(57)【要約】【課題】ユーザが設定した撮像パラメータ値によりエコー信号強度がどのような値になるかを予測し、ユーザが撮像パラメータを容易に決定可能な磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】ユーザが設定した撮像条件（ステップ３０３）でエコー信号を計測する直前の磁化の大きさを計算によって求め、これを得られるエコー信号強度の予測値としてユーザに報知する（ステップ３０４）。エコー信号強度は、磁化の大きさに比例するので、エコー信号強度を精度良く予測することができる。また、Ｋ空間の中心のエコー信号を計測する直前のエコー信号強度を予測することにより、画像信号強度を最も反映した信頼性の高い予測を行うことができる。【選択図】図３
2004357834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を発生する静磁場発生部と、前記静磁場中に配置された被検体に対して傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加部と、前記被検体の磁化を所定のフリップ角度で励起させる高周波励起パルスを印加する高周波磁場印加部と、前記被検体が発生する磁気共鳴信号を計測する計測部と、前記傾斜磁場印加部と前記高周波磁場印加部と前記計測部の動作を制御する制御部と、ユーザによる操作を受け付ける操作部とを有する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御部は、撮像パラメータを設定するためのパラメータ設定部と、撮像結果予測部とを含み、
前記撮像結果予測部は、前記パラメータ設定部の設定値を用いて、前記計測部が計測する直前の前記被検体の磁化の大きさを計算により求め、これを信号強度予測値としてユーザに報知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】
静磁場を発生する静磁場発生部と、前記静磁場中に配置された被検体に対して傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加部と、前記被検体の磁化を所定のフリップ角度で励起させる高周波励起パルスを印加する高周波磁場印加部と、前記被検体が発生する磁気共鳴信号を計測する計測部と、前記傾斜磁場印加部と前記高周波磁場印加部と前記計測部の動作を制御する制御部と、ユーザによる操作を受け付ける操作部とを有する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御部は、設定受付部と、撮像結果予測部とを含み、
前記設定受付部は、前記高周波励起パルスのフリップ角、繰り返し時間（ＴＲ）、および、前記高周波励起パルス印加から計測までのエコー時間（ＴＥ）、のうちの少なくとも一つについて、ユーザの所望の値への設定を前記操作部を介して受け付け、
前記撮像結果予測部は、前記設定受付部が受け付けた値を用いて、前記計測部が計測する直前の前記被検体の磁化の大きさを計算により求め、これを信号強度予測値としてユーザに報知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または２に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記撮像結果予測部は、前記計算によって、Ｋ空間の中心のエコー信号を計測する直前の磁化の大きさを求めることにより、Ｋ空間の中心のエコー信号強度を予測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４】
請求項１、２または３に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記撮像結果予測部は、所定の条件について求めた信号強度を基準値とし、前記予測値を前記基準値との比としてユーザに報知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ないし４のうちいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記撮像結果予測部は、繰り返し印加される前記高周波励起パルスごとに、該高周波励起パルスが印加される直前の前記磁化の大きさを計算によって求め、前回の高周波励起パルスの印加直前の前記磁化の大きさと比較し、その差が予め定めた値以下となる高周波励起パルスの印加数を、準定常状態に達する印加回数としてユーザに報知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】
