼ぶ。)における位相ずれθ［rad］は、傾斜磁場強度G［mT/m(＝T/mm・10-6)］、印加時間t［sec］、及び、磁気回転比γ［MHz/T(＝Hz/T・106)］を用いて、以下の式(1)で表される。
2016021603.tif 000003
【００８４】
従って、磁場中心から離れた位置Dにおいて、±1/4・π［rad］の位相ずれを発生させるための傾斜磁場強度Gおよび印加時間tは、以下の式(2)で表される。
2016021603.tif 000004
【００８５】
ここで、G・tは、傾斜磁場パルスの印加面積［mT/m・sec］、すなわち、傾斜磁場パルスの印加量に相当する。印加面積G・tをCASDA(Cusp Artifact Suppress Pulse Area)と表すと、パルス面積、すなわち、印加量は、式(2)を変形し、以下の式(3)で表される。
2016021603.tif 000005
【００８６】
なお、偶数回目の撮影では、図5(b)に示すように、印加極性を反転する。よって、偶数回目のCASシーケンス310evnで印加するCASD傾斜磁場323evnの印加面積(印加量)CASDAnegは、以下の式(4)で表される。
2016021603.tif 000006
【００８７】
上記式からわかるように、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量は、磁場歪み位置210の磁場中心からの離れた位置Dと、磁気回転比γとにより算出される。従って、印加量は、磁場歪み位置210が特定されたタイミング以降、実際の計測開始前までの間に算出すればよい。例えば、MRI装置100の製造時、据え付け時等に算出してもよい。
【００８８】
［撮影処理の流れ］
以下、本実施形態の計測部130と画像再構成部140とによる撮影処理の流れを説明する。図7は、本実施形態の撮影処理の処理フローである。ここでは、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量CASDAおよびCASDAnegは、算出されているものとする。また、TRの繰り返し回数をNSA回(NSAは、偶数)とする。このとき、図5(a)および図5(b)に示すCASシーケンス310oddおよび310evnを、交互に繰り返すものとする。
【００８９】
まず、計測部130は、繰り返し回数のカウンタnを初期化(n＝1)する(ステップS1101)。次に、計測部130は、nが奇数か偶数かを判別する(ステップS1102)。
【００９０】
そして、奇数であれば、計測部130は、計測回数が奇数回の際に実行する奇数回用シーケンス(CASシーケンス310odd)を実行する。(ステップS1103)。
【００９１】
そして、画像再構成部140は、得られた結果から画像を再構成し(ステップS1104)、内部記憶装置115に格納する。その後、計測部130は、全繰り返し回数NSA回の計測を終えたか判別し(ステップS1105)、終えていない場合、カウンタnを1インクリメントし(ステップS1106)、ステップS1102へ移行する。
【００９２】
また、ステップS1102において、nが偶数であれば、計測部130は、計測回数が偶数回の際に実行する偶数回用シーケンス(CASシーケンス310evn)を実行する(ステップS1107)。そして、ステップS1104へ移行する。
【００９３】
ステップS1105において、全計測を終えたと判別された場合、画像再構成部140は、内部記憶装置115に格納された全画像を加算し、最終的な画像を得(ステップS1108)、処理を終了する。
【００９４】
なお、本実施形態では、位相エンコード方向をZ方向にして位相エンコード軸(Z軸)にCASD傾斜磁場(323odd、323evn)を印加する場合を例にあげて説明しているが、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加方向は、Z軸方向に限定されない。
【００９５】
また、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加方向は、位相エンコード方向にも限定されない。また、スライスエンコード傾斜磁場の印加軸と同軸に印加されてもよい。
【００９６】
［信号低下の数値シミュレーション］
