(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージング・システムにより画像を形成する方法であって、（ａ） 対応する一連の核磁気共鳴信号と核磁気共鳴監視信号が取得されるような一連の撮像用パルス・シーケンスを実行する工程と、（ｂ）前記一連の核磁気共鳴監視信号から導出される情報を用いて前記磁気共鳴イメージング・システムの分極用磁場Ｂ０の変動について前記一連の取得される核磁気共鳴信号を補償する工程と、（ｃ） 前記補償された核磁気共鳴信号を用いて画像を再構成する工程と、を含み、
前記核磁気共鳴監視信号から導出される前記情報は、該核磁気共鳴監視信号の周波数であり、
各々の核磁気共鳴監視信号の周波数は、（イ）前記核磁気共鳴監視信号の直交サンプルを取得し、（ロ）各々の直交サンプルの位相を算出して、（ハ）連続した直交サンプルの位相の変化率を算出することにより導出され、
前記位相の変化率は、前記連続した直交サンプルの算出された位相を直線にフィットさせて、該直線の傾きを算出することにより算出される、
方法。
【請求項２】
前記核磁気共鳴監視信号は、前記撮像用パルス・シーケンスの実行中に取得される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記撮像用パルス・シーケンスは、（イ）横磁化を生成するＲＦ励起パルスを発生し、（ロ）前記横磁化に位相シフトを付与する位相エンコード勾配パルスを発生して、（ハ）読み出し勾配パルスが発生されている間に前記核磁気共鳴信号を取得することを含んでいるグラディエント・リコールド・エコー・パルス・シーケンスであり、前記核磁気共鳴監視信号は、前記ＲＦ励起パルスが発生された後に、且つ前記位相エンコード勾配パルス及び前記読み出し勾配パルスの発生の前に取得される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記一連の撮像用パルス・シーケンスの各々の撮像用パルス・シーケンスの最中に１つの核磁気共鳴監視信号が取得され、各々の核磁気共鳴信号が、同じ撮像用パルス・シーケンスの最中に取得されている前記核磁気共鳴監視信号から導出される情報により補償される請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記核磁気共鳴監視信号は、前記一連の撮像用パルス・シーケンスの実行とインタリーブされている一連の監視信号用パルス・シーケンスを実行することにより取得される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
各々の監視信号用パルス・シーケンスがＲＦ励起パルスを含んでいる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記監視信号用パルス・シーケンスは、前記一連の撮像用パルス・シーケンスの実行の全体にわたって１００ミリ秒未満の間隔で１回ずつの監視信号用パルス・シーケンスが実行されるようにしてインタリーブされている請求項５に記載の方法。
【請求項８】
（ａ） ある領域の全体に分極用磁場Ｂ０を発生する手段と、（ｂ） 前記領域の全体にわたって位置するスピンに横磁化を生成する手段と、（ｃ） 前記領域内の横磁化されたスピンにより発生される核磁気共鳴信号を取得する手段と、（ｄ） 前記領域の全体に磁場勾配を発生する手段と、（ｅ） 一連の撮像用パルス・シーケンスを実行して対応する一連の核磁気共鳴信号を発生させると共に、該一連の核磁気共鳴信号とインタリーブされている一連の核磁気共鳴監視信号を発生させるように前記構成要素（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）を動作させるパルス発生器と、（ｆ） 前記一連の取得された核磁気共鳴監視信号から導出される情報を用いて前記分極用磁場Ｂ０の変動について前記一連の取得される核磁気共鳴画像信号を補償する手段と、（ｇ） 前記補償された核磁気共鳴信号から画像を形成する再構成手段と、を備えており、