静磁場を発生する静磁場発生部と、前記静磁場中に配置された被検体に対して傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加部と、前記被検体の磁化を所定のフリップ角度で励起させる高周波励起パルスを印加する高周波磁場印加部と、前記被検体が発生する磁気共鳴信号を計測する計測部と、前記傾斜磁場印加部と前記高周波磁場印加部と前記計測部の動作を制御する制御部と、ユーザによる操作を受け付ける操作部とを有する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御部は、撮像パラメータを設定するためのパラメータ設定部と、撮像結果予測部とを含み、
前記撮像結果予測部は、繰り返し印加される前記高周波励起パルスごとに、該高周波励起パルスが印加される直前の前記磁化の大きさを計算によって求め、前回の高周波励起パルスの印加直前の前記磁化の大きさと比較し、その差が予め定めた値以下となる高周波励起パルスの印加数を、準定常状態に達する印加回数としてユーザに報知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１ないし６のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記制御部は、表示部をさらに有し、前記撮像結果予測部は、前記表示部の表示により前記ユーザへの報知を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ユーザが撮像パラメータを容易に決定可能な磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は、被検体の組織を構成する原子核スピンをＲＦパルスで励起することによって生じるＮＭＲ信号（磁気共鳴信号またはエコー信号）をもとにスペクトルや組織の断層像を画像化するものであり、画像化の目的に応じて種々の撮像方法が開発されている。ＭＲＩ装置では、これら撮像方法を実現するためのＲＦパルスおよび傾斜磁場の印加ならびにエコー信号収集を制御するプログラムが撮像シーケンスとして組み込まれている。ユーザは、予め組み込まれた複数の撮像シーケンスから目的にあった所望の撮像シーケンスを設定し、撮像を行う。ここで撮像シーケンスの具体的な条件を決める撮像パラメータは、通常デフォルトとして出荷時に予め設定されているが、ユーザが所望の撮像パラメータを設定することもできる。
【０００３】
撮像パラメータとしては、繰り返し時間（ＴＲ）、エコー時間（ＴＥ）、撮像野（ＦＯＶｘ、ＦＯＶｙ）、スライス厚（Δｚ）、周波数エンコード数（Ｎｘ）、位相エンコード数（Ｎｙ）、励起回数（ＮＥＸ）、ＲＦパルスのバンド幅（ＢＷ）等の複数のパラメータがある。ユーザが撮像パラメータ値を設定する場合、これらの撮像パラメータ値のどれをどのような値に設定するとどのような画像になるかを推測する必要があるが、従来は、ユーザが試行錯誤で経験的に推測するか、もしくは、信号雑音比の変化を既知の数式を使って計算によって求めて推測していた。また、信号雑音比の変化の予測値を、ユーザが設定したパラメータ値について求め、それをユーザに表示する機能を有する装置も提案されている。従来、信号雑音比の変化を求めるために用いられている数式は、ナイキストの定理と単純化されたエコー信号強度の式であり、例えば、次式が用いられている。
【０００４】
Ｓ／Ｎ∝（ｖｏｘｅｌ  ｖｏｌｕｍｅ）・√｛（Ｎｙ）（ＮＥＸ）／（ＢＷ）｝
ただし、（ｖｏｘｅｌ  ｖｏｌｕｍｅ）＝Δｘ・Δｙ・Δｚであり、ΔｘおよびΔｙは、ｘ方向とｙ方向のピクセルサイズを表し、それぞれＮｘ、Ｎｙ、ＦＯＶｘ、ＦＯＶｙによって定められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の信号雑音比を予測するために用いられている上記数式は、エコー信号のフリップ角に対する変化を予測できないし、繰り返し時間（ＴＲ）やエコー時間（ＴＥ）に対するエコー信号強度がどのように変化するかを正しく表すことができない。
【０００６】
また、ＭＲＩの撮像方法の一つに定常状態自由歳差運動（Ｓｔｅａｄｙ  Ｓｔａｔｅ  Ｆｒｅｅ  Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ  ：  ＳＳＦＰ）（以下、準定常状態という）でエコー信号の収集を行う撮像シーケンスがあり、この準定常状態に達するのに必要な励起回数（ＲＦパルスの空打ち回数）は撮像パラメータを変更することにより変化するが、従来のＭＲＩ装置ではＲＦパルスの空打ち回数を予測することができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、ユーザが設定した撮像パラメータ値によりエコー信号強度がどのような値になるかを予測し、ユーザが撮像パラメータを容易に決定可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、設定されている撮像パラメータでエコー信号を計測する直前の磁化の大きさを計算によって求め、これを得られるエコー信号強度の予測値としてユーザに報知する。エコー信号強度は、磁化の大きさに比例するので、エコー信号強度を精度良く予測することができる。