以下、上記CASシーケンス310odd、310evnにより磁場歪み位置210からの信号を低下させるために最適な位相ずれを決定するために行った、数値シミュレーションの結果を説明する。ここでは、位相ずれが、それぞれ、0、1/12・π［rad］(15度)、2/12・π［rad］(30度)、3/12・π［rad］(45度)、4/12・π［rad］(60度)、5/12・π［rad］(75度)となる各領域の、計6つの場合エコー信号の横磁化の挙動の数値シミュレーションを行った。その結果を図8(a)〜図13(f)に示す。
【００９７】
この数値シミュレーションでは、被検体101のT1を500msec、T2を500msecとした。また、撮像条件として、再収束RFパルス数(Echo Train Length)を80、再収束RFパルスの印加間隔を5msecとした。
【００９８】
また、この数値シミュレーションでは、Matlab7.2を用いて、Bloch方程式を用い、励起RFパルス301と再収束RFパルス302による磁化ベクトルの挙動をモデル化し、再収束RFパルス302の印加の繰り返しによって生じる各エコーの横磁化の強度・位相を算出した。また、スポイル傾斜磁場により、繰り返し時間(TR)毎に横磁化は完全に消失するものと仮定した。ここでは、1TR分の例を示す。
【００９９】
上述の通り、CPMG状態が崩れると再収束RFパルス302のフリップ角(FA)依存性が高くなる。再収束RFパルス302のFAによる違いを検証するため、再収束RFパルス302のFAを135から180度まで15度刻みで変化させた、4つの場合(135度、150度、165度、180度)の結果を示す。135度を点線で、150度を一点鎖線で、165度を破線で、180度を実線でそれぞれ示す。
【０１００】
また、計測は2回行い、2回目の計測においては、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加極性を反転して、位相誤差も反転した。
【０１０１】
図8(a)〜図8(f)に、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)を印加せず、位相ずれが0の場合の横磁化の信号変化を示す。また、図9(a)以降は、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)を印加した場合の横磁化の強度および位相の変化の様子である。図9(a)〜図9(f)は、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)によって生じるオフセット位相(位相の回転量)が、1/12・π［rad］となる領域の横磁化の強度および位相の変化の様子を、図10(a)〜図10(f)は、同位相の回転量が2/12・π［rad］となる領域の変化の様子を、図11(a)〜図11(f)は、同位相の回転量が3/12・π［rad］となる領域の変化の様子を、図12(a)〜図12(f)は、同位相の回転量が4/12・π［rad］となる領域の変化の様子を、図13(a)〜図13(f)は、同位相の回転量が5/12・π［rad］となる領域の変化の様子を、それぞれ示す。
【０１０２】
また、各図において、(a)は、CASシーケンス310oddに従って実行した第1回目の計測により得たデータ(第1データ)の強度変化を、(b)は、CASシーケンス310evnに従って実行した第2回目の計測により得たデータ(第2データ)の強度変化を、(c)は、第1データと第2データを加算したデータ(第3データ)の強度変化を、それぞれ示す。各グラフにおいて、横軸は、エコー番号(Echo Number)、縦軸は、信号強度(Signal Intensity)を示す。
【０１０３】
強度変化のグラフで、時間方向(エコー番号が増大する方向)に緩やかに信号低下が生じているのは、T2減衰が原因である。なお、第1回目の撮影と第2回目の撮影との間で横磁化に違いは生じないため、加算後の信号値は、本来2倍になる。これらの各(a)〜(c)では、図8(c)の最大値を1として規格化した結果を示す。
【０１０４】
また、(d)は、第1データの位相変化、(e)は、第2データの位相変化、(f)は、第3データの位相変化をそれぞれ示す。各グラフにおいて、横軸は、エコー番号、縦軸は、位相(Signal Phase)を示す。
【０１０５】
これらの図に示すように、図8(a)〜図8(f)に示す、位相ずれが0の場合を除き、いずれの場合も、再収束RFパルス302のFAに依存して磁化の挙動が異なることがわかる。特に、加算後のデータ(第3データ)に顕著に表れる。
【０１０６】