前記核磁気共鳴監視信号から導出される前記情報は、該核磁気共鳴監視信号の周波数であり、
各々の核磁気共鳴監視信号の周波数は、（イ）前記核磁気共鳴監視信号の直交サンプルを取得し、（ロ）各々の直交サンプルの位相を算出して、（ハ）連続した直交サンプルの位相の変化率を算出することにより導出され、
前記位相の変化率は、前記連続した直交サンプルの算出された位相を直線にフィットさせて、該直線の傾きを算出することにより算出される、
磁気共鳴イメージング・システム。
【請求項９】
前記パルス発生器は、前記構成要素（ｂ）及び（ｃ）に指令を与えて、前記一連の撮像用パルス・シーケンスの実行とインタリーブされている一連の監視用パルス・シーケンスを実行させることにより前記一連の核磁気共鳴監視信号を発生する請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記補償する手段は、前記一連の核磁気共鳴画像信号が取得されている間に生じている前記分極用磁場Ｂ０の変化を決定するように、各々の取得された核磁気共鳴監視信号の周波数を算出する手段を含んでいる請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明の分野は、核磁気共鳴撮像（「ＭＲＩ」）方法及びシステムである。より具体的には、本発明は、データの取得中の分極用磁場の変化によって生ずるＭＲ画像のアーティファクトの除去に関する。
【０００２】
【発明の背景】
人体組織のような物質が一様の磁場（分極用磁場Ｂ0 ）にさらされると、組織内のスピンの個々の磁気モーメントは、この分極用磁場に沿って整列しようとするが、スピンの磁気回転定数γ及び分極用磁場Ｂ0 によって決定される固有のラーモア周波数でランダムな秩序で分極用磁場の周りを歳差運動する。物体すなわち組織が、ｘｙ平面内に存在すると共にラーモア周波数に近い周波数を持つ磁場（励起磁場Ｂ1 ）にさらされると、整列した正味の磁気モーメントＭｚがｘｙ平面に向かって回転すなわち「傾斜」して、正味の横磁気モーメントＭｔを生成する。励起されたスピンによって信号が発生され、励起磁場Ｂ１を停止させた後にこのＮＭＲ信号を受信して処理することにより画像を形成することができる。
【０００３】
これらの信号を用いて画像を形成するときには、磁場勾配（Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ）が用いられる。典型的には、撮像される領域は、採用されている特定の局在化方法に応じてこれらの勾配が変化するような一連の独立した測定サイクル（「ビュー」と呼ばれる）によって走査される。ＮＭＲ受信信号の得られた組はディジタル化され処理されて、多くの周知の再構成手法のうち１つを用いて画像を再構成する。
【０００４】
ＭＲＩシステムに関連する周知の問題点は、分極用磁場Ｂ0 の強度の変動である。これらの変動は取得される画像に２つの方式で影響を及ぼす。第１に、Ｂ0 の変化により、取得されるＮＭＲ信号の位相に、対応する変化が生ずる。これらの偽の位相変化は、取得されるＮＭＲ信号すなわち「ｋ空間データ」に現われて、フーリエ変換法を用いて再構成される画像にゴースト又はボケのアーティファクトを生ずる。偽の位相シフトは、ＲＦ励起とデータ取得との間で連続して蓄積するので、これらのアーティファクトは長いエコー時間ＴＥを有するグラディエント・リコールド・エコー・パルス・シーケンスの場合に特に厄介である。また、Ｂ０の変化により、周波数エンコード（すなわち読み出し）勾配方向に沿った見かけ上の空間シフトも生じ得る。
【０００５】
分極用磁場Ｂ0 の変化による第２の悪影響は、パルス・シーケンスにスライス選択手法が用いられている場合に生ずる。Ｂ0 の変化により、ラーモア周波数の変化を選択的ＲＦ励起パルスの帯域幅で除算したものに等しい量だけ励起したスライスの位置がずれる。例えば、Ｂ0 によりラーモア周波数が２０Ｈｚだけずれて、選択的ＲＦ励起パルスが１０００Ｈｚの帯域幅を有する場合には、励起したスライスは、スライス選択勾配軸に沿ったその所期の位置から２％だけずれる。これらのずれにより、取得されるデータに振幅の変化が生じ得る。