【０００９】
特に、この計算によって、Ｋ空間の中心のエコー信号を計測する直前のエコー信号強度を予測することにより、画像信号強度を最も反映した信頼性の高い予測を行うことができる。
【００１０】
また、所定の条件について求めたエコー信号強度を基準値とし、予測値を基準値との比としてユーザに報知することが可能である。
【００１１】
また、エコー信号強度の予測値に代えて、もしくは、エコー信号強度の予測値に加えて、準定常状態に達する高周波励起パルスの印加回数をユーザに報知する構成にすることも可能である。この場合、繰り返し印加される高周波励起パルスごとに、高周波励起パルスが印加される直前の磁化の大きさを計算によって求め、前回の高周波励起パルスの印加直前の磁化の大きさと比較し、その差が予め定めた値以下となる高周波励起パルスの印加数を、準定常状態に達する印加回数とする。
【００１２】
このように、エコー信号強度の予測値等を報知することにより、ユーザは、撮像パラメータ値の設定が容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明による磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示すブロック図である。この磁気共鳴イメージング装置は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用して被検体１の断層像を得るもので、図１に示すように静磁場発生磁気回路２と、傾斜磁場発生系３と、送信系５と、受信系６と、シーケンサ４と、演算・制御部８と、操作部１０９と，ディスプレイ２０と，記録装置１９とを有している。
【００１５】
静磁場発生磁気回路２は、被検体１の周りにその体軸方向（Ｚ軸方向）または体軸と直交する方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に均一な静磁場を発生させるものであり、被検体１の周りのある広がりを持った空間に配置された永久磁石方式または常電導方式あるいは超伝導方式の磁場発生手段を含んでいる。
【００１６】
傾斜磁場発生系３は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向についてそれぞれ傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを発生するように巻かれた傾斜磁場コイル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とを含む。傾斜磁場電源１０は、後述のシーケンサ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、傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを被検体１に印加する。この傾斜磁場の加え方により被検体１に対するスライス面を設定することができる。
【００１７】
送信系５は、被検体１の生態組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために、高周波励起磁場パルス（以下、ＲＦパルスと称す）を発生し照射するものであり、高周波発生器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１４ａとを備えている。
【００１８】
シーケンサ４は、送信系５および傾斜磁場発生系３に対して制御信号を出力し、送信系５から出力されるＲＦパルスの周波数および印加タイミング、ならびに傾斜磁場発生系３が発生する傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚの傾斜強度および印加タイミングを制御する。これにより、被検体１の所望の位置の断層像を撮像するために必要な所定のシーケンスでＲＦパルスおよび傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを被検体１に照射する。
【００１９】