位相ずれが1/12・π［rad］の場合(図9(a)〜図9(f))、加算後(第3データ)は、信号減衰が早まっている事がわかる。
【０１０７】
位相ずれが2/12・π［rad］の場合(図10(a)〜図10(f))、加算後(第3データ)は、再収束RFパルス302のFAが180度に近いほど、励起された横磁化の信号減衰が大きくなることがわかる。
【０１０８】
位相ずれが3/12・π［rad］の場合(図11(a)〜図11(f))、加算後(第3データ)は、位相ずれが2/12・π［rad］の場合同様、再収束RFパルス302のFAが180度に近いほど横磁化の信号減衰が大きくなる。そして、再収束RFパルス302のFAが180度の場合は、信号値がゼロとなることがわかる。
【０１０９】
位相ずれが4/12・π［rad］の場合(図12(a)〜図12(f))、加算後(第3データ)の信号値は、再収束RFパルス302のFAが180度の場合は、位相ずれが2/12・π［rad］となる領域の場合と同じ結果となる。一方、再収束RFパルス302のFAが180度未満の場合の信号変化は、位相ずれが2/12・π［rad］となる領域よりも、信号減衰が大きくなる。
【０１１０】
位相ずれが5/12・π［rad］の場合(図13(a)〜図13(f))、加算後(第3データ)の信号値は、再収束RFパルス302のFAが180度の場合は、位相ずれが1/12・π［rad］となる領域の場合と同じ結果となる。一方、再収束RFパルス302のFAが180度未満の場合の信号変化は、位相ずれが1/12・π［rad］となる領域よりも、信号減衰が大きくなる。
【０１１１】
以上の数値シミュレーション結果から、あるいは、実験結果から、加算後の第3データの信号値が0に最も近くなる、すなわち、最も抑制されるのは、位相ずれが3/12・π［rad］(1/4・π［rad］)の領域であることが示された。従って、本実施形態の目的に最も合致するのは、位相ずれが1/4・π［rad］近辺であることが示された。
【０１１２】
＜実施例＞
図3(a)および図3(b)に示すように、磁場歪み位置210が、Z軸方向の±250mmの位置とする。この磁場歪み位置210(±250mm)における位相ずれが1/4・π［rad］になるようにCASD傾斜磁場(323odd、323evn)を印加して、2回の計測を行い、得られたデータを加算したエコー信号を加算したエコー信号の場合の空間的な信号分布を図14(a)〜図14(f)に示す。(a)〜(f)は、それぞれ、図8(a)〜図8(f)と同様の信号強度、位相を示す。なお、(a)〜(c)は、縦軸は信号強度、横軸は、z軸方向の位置(原点からの距離：Distance［mm］)である。また、(d)〜(f)は、縦軸は位相、横軸は、z軸方向の位置(Distance［mm］)である。
【０１１３】
これらの図に示すように、第1データと第2データとを加算した第3データでは、z軸方向の両端(±250mm近傍位置)に向かって信号低下が生じ、z軸方向の両端では信号強度はほぼ0となっていることがわかる。また、同じく第3データでは、位相ずれは、いずれの位置でも0となっていることがわかる。
【０１１４】
なお、上記式(2)からわかるように、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)によって信号強度が低下する位置は、周期性がある。従って、位相ずれが、1/4・π＋1/2・π・N［rad］(N＝0，1，2・・の整数)となる複数の位置の信号強度を低下させることができる。これを利用し、複数個所のアーチファクトを低減できる。
【０１１５】
例えば、z軸方向の、Z軸方向の±125mmの位置と±250mmの位置とが磁場歪み位置210である場合(アーチファクトが発生している場合)、±250mmの位置の位相ずれが3/4・π［rad］となるよう、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量を決定することにより、±125mmの位置と±250mmの位置との信号値を0にできる。
【０１１６】
±250mmの位置の位相ずれが3/4・π［rad］となるようCASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量を設定した場合の、信号強度および位相ずれを図15(a)〜図15(f)に示す。(a)〜(f)および横軸縦軸は、それぞれ、図14(a)〜図14(f)と同様である。
【０１１７】