【０００６】
分極用磁場Ｂ0 を制御すると共に調節するために多くの方法が用いられる。これらの方法の殆どが、スキャナ自体の内部の状態を変化させることを扱っており、極めて効果的である。例えば、磁場勾配を変化させることにより生ずる渦電流によってＢ0 に及ぶ影響を補償する方法が、米国特許第４，６９８，５９１号、同第５，２８９，１２７号、及び同第５，７７０，９４３号に開示されている。
【０００７】
分極用磁場Ｂ0 の強度は、スキャナの付近での大重量の金属の移動のような外部事象による影響を受ける。自動車、トラック、列車及びエレベータのような移動する物体により、分極用磁場が変化し、画像アーティファクトが生ずる可能性がある。
【０００８】
これらのような擾乱の影響を少なくするために、受動的方法及び能動的方法の２つの方法が用いられている。受動的方法は、例えば、米国特許第４，６４６，０４６号に記載されているように、主磁石の周囲での遮蔽材の利用を含んでいる。大重量のケイ素鋼製シートを磁石の周囲に設けるが、これにより、システムの設置が高価で、大重量且つ困難になる。
【０００９】
能動的補償システムは、スキャナの近くの位置での磁束の変化を測定して、この情報を利用してシステムを補償するセンサを採用している。このような補償は、相殺用の補正磁場を発生する電流をコイルに発生することを含み得る。これらの方法は、例えば、米国特許第５，９５２，７３４号に記載されているように磁束センサを採用しているか、又は米国特許第５，４８８，９５０号に開示されているようにＥＳＲ機器を採用している。しかしながら、これらの能動的方法は、磁場の擾乱が多数の発生源又は大きさ若しくは位置が変化する発生源によって生じている場合には十分に作用しない。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、ＭＲシステムの付近での大型の金属物体の移動等の擾乱に起因してＭＲシステムの分極用磁場に生ずる変化を補償する。より具体的には、ＭＲシステムが走査を実行しているときにＭＲシステムによって監視信号が取得され、分極用磁場の強度の変化に起因する監視信号の周波数変化が検出されて、これらの検出された周波数変化を用いて、取得されたＮＭＲ画像データ又はＮＭＲスペクトル測定データを補償する。一実施例では、補償は、Ｂ0 の変化の影響を相殺するようにＲＦ送信器及び受信器の周波数を変化させることにより先行的に行なわれ、第２の実施例では、補償は、Ｂ0 の変化の影響を相殺するように取得されたｋ空間データの位相を変化させることにより遡及的に行なわれる。
【００１１】
【好適実施形態の説明】
先ず、図１には、本発明を組み入れた好ましいＭＲＩシステムの主要な構成要素が示されている。システムの動作は、キーボード及び制御パネル１０２と表示器１０４とを含んでいる操作者コンソール１００によって制御される。コンソール１００はリンク１１６を介して独立したコンピュータ・システム１０７と連絡しており、コンピュータ・システム１０７により、操作者はスクリーン１０４上での画像の形成及び表示を制御することが可能になる。コンピュータ・システム１０７は、バックプレーンを介して互いに連絡する幾つかのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサ・モジュール１０６と、ＣＰＵモジュール１０８と、画像データ・アレイ（配列）を記憶するフレーム・バッファとして当業界で公知のメモリ・モジュール１１３とが含まれている。コンピュータ・システム１０７は、画像データ及びプログラムを記憶するためのディスク記憶装置１１１及びテープ・ドライブ１１２に結合されており、また、高速シリアル・リンク１１５を介して別個のシステム制御部１２２と連絡している。
【００１２】