受信系６は、被検体１の生体組織から原子核の核磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を計測するものであり、高周波コイル１４ｂと増幅器１５と直交位相検波器１６と、Ａ／Ｄ変換器１７とを有する。高周波コイル１４ｂは、被検体１に近接して配置され、送信系５が照射したＲＦパルスによって被検体１が放出する応答電磁波（ＮＭＲ信号）を受信する。高周波コイル１４ｂの出力信号は、増幅器１５および直交位相検波器１６を介してＡ／Ｄ変換器１７に入力されてディジタル量に変換され、さらにシーケンサ４からの命令によるタイミングで直交位相検波器１６によりサンプリングされた二系列の収集データ信号とされる。収集データ信号は、演算・制御部８に受け渡される。
【００２０】
演算・制御部８は、シーケンサ４に所望のパルスシーケンスを実行させる撮像制御処理と、受信系６の収集データ信号から被検体１の断層画像を再構成する処理とを行う。また、本実施の形態では、演算・制御部８が、撮像結果の予測を行う。演算・制御部８は、これらの処理を行うＣＰＵ１０１と、記憶部１０６とを有し、記憶部１０６には、プログラム格納領域１０２〜１０５が設けられており、それぞれ設定受付プログラム、撮像制御プログラム、画像再構成プログラム、予測プログラムが予め格納されている。
【００２１】
演算・制御部８の動作について、図２のフローチャートを用いて具体的に説明する。ＣＰＵ１０１は、まず記憶部１０６の領域１０２に格納されている設定受付プログラムを読み込み、このプログラムに従って初期画面をディスプレイ２０にする。この初期画面は、本実施の形態の磁気共鳴イメージング装置で実行可能な種々の撮像方法、例えばスピンエコー（ＳＥ）系の各種シーケンス、グラディエントエコー（ＧＥ）系の各種シーケンス、反転回復（ＩＲ）系の各種シーケンス等を表示する画面である。表示される撮像シーケンスの中ではＳＳＦＰ等のように準定常状態で信号収集を行う撮像シーケンスも含まれている。
【００２２】
ユーザは、表示されている撮像シーケンスの中から所望の撮像方法を操作部１０９を介して選択する。ここでは、一例として、準定常状態でエコー信号の収集を行うスピンエコーシーケンスが選択されたものとして以下の説明を行う。ＣＰＵ１０１は撮像方法の選択を受け付け、その撮像方法について、さらに具体的な撮像条件（撮像パラメータ）を受け付けるための画面（設定受付画面）を表示させる（図２のステップ２０１）。この設定受付画面は、例えば図５に示すような構成であり、画面切り替え用タグ５０１，５０２を含んでいる。ユーザが操作部１０９のマウス１０７によってタグ５０１を選択した場合には、図５に図示されているような撮像条件の受け付け用画面が表示される（ステップ２０２）。撮像条件受け付け用画面の内容については後述する。一方、ユーザがタグ５０２をクリックして選択した場合には、断層画像の表示用画面を表示し、ユーザが設定したスライス面や表示条件で画像再構成処理を行い、再構成された断層画像を表示する（図２に示したステップ２１４、２１５）。この画像再構成処理は、受信系６の出力データもしくは記録部１９に格納されているデータについて、所定の条件でフーリエ変換、補正係数計算、像再構成等を行い、任意断面の信号強度分布、あるいは複数の信号に適当な演算を行って得た分布を画像化し、ディスプレイ２０に表示するという処理であり、ＣＰＵ１０１が記憶部１０６の領域１０４に格納されている画像再構成プログラムを読み込んで行う（ステップ２１５）。
【００２３】
つぎに、上記ステップ２０２において表示する撮像条件（撮像パラメータ）の受付画面（図５）について説明する。この画面は、種々の撮像パラメータの設定を受け付けるための撮像パラメータ設定部５１０と、スライス範囲表示部５０３，ＦＯＶ設定部５０４，撮像開始ボタン５０５，撮像停止ボタン５０６が含まれている。撮像パラメータ設定部５１０は、種々のパラメータの設定を複数枚、例えば８枚のカード状表示の中で受け付けるように構成されており、８枚のカード状表示のタグ部分をユーザがマウス１０７でクリックして選択することにより、選択されたカード状表示の内容が画面上に開いて表示される。８枚のカード状表示のうちスキャンカード５０７を選択した場合、ＲＦパルスの繰り返し時間（ＴＲ）、エコー時間（ＴＥ）、フリップ角（α）等のパルスシーケンスのスキャン時のパラメータの設定枠５１１，５１２，５１３が表示され、ユーザがキーボード１０８から数値を入力することにより、これらのパラメータを設定することができる。また、スキャンカード５０７内には、撮像結果を予測する処理の実行を指示するための予測処理起動ボタン５０８（図５ではＩｍａｇｅ  Ｑｕａｌｉｔｙ  ボタン）が配置されている。ユーザが予測処理起動ボタン５０８をクリックした場合には、後述の予測処理（ステップ２０７）が実行される。
【００２４】