図15(c)および図15(f)に示すように、第3データでは、±125mmの位置と±250mmの位置において、信号強度が0となり、また、位相ずれは、全ての位置において、0となる。
【０１１８】
以上説明したように、本実施形態のMRI装置100は、撮影シーケンスに従って各部を動作させ、計測を実行する計測部130、を備え、前記撮影シーケンスは、スピンエコー系シーケンスであり、いずれかの高周波磁場パルス(RFパルス)の間に、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)が印加され、前記CASD傾斜磁場(323odd、323evn)は、磁場歪みが発生する磁場歪み位置210のエコー信号を低下させるよう印加される。CASD傾斜磁場(323odd、323evn)は、例えば、励起パルス(励起RFパルス)301と最初の再収束パルス(再収束RFパルス)302との間に印加されてもよい。
【０１１９】
前記CASD傾斜磁場(323odd、323evn)は、前記磁場歪み位置210において、横磁化の位相を所定量回転させるよう印加される。
【０１２０】
また、前記計測部130が計測したエコー信号から画像を再構成する画像再構成部140をさらに備え、前記計測部130は、前記撮影シーケンスを偶数回実行し、前記CASD傾斜磁場(323odd、323evn)は、実行毎に交互に極性を反転させて印加され、前記画像再構成部140は、各撮像シーケンスで得られた再構成画像を加算する。
【０１２１】
前記撮影シーケンスは、ファストスピンエコーシーケンスであってもよい。また、前記所定量は±1/4・π［rad］であってもよい。また、前記CASD傾斜磁場(323odd、323evn)は、位相エンコード傾斜磁場印加軸と同軸に印加されてもよい。また、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)は、スライスエンコード傾斜磁場印加軸と同軸に印加されてもよい。
【０１２２】
このように、本実施形態によれば、既知の磁場歪み位置210におけるエコー信号値を低下させることにより、尖状アーチファクトを抑制する。磁場歪み位置210からのエコー信号は、当該位置において、横磁化に位相ずれを発生させることにより、低下させる。
【０１２３】
位相ずれは、いずれかのRFパルスの間、例えば、励起RFパルス301と、最初の再収束RFパルス302との間に、微小なCASD傾斜磁場(323odd、323evn)を印加することにより、実現する。
【０１２４】
これにより、本実施形態によれば、励起RFパルス301と再収束RFパルス302との間では、CPMG状態を維持しながらも、磁場歪み位置210において、横磁化に位相のずれを発生させる。これにより、磁場歪み位置210からの信号のみを効果的に抑制することができる。また、横磁化の位相のずれは、専用のディフェーズ傾斜磁場によって発生させるものであり、従来技術のような励起RFパルス301と再収束RFパルス302との励起角度差には無関係であり、スライス厚によって励起角度を変えるような処理も不要であり、スライス厚の制約がない。
【０１２５】
従って、本実施形態によれば、1つの励起RFパルス301の後に、複数の再収束RFパルス302を照射するシーケンスにおいて、スライス厚等の撮影条件によらず、簡易な構成で尖状アーチファクトを回避でき、高品質な画像を得ることができる。
【０１２６】
＜変形例：印加面積の微調整＞
ハードウェアの機差に応じて、実際のMRI装置では、理論通りの位相ずれが生じない場合がある。この場合、全体制御部112は、さらに、図2に示すように、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量を調整する印加量調整部150をさらに備えてもよい。
【０１２７】
印加量調整部150は、専用の調整UI(ユーザインタフェース)を介して、ユーザから印加量調整の指示を受け付け、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量を指示に従って調整する。
【０１２８】
この場合、印加面積の算出式には、以下の式(5)および式(6)に示すような調整項αを設ける。αは、0以上2以下の数値で、1を中心とした所定の範囲の値とする。例えば、0.95〜1.05の範囲の値とする。なお、式(5)は、奇数回目、式(6)は、偶数回目の撮影の算出式である。
2016021603.tif 000007
【０１２９】