また、図５の画面において、スライス範囲表示部５０３は、撮像パラメータ設定部５１０に設定されている被検体１のスライス厚さおよび範囲をＺ−Ｘ面のグラフ上の線として示す表示部である。スライス範囲表示部５０３は、表示しているグラフ上でユーザが線の位置をマウスでドラッグして変更した場合には、その操作によりスライス厚さおよび範囲の変更も受け付ける。ＦＯＶ設定部５０４は、撮像野（ＦＯＶ）の座標の入力をキーボード１０８から受け付ける。撮像開始ボタン５０５は、マウス１０７でこのボタンの表示をクリックすることにより撮像開始の指示を受け付ける。撮像停止ボタン５０６は、撮像停止の指示を受け付ける。
【００２５】
通常は図５の撮像条件の受付画面が表示された場合、撮像パラメータ設定部５１０、ＦＯＶ設定部５０４、スライス範囲表示部５０３には、予め定めておいた既定値もしくは過去にユーザが設定した値が設定されている状態で表示される。
【００２６】
ユーザは撮像パラメータを設定値を所望の値に変更することを希望し、その設定値で撮像結果の予測値を知りたい場合には、図５の撮像条件の受付画面において、パルスシーケンスのＲＦパルスの繰り返し時間（ＴＲ）、エコー時間（ＴＥ）、フリップ角（α）等のパラメータを設定するためにスキャンカード５０７を開き（ステップ２０３）、さらに、スキャンカード５０７内の予測起動ボタン５０８（Ｉｍａｇｅ  Ｑｕａｌｉｔｙボタン）をクリックする（ステップ２０４）。これにより、変更後のパラメータ値で撮像結果（エコー信号強度等）がどのように変化するかを予測する処理を行う（ステップ２０７）。この予測処理は、プログラム格納領域１０５の予測プログラムを読み込んで実行することにより行う。なお、上記ステップ２０４でユーザが予測起動ボタン５０８（Ｉｍａｇｅ  Ｑｕａｌｉｔｙボタン）を押さない場合には、そのままパラメータ値の設定変更を受け付ける（ステップ２０５）。
【００２７】
上記予測処理（ステップ２０７）の内容について、図３のフローチャートを用いてさらに説明する。上記ステップ２０４で予測起動ボタン５０８が押されると、まず図６に示したような予測結果を表示するためのウインドウの表示が図５の撮像条件受け付け用画面の上に重ねて開かれる（ステップ３０１）。ウインドウの表示位置は、スキャンカード５０７と重ならない位置とし、ユーザがマウス１０７で表示されているウインドウをドラッグすることにより画面上の所望の位置に移動可能である。つぎに、予測起動ボタン５０８（Ｉｍａｇｅ  Ｑｕａｌｉｔｙボタン）がクリックされた時点で設定されている撮像パラメータ値を用いて、基準値のエコー信号強度を計算により求める（ステップ３０２）。この計算は、スキャンカード５０７の設定枠５１１，５１２，５１３に設定されている繰り返し時間（ＴＲ）、エコー時間（ＴＥ）、フリップ角（α）の値を後述の数１，数２に代入して、横磁化Ｍ（横）の大きさを求め、これをエコー信号強度とするものである。求めた基準値は、記憶部１０６内の所定の領域に格納する。同時に、基準値を求めたことをユーザに示すために、図６に示したようにウインドウ内のエコー信号の強度の棒グラフに１００％を示すグラフを表示する。
【００２８】
次に、スキャンカード５０７内で繰り返し時間（ＴＲ）、エコー時間（ＴＥ）、フリップ角（α）の値の変更を、キーボード１０８の操作により受け付ける（ステップ３０３）。受け付けたパラメータ値についてエコー信号強度の予測値を求める（ステップ３０４）。エコー信号強度の予測値の計算方法は、エコー信号強度の基準値の計算方法と同じく、後述の数１、数２を用いて、横磁化Ｍ（横）の大きさを計算することにより行う。求めたエコー信号強度の予測値について、ステップ３０２で求めた基準値に対する比を求め、百分率表示で図６のウインドウに表示する。この表示により、ユーザは、変更したパラメータ値でどのような撮像結果（エコー信号強度）が得られるかの予測値を知ることができる。
【００２９】
また、ウインドウ内のリセットボタン６０２は、基準値の再設定のためのボタン表示であり、リセットボタン６０２がクリックされた場合には、その時点で設定枠５１１，５１２，５１３に設定されている撮像パラメータ値を用いて、基準値を再計算し、これを新たな基準値とする。よって、ウインドウ内のエコー信号強度は、１００％に戻る。“閉じる”ボタン６０１は、ウインドウを閉じるためのボタン表示である。
【００３０】
つぎに、ＣＰＵ１０１は、上記ステップ２０１の前の初期画面でユーザが選択した撮像方法が、準定常状態でエコー信号の収集を行う所定の撮像方法であるかどうか判断する（ステップ３０５）。選択されている撮像方法が、準定常状態でエコー信号の収集を行う撮像方法である場合には、パルスシーケンスにおいて磁化が準定常状態に達するために必要なＲＦパルスの印加回数ｎを計算により求める（ステップ３０６）。印加回数ｎを求める計算方法については、後で説明する。求めた印加回数ｎは、図６のウインドウ内に表示する。また、求めた印加回数ｎを撮像パラメータ設定部５１０内のＲＦパルスの空打ち回数の設定枠（図示せず）に自動的に設定する。
【００３１】
ユーザは、図６のウインドウのエコー信号強度と、準定常状態に達するためのＲＦパルスの印加回数を見て、別の撮像パラメータ値で再計算を望む場合には、所望の撮像パラメータ値を設定しリセットボタン６０２をクリックして基準値の再設定を行う（ステップ３０７）。また、予測処理を終了する場合には、ウインドウ内の“閉じる”ボタン６０１をクリックし、ウインドウを閉じる（ステップ３０７）。設定されているパラメータ値で撮像を行う場合には、撮像開始ボタン５０５をクリックする（図２、ステップ２０８）。これを受けて、ＣＰＵ１０１は、撮像を開始するためにプログラム格納領域１０３の撮像制御プログラムを読み込み、現在画面上に設定されているパラメータ値でパルスシーケンスを実行するようにシーケンサ４に指令を出力する（ステップ２０９）。これにより、設定されたパラメータ値で撮像が行われる。
【００３２】
ここで、上記ステップ３０２，３０４でエコー信号強度を予測する演算方法について詳しく説明する。この演算方法は、エコー信号強度が横磁化Ｍ（横）の大きさに比例していることを利用し、横磁化Ｍ（横）の大きさを計算により求め、これをエコー信号強度として用いる方法である。本実施の形態では、目的とする画像のエコー信号強度を最も反映するものとして、Ｋ空間の中心のエコー収集する直前の横磁化Ｍ（横）の大きさを計算により求める。横磁化Ｍ（横）の大きさは、各ＲＦパルス印加のステップでの縦磁化の大きさを逐次計算することにより求めることができる。この計算をＫ空間の中心のエコー収集する直前のＲＦパルス印加まで繰り返す。その後、ＲＦパルスによって横磁化に変換された成分の、Ｔ２緩和を考慮して、エコー収集直前の横磁化の大きさを計算する。
具体的に、スピンエコー法の場合の計算方法について説明する。スピンエコー法のＲＦパルス印加のタイミングを図８に示す。定常状態（初期状態）における縦磁化の大きさをＭ０とし、ｎ回目のＲＦパルス印加から時刻Ｔだけ経過したときの縦磁化の大きさをＭｎ（Ｔ）とする。ｎ＋１回目のＲＦパルスを印加する直前の縦磁化の大きさＭｎ（ＴＲ）は、Ｍｎ−１（ＴＲ）を用いて、次式で表される。
【００３３】
【数１】
2004357834.tif 000003
【００３４】
ｎ＝０のときの縦磁化Ｍ０（ＴＲ）を定常状態の縦磁化Ｍ０と等しいとして、Ｋ空間の中心を埋めるエコー信号収集の回数になるまで上の式を用いて計算する。この計算を行う処理を図４のフローチャートを用いて説明する。まず、現在スキャンカード５０７内に設定されているＴＲ，ＴＥ，αの値を読み込み（ステップ４０１）、数１に代入してＭｎ（ＴＲ）を計算する（ステップ４０３）。ただし、数１において、Ｍ０（ＴＲ）＝Ｍ０とする。これを、位相エンコード数が２５６の場合には、ｎ＝１２７まで繰り返す（ステップ４０２，４０４、４０５）。求めたエコー収集直前の縦磁化は、図９に示すように直後のＲＦパルスで横磁化に変換され、エコー時間ＴＥの間Ｔ２緩和を行うので、求める横磁化Ｍ（横）は、下記（数２）の数式に、求めたＭｎ（ＴＲ）（ただしｎ＝１２７）を代入することにより求められる（ステップ４０６）。
【００３５】
【数２】
2004357834.tif 000004
【００３６】
この横磁化Ｍ（横）は、エコー信号強度を示しているので、上述した図３のステップ３０２において、基準となる撮像パラメータについて計算し、その値を基準値とする。ステップ３０４においては、変更後の撮像パラメータについて計算し、得られた結果と先ほどの基準値との比を求め、その結果を百分率で表示する。例えば図６に示したウインドウの棒グラフに表示し、ユーザに提示する。
【００３７】
なお、基準値および予測値を求める際、縦磁化Ｍ０はそのまま未知の定数として計算する。よって計算結果の横磁化Ｍ（横）には、Ｍ０が係数として含まれるが、基準値と予測値との比をとることにより、縦磁化Ｍ０が消去されるため、縦磁化Ｍ０を知ることなく予測値を割合として求めることができる。また、（数１），（数２）の計算に用いるＴ１値、Ｔ２値は、予めテーブルの形で各組織の値を保持しておき、ユーザが選択した組織の値、もしくは、ユーザによって入力された値を用いる。
【００３８】