印加量調整部150は、ユーザからの調整の指示として、αの入力を受け付ける。印加量調整部150は、ユーザから、専用のUIを介してαの値の入力を受け付けると、受け付けた値を用いて、印加量を算出する。印加量の調整は、例えば、装置の据え付け時などに行う。
【０１３０】
例えば、印加量調整部150が、印加量を算出する毎に、計測部130が計測を行い、画像再構成部140が得られた再構成画像を表示118に表示する。これにより、視覚的にアーチファクトが最も目立たない印加量を設定することができる。
【０１３１】
自動調整として、0.5〜1.0範囲(0.05刻み)でα毎の印加量を計算して計測を行い、α毎の撮影画像をモニタ表示する。表示された画像の中から最もアーチファクトが小さいαをユーザが選択する形式でもよい。
【０１３２】
また、印加量調整部150は、得られた画像を解析し、調整量算出にフィードバックすることにより、最適な印加量を自動的に算出するよう構成してもよい。すなわち、印加量調整部150は、撮影シーケンス(CASシーケンス310(310odd、310evn))で得た画像の画素値の総和が最小となるよう、印加量を最適化するよう構成してもよい。
【０１３３】
すなわち、印加量調整部150は、αを0.5〜1.0範囲(0.05刻み)で、複数の異なる値に設定し、設定毎にCASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量候補を、上記式(5)および式(6)に従って、算出する。そして、印加量候補を算出する毎に、当該印加量候補で計測を実行して画像を得る。得られた画像内の所定のROI内における各画素値(輝度値)の総和を算出し、印加量と画素値の総和の関係を散布図としてモニタ表示して、ユーザに示す。画素値の総和が最小となる印加量を最終的な調整値としてよければ、ユーザはApplyボタンを押下することで、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量を決定する。
【０１３４】
また、印加量調整部150は、撮像条件として指定された視野(FOV)の大きさに応じてCASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量を調整するよう構成してもよい。
【０１３５】
極端にFOVが大きい場合、例えば、後述のシェーディング補正などの信号補正を行ってもノイズの持ち上がりが目立つ。そのため、印加量調整部150は、例えば、FOVサイズに応じて段階的にCASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加面積(印加量)を小さくする。
【０１３６】
CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加面積(印加量)を小さくすることにより、磁場歪み位置210からのエコー信号の抑制効果が低下し、その結果、アーチファクトの抑制効果が低下する。しかし、臨床経験上、磁場歪みの影響による折り返しアーチファクトが問題になるのは小さなFOVの場合である。
【０１３７】
例えば、印加量調整部150は、予め定めた基準とする任意のFOV(以下基準FOVa)を予め定める。そして、撮像条件として設定されたFOVと基準FOVaとを比較し、FOVが、基準FOVaより小さいか、当該基準FOVa以上であるかによって、異なる算出式で、印加量を算出する。
【０１３８】
例えば、基準FOVa未満の場合は、一定値とし、上記式(5)および式(6)に従って、算出する。一方、基準FOVa以上の場合は、FOVのサイズに応じて、段階的にCASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加面積を小さくする。
【０１３９】
この場合の、印加面積の算出式の一例を以下の式(7)に示す。
2016021603.tif 000008
【０１４０】
なお、上記式において、FOVmaxは、MRI装置100において、設定可能な最大のFOVである。
【０１４１】
＜変形例：Shading補正＞
CASD傾斜磁場(323odd、323evn)を印加すると、磁場中心からの距離に応じた信号変化が生じ、FOVサイズに応じて、FOV両端の信号が低下する。この場合、全体制御部112は、図2に示すように、さらに、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加により低下したエコー信号を補正する画像補正部160を備えてもよい。
【０１４２】
CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加による、磁場中心からの距離に応じた信号低下の態様を示す信号低下(Shading)曲線は、図14(a)〜図14(c)および図15(a)〜図15(c)に示すように事前に分かっている。従って、画像補正部160は、印加量に応じて定まる信号低下曲線の逆数を掛ける事で、いわゆるシェーディング(Shading)補正と呼ばれる信号補正を行う。信号補正は画像再構成後に行うため、磁場歪み位置の信号を抑制した上で、FOV内の信号値の傾きを補正するため、Cusp Artifact信号が持ち上がる事はない。
【０１４３】
画像補正部160を備えることにより、より高画質の画像を得ることができる。
【０１４４】
［フローチャート］
以下、上記印加量調整部150および画像補正部160による撮影処理の流れを図16に示す。上記図7に示す処理フローと同様に、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の印加量の初期値は算出されているものとし、繰り返し回数をNSA回とする。
【０１４５】
また、ユーザから、上記式(5)および式(6)のαの指定を受けるとともに、撮像条件として所定のFOVが設定されたものとする。なお、ここでは、印加量調整部150が、印加量を最適化する処理は考慮しない。
【０１４６】
まず、印加量調整部150は、設定されたFOVと基準FOVaとを比較する(ステップS1201)。比較結果に応じて、印加量調整部150は、入力されたαを用いて、上記式(7)に従って、調整後の印加量CASDAおよびCASDAnegを算出する(ステップS1202)。そして、印加量調整部150は、算出結果をCASシーケンス310oddおよび310evnに反映する(ステップS1203)。
【０１４７】
次に、計測部130は、繰り返し回数のカウンタnを初期化(n＝1)する(ステップS1204)。そして、計測部130は、nが奇数か偶数かを判別する(ステップS1205)。
【０１４８】
奇数であれば、計測部130は、奇数回用のシーケンス(CASシーケンス310odd)を実行する。(ステップS1206)。
【０１４９】
画像再構成部140は、得られた結果から画像を再構成し(ステップS1207)、内部記憶装置115に格納する。その後、計測部130は、全繰り返し回数NSA回の計測を終えたか判別し(ステップS1208)、終えていない場合、カウンタnを1インクリメントし(ステップS1209)、ステップS1205へ移行する。
【０１５０】
また、ステップS1205において、nが偶数であれば、計測部130は、偶数回用のシーケンス(CASシーケンス310evn)を実行する(ステップS1210)。そして、ステップS1207へ移行する。
【０１５１】
ステップS1208において、全計測を終えたと判別された場合、画像再構成部140は、内部記憶装置115に格納された全画像を加算し、加算画像を得る(ステップS1211)。
【０１５２】
その後、画像補正部160は、加算画像に対して、シェーディング補正を行い(ステップS1212)、処理を終了する。
【０１５３】
＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明の第二の実施形態を説明する。第一の実施形態では、繰り返し回数NSAを偶数とし、CASD傾斜磁場(323odd、323evn)の極性を反転させた計測を交互に実行し、加算することにより、磁場歪み位置からのエコー信号を抑えた画像を得ている。一方、本実施形態では、1回の計測結果から、磁場歪み位置からのエコー信号を抑えた画像を得る。従って、繰り返し回数NSAが奇数であっても適用可能である。
【０１５４】
本実施形態のMRI装置は、基本的に第一の実施形態のMRI装置100と同一とする。ただし、計測部130が従うCASシーケンスの構成が異なる。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。
【０１５５】
本実施形態の撮像シーケンスであるCASシーケンスは、基本的に図5(a)に示すCASシーケンス310oddと同様の構成を有する。ただし、本実施形態では、CASD傾斜磁場による磁場歪み位置210における横磁化の位相の回転量が、±1/2・π［rad］となるよう、CASD傾斜磁場の印加量を決定する。  例えば、本来CPMG法では、再収束RFパルス302と横磁化の相対位相を±1/2・π［rad］とするところに、位相ずれを±1/2・π［rad］加える事で、相対位相を0か±π［rad］として、CP(Carr Purcell)状態を作り出す。本実施形態では、これにより、照射不均一の影響によって、自然に信号低下が生じる原理を利用し、CASシーケンスの1回の実行で、磁場歪み位置210からのエコー信号を低減させることができる。