つぎに、上記ステップ３０６において準定常状態に達するために必要なＲＦパルス印加回数を計算により求める手順について図７を用いて説明する。準定常状態は、複数回のＲＦパルス印加によって磁化ベクトルに施される一連の変換操作の結果現れる変換の不動点である。一連の変換操作は、ＲＦパルスによる縦磁化の回転操作、ラーモア回転による横磁化の回転操作、縦磁化の縦緩和と横磁化の横緩和による拡大縮小変換操作である。これら３つの操作は下記（数３）に示した２つの数式により表される。ＲＦパルスのオフセットアングルをωとし、初期の磁化ベクトルをＭ０＝（０，０，Ｍ０）、ｎ回目のＲＦパルス印加から時刻Ｔだけ経過した磁化ベクトルをＭｎ（Ｔ）＝（Ｍｎ（Ｔ）ｘ，Ｍｎ（Ｔ）ｙ，Ｍｎ（Ｔ）ｚ）とする。ｎ−１回目のＲＦパルス印加から時間ＴＲが経過した磁化ベクトルＭｎ−１（ＴＲ）＝（Ｍｎ−１（ＴＲ）ｘ，Ｍｎ−１（ＴＲ）ｙ，Ｍｎ−１（ＴＲ）ｚ）と、ｎ回目のＲＦパルス印加から時間ＴＲが経過した磁化ベクトルＭｎ（ＴＲ）＝（Ｍｎ（ＴＲ）ｘ，Ｍｎ（ＴＲ）ｙ，Ｍｎ（ＴＲ）ｚ）の関係は下記（数３）の２つの数式で与えられる。
【００３９】
【数３】
2004357834.tif 000005
【００４０】
よって、図７に示したように、初期の磁化ベクトルＭ０＝（０，０，Ｍ０）をＭ０（ＴＲ）＝（Ｍ０（ＴＲ）ｘ，Ｍ０（ＴＲ）ｙ，Ｍ０（ＴＲ）ｚ）として、（数３）の２つの数式よりｎ＝１のＭｎ（ＴＲ）＝（Ｍｎ（ＴＲ）ｘ，Ｍｎ（ＴＲ）ｙ，Ｍｎ（ＴＲ）ｚ）を求める（ステップ７００）。つぎに、求めたｎ＝１のＭｎ（ＴＲ）を用いて、（数３）の２つの数式により、ｎ＝２のＭｎ（ＴＲ）を求める（ステップ７０１，７０２）。得られたベクトルｎ＝１のＭｎ（ＴＲ）と  ｎ＝２のＭｎ（ＴＲ）について差をとり、ベクトルのすべての成分が予め定めた閾値以下かどうか調べ、閾値以下ではない場合には、ｎ＝３として、ステップ７０２に戻り、ｎ＝３のＭｎ（ＴＲ）を求める（ステップ７０５、７０２）。このように、ＲＦパルスの印加回数ｎが１だけ異なるベクトル同士で差をとり、ベクトルの差の成分すべてが予め定めておいた値以下の値になる印加回数ｎまで上式の変換を繰り返す（ステップ７０２〜７０５）。この結果得られる印加回数ｎを、準定常状態に達するのに必要なＲＦパルス印加回数としてユーザに提示する（ステップ７０６）。また、この値ｎを撮像シーケンスのＲＦパルスの印加回数に自動設定する（ステップ７０７）。
【００４１】
なお、上記（数３）の数式において用いるオフセットアングルωは、ＲＦパルスを印加された磁化ベクトルが次のＲＦパルスの印加を受けるまでにスピン回転するアングルである。ωは、ラーモア方程式から
ω＝２πγＢ・（ＴＲ）
によって求めた値を用いる。γは核種に固有の磁気回転比であり、水素原子プロトンの場合、γ＝４２．６ＭＨｚ／Ｔである。Ｂは、静磁場発生磁気回路２が発生させる静磁場の強度である。ＴＲは、スキャンカード５０７に設定されているＴＲ値である。
【００４２】
また、上記説明した図７のステップ７０７においては、撮像シーケンスの空打ち回数に求めた印加回数ｎを自動設定しているが、自動設定は行わず、ユーザの任意の印加回数を受け付けるように構成することも可能である。
【００４３】
上述してきたように、本実施の形態においては、ユーザが操作部１０９により撮像条件を変更する操作を行った場合等に、撮像結果（エコー信号強度）および準定常状態に達するために必要なＲＦパルス印加数の予測値を求め、表示する機能を有する。よって、ユーザは、変更した撮像パラメータで所望の撮像結果（エコー信号強度）を得ることができるかどうか、また、必要なＲＦパルス印加数を知ることができるため、これを指標として、その撮像パラメータ値で撮像を実行するか、それとももう一度設定し直すか判断を行うことができ、ユーザにとって撮像パラメータの設定が容易になる。また、ユーザが望む最適な撮像条件を設定するのが容易になる。
【００４４】
また、上述の実施の形態では、図３の予測処理では、予測起動ボタン５０８（Ｉｍａｇｅ  Ｑｕａｌｉｔｙボタン）またはリセットボタン６０２がクリックされた時点で設定されているパラメータ値を用いて基準値を求める構成であった（図３のステップ３０２）が、基準値としては他の値を用いることも可能である。例えば、１．ユーザが図５の撮像条件受付画面において撮像シーケンスの種類を変更した直後の撮像パラメータの値、２．ユーザが撮像条件受付画面において新規に撮像するための画面を表示した場合の撮像パラメータの値、３．リセットボタン６０２をユーザが押したときの撮像パラメータの値、を用いて基準値を計算し、求めた基準値を記憶しておき、この基準値のいずれかをステップ３０２において呼び出す構成にすることも可能である。なお、上記撮像パラメータの値を用いた基準値の計算方法は、すでに説明した図４のフローチャートの方法を用いる。
【００４５】