【０１５６】
上記式(1)から、磁場中心からの離れた位置Dにおいて、±1/2・π［rad］の位相ずれを発生させるための、本実施形態のCASD傾斜磁場の印加量CASDAsglは、以下の式(8)で算出される。
2016021603.tif 000009
【０１５７】
本実施形態においても、印加量調整部150を備えてもよい。この場合、ユーザから調整を受ける場合の調整項α、FOVを考慮すると、印加量(印加面積)CASDAsglは、以下の式(9)で表される。
2016021603.tif 000010
【０１５８】
計測部130は、上記式(8)または(9)で算出した印加量CASDAsglのCASD傾斜磁場を印加するCASシーケンスを実行することにより、計測を行う。そして、このCASシーケンスの実行を、設定された繰り返し回数、繰り返す。また、画像再構成部140は、得られた結果から画像を再構成し、加算することにより、最終的な画像を得る。
【０１５９】
本実施形態においても、第一の実施形態と同様の画像補正部160を備えてもよい。また、印加量調整部150は、第一の実施形態と同様に、印加量を最適化する機能を備えていてもよい。
【０１６０】
さらに、本実施形態では、繰り返し回数NSAが奇数回の場合、全繰り返し計測のうち、1回のみ、印加量CASDAsglのCASD傾斜磁場を印加するCASシーケンスを実行し、その他は、第一の実施形態と同様に、交互にCASシーケンス310oddおよびCASシーケンス310evnを実行するよう構成してもよい。
【０１６１】
以下、NSA回(NSAは3以上の奇数)のうち、最後の1回のみCASシーケンス310oddを実行し、他の回は、奇数回目は、CASシーケンス310oddを、偶数回目は、CASシーケンス310evnを実行する場合を例にあげ、図17を用いて撮影処理の流れを説明する。ここでは、印加量調整部150による印加量調整処理および画像補正部160によりシェーディング補正処理を行うものとする。
【０１６２】
まず、印加量調整部150は、設定されたFOVと基準FOVaとを比較する(ステップS2101)。比較結果に応じて、印加量調整部150は、入力されたαを用いて、上記式(7)および式(9)に従って、調整後の印加量CASDA、CASDAneg、CASDAsglを算出する(ステップS2102)。そして、印加量調整部150は、算出結果を実行するCASシーケンスに反映する(ステップS2103)。
【０１６３】
次に、計測部130は、繰り返し回数のカウンタnを初期化(n＝1)する(ステップS2104)。そして、計測部130は、nが奇数か偶数かを判別する(ステップS2105)。
【０１６４】
偶数であれば、計測部130は、偶数回用のシーケンス(CASシーケンス310evn)を実行し(ステップS2106)、画像再構成部140は、得られた結果から、画像を再構成する(ステップS2107)。再構成結果は、内部記憶装置115等に格納する。そして、nを1インクリメントし(ステップS2108)、ステップS2105へ移行する。
【０１６５】
一方、ステップS2105において、nが奇数である場合、計測部130は、nがNSAと等しいか否か、すなわち、最後の計測回であるか否かを判別する(ステップS2109)。最後の計測回でない場合、奇数回用シーケンス(CASシーケンス310odd)を実行し(ステップS2110)、ステップS2107へ移行する。
【０１６６】
また、ステップS2109で、最後の計測回であると判別された場合、最終回用のシーケンスとして、印加量CASDAsglのCASD傾斜磁場を印加するCASシーケンスを実行し(ステップS2111)、画像再構成部140は、得られた結果から画像を再構成する(ステップS2112)。
【０１６７】
その後、画像再構成部140は、全計測で得た画像を加算し、加算画像を得る(ステップS2113)。最後に、画像補正部160は、加算画像に対し、シェーディング補正を行い(ステップS2114)、処理を終了する。
【０１６８】
以上説明したように、本実施形態のMRI装置100は、第一の実施形態と同様に、計測部130を備え、いずれかのRFパルスの間、例えば、励起RFパルス301と再収束RFパルス302との間に、磁場歪み位置210において、横磁化の位相が所定量回転するようCASD傾斜磁場が印加される。そして、本実施形態では、所定量を±1/2・π［rad］とする。
【０１６９】
これにより、本実施形態によれば、第一の実施形態同様、磁場歪み位置210におけるエコー信号の信号値を低下させることができ、尖状アーチファクトを抑制できる。従って、1つの励起RFパルスの印加後に、複数の再収束RFパルスを印加するシーケンスであっても、簡易な構成で、高品質の画像を得ることができる。
【０１７０】
さらに、本実施形態によれば、繰り返し回数が奇数回であっても、第一の実施形態と同様に、パルスシーケンスにCASD傾斜磁場を加えるだけで、磁場歪み位置210からのエコー信号を低下させることができる。本実施形態によれば、繰り返し回数の制約なしに、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１７１】
よって、ショートガントリ型MRI装置であっても、特殊なハードウェアを加えることなく、また、複雑な処理を行うことなく、効果的に尖状アーチファクトを抑えることができる。従って、装置の制約なく、尖状アーチファクトを抑えた高画質な画像を得ることができる。
【０１７２】
なお、上記各実施形態では、撮影シーケンスとして、1の励起RFパルス301の後に複数の再収束RFパルス302を照射するFSE系のパルスシーケンスを用いる場合を例にあげて説明したが、本発明の各実施形態は、これに限定されない。1の励起RFパルスの後に、再収束RFパルスを照射するスピンエコー(SE)系のシーケンスであればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明により、スライス厚やFOVといった撮影条件に依存せず、尖状アーチファクトを抑制できる。
【符号の説明】
【０１７４】
100  MRI装置、101  被検体、102  静磁場発生源、103  傾斜磁場コイル、104  RF送信コイル、105  RF受信コイル、106  ベッド、107  信号処理部、109  傾斜磁場電源、110  RF送信部、111  シーケンサ、112  全体制御部、113  メモリ、114  演算処理部、115  内部記憶装置、117  外部記憶装置、118  表示部、119  操作部、130  計測部、140  画像再構成部、150  印加量調整部、160  画像補正部、210  磁場歪み位置、211  折り返し位置、220  FOV、300  FSEシーケンス、301  励起RFパルス、302  再収束RFパルス、310  CASシーケンス、310evn  CASシーケンス、310odd  CASシーケンス、311  スライス選択傾斜磁場、312  スライスリフェーズ傾斜磁場、313  スポイル傾斜磁場、314  スライス選択傾斜磁場、315  スポイル傾斜磁場、321  位相エンコード傾斜磁場、322  位相リワインド傾斜磁場、323evn  CASD傾斜磁場、323odd  CASD傾斜磁場、332  周波数エンコード傾斜磁場、341  サンプリングウィンドウ、351  エコー信号
【図１】
2016021603.tif 000011
【図２】
2016021603.tif 000012
【図３】
2016021603.tif 000013
【図４】
2016021603.tif 000014
【図５】
2016021603.tif 000015
【図６】
2016021603.tif 000016
【図７】
2016021603.tif 000017
【図８】
2016021603.tif 000018
【図９】
2016021603.tif 000019
【図１０】
2016021603.tif 000020
【図１１】
2016021603.tif 000021
【図１２】
2016021603.tif 000022
【図１３】
2016021603.tif 000023
【図１４】
2016021603.tif 000024
【図１５】
2016021603.tif 000025
【図１６】
2016021603.tif 000026
【図１７】
2016021603.tif 000027
【国際調査報告】
2016021603.tif 000028
2016021603.tif 000029
2016021603.tif 000030
2016021603.tif 000031