また、上述の実施の形態では、基準値および予測値のエコー信号強度を計算する際に、図４のフローチャートを用いて説明したようにｎ＝１〜１２７まで（数１）の計算を繰り返し行って横磁化Ｍ（横）を求める方法を用いているが、横磁化Ｍ（横）の計算方法は、この方法に限られない。（数１）の数式は、ｎが大きくなるにつれて下記（数４）の数式のＭ（横）に収束するので、（数４）の数式に直接、ＴＲ，ＴＥ，αの設定値を代入して計算する方法を用いることも可能である。
【００４６】
【数４】
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【００４７】
また、上述の実施の形態では、撮像方法としてスピンエコー法も用いた場合について説明しているが、グラディエントエコー法やＩＲ法等を用いる場合であっても、それぞれの撮像シーケンスを考慮して予め求めた数式を用いて横磁化Ｍ（横）を計算することにより収集される信号強度を予測することができ、また、磁化ベクトルの大きさを計算することにより、準定常状態に達するのに必要なＲＦパルスの印加回数を求めることができる。例えば、基本的なグラディエントエコーシーケンスの場合、横磁化Ｍ（横）は下記（数５）の数式に収束するので、ＴＲ，ＴＥ、αの設定値を代入することにより横磁化Ｍ（横）を求めることができる。これにより信号強度の予測値および基準値を求めることができる。
【００４８】
【数５】
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【００４９】
【発明の効果】
上述してきたように、本発明によれば、ユーザが設定した撮像パラメータ値によりエコー信号強度がどのような値になるかを予測することができるため、ユーザが撮像パラメータを容易に決定可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の磁気共鳴イメージング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の磁気共鳴イメージング装置の演算・制御部８の動作を示すフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートのステップ２０７の予測処理について、詳しく示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートのステップ３０２，３０３におけるエコー信号強度の計算処理内容について、さらに詳しく示すフローチャートである。
【図５】本実施の形態の磁気共鳴イメージング装置において、演算・制御部８が撮像条件の受け付け用画面としてディスプレイ２０に表示する画面を示す説明図である。
【図６】本実施の形態の磁気共鳴イメージング装置において、演算・制御部８が予測結果のエコー信号強度と準定常状態に達するＲＦパルス数を報知するためにディスプレイ２０に表示するウインドウ画面を示す説明図である。
【図７】図３のフローチャートのステップ３０６における準定常状態に達するＲＦパルス数を計算する処理の内容について、さらに詳しく示すフローチャートである。
【図８】本実施の形態の磁気共鳴イメージング装置において、ＲＦパルスの印加タイミングとＴＲ、ＴＥとの関係を示す説明図である。
【図９】被検体の磁化ベクトルがＲＦパルスの印加によって倒された状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…被検体、２…静磁場発生磁気回路、３…傾斜磁場発生系、４…シーケンサ、５…送信系、６…受信系、８…演算制御部、９…傾斜磁場コイル、１０…傾斜磁場電源、１１…高周波発生器、１２…変調器、１３…高周波増幅器、１４ａ…送信側の高周波コイル、１４ｂ…受信側の高周波コイル、１５…増幅器、１６…直交位相検波器、１７…Ａ／Ｄ変換器、１９…記録装置、２０…ディスプレイ、１０１…ＣＰＵ、１０２…設定受付プログラム格納領域、１０３…撮像制御プログラム格納領域、１０４…画像再構成プログラム格納領域、１０５…予測プログラム格納領域、１０６…記憶部、１０７…マウス、１０８…キーボード、１０９…操作部、５０１、５０２…画面切り替え用タグ、５０３…スライス範囲表示部、５０４…ＦＯＶ設定部、５０５…撮像開始ボタン、５０６…撮像停止ボタン、５０７…スキャンカード、５０８…予測処理起動ボタン、５１０…撮像パラメータ設定部、５１１，５１２，５１３…パラメータの設定枠。
【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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【図８】
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【図９】
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