システム制御部１２２は、バックプレーンによって共に接続されている一組のモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール１１９とパルス発生器モジュール１２１とが含まれており、パルス発生器モジュール１２１はシリアル・リンク１２５を介して操作者コンソール１００に接続されている。リンク１２５を介して、システム制御部１２２は実行されるべき走査シーケンスを指示する命令（コマンド）を操作者から受け取る。パルス発生器モジュール１２１は、システムの構成要素を動作させて、所望の走査シーケンスを実行させる。パルス発生器モジュール１２１は、発生されるべきＲＦパルスのタイミング、強さ及び形状、並びにデータ取得ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを生成する。パルス発生器モジュール１２１は一組の勾配増幅器１２７に接続されており、走査中に発生されるべき勾配パルスのタイミング及び形状を指示する。パルス発生器モジュール１２１はまた、電極からのＥＣＧ（心電図）信号又はベローズからの呼吸信号等のように患者に接続されている幾つかの異なるセンサから信号を受け取る生理学的取得制御器１２９から患者データを受け取る。最後に、パルス発生器モジュール１２１は、患者及び磁石系の状態に関連した様々なセンサから信号を受け取る走査室インタフェイス回路１３３に接続されている。走査室インタフェイス回路１３３を介して、患者位置決めシステム１３４もまた、走査に望ましい位置へ患者を移動させるための命令を受け取る。
【００１３】
パルス発生器モジュール１２１によって発生される勾配波形は、Ｇｘ増幅器とＧｙ増幅器とＧｚ増幅器とで構成されている勾配増幅器システム１２７に印加される。各々の勾配増幅器が、全体的に参照番号１３９で示されているアセンブリ内の対応する勾配コイルを励起して、取得された信号を位置エンコードするのに用いられる磁場勾配を発生する。勾配コイル・アセンブリ１３９は、分極用磁石１４０と全身型ＲＦコイル１５２とを含んでいる磁石アセンブリ１４１の一部を形成している。システム制御部１２２内の送受信器モジュール１５０がパルスを発生し、これらのパルスはＲＦ増幅器１５１によって増幅されて、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１５４によってＲＦコイル１５２に結合される。この結果として、患者の体内の励起した核によって発生される信号は、同じＲＦコイル１５２によって検知されて、送信／受信スイッチ１５４を介して前置増幅器１５３に結合され得る。増幅されたＮＭＲ信号は、送受信器１５０の受信器部において復調され、フィルタ処理され、ディジタル化される。送信／受信スイッチ１５４は、パルス発生器モジュール１２１からの信号によって制御されて、送信モード時にはＲＦ増幅器１５１をコイル１５２に電気的に接続し、受信モード時には前置増幅器１５３を接続する。送信／受信スイッチ１５４はまた、送信モード又は受信モードのいずれの場合にも、分離型ＲＦコイル（例えば、頭部コイル又は表面コイル）を用いることを可能にする。
【００１４】
ＲＦコイル１５２によって検知されたＮＭＲ信号は、送受信器モジュール１５０によってディジタル化されてシステム制御部１２２内のメモリ・モジュール１６０へ転送される。走査が完了してデータ・アレイの全体がメモリ・モジュール１６０内に取得されたら、アレイ・プロセッサ１６１が動作して、このデータを画像データ・アレイへフーリエ変換する。この画像データは、シリアル・リンク１１５を介してコンピュータ・システム１０７へ伝送されて、ここで、ディスク・メモリ１１１に記憶される。操作者コンソール１００から受け取った命令に応答して、この画像データをテープ・ドライブ１１２に保管してもよいし、又は画像プロセッサ１０６によって更に処理して操作者コンソール１００へ伝送して、表示装置１０４に表示してもよい。
【００１５】
図１及び図２について詳細に説明する。送受信器１５０は、電力増幅器１５１を介してコイル１５２ＡにおいてＲＦ励起磁場Ｂ１を発生すると共に、コイル１５２Ｂ内に誘導された結果としてのＮＭＲ信号を受信する。上述のように、コイル１５２Ａ及びコイル１５２Ｂは、図２に示すような分離型であってもよいし、又は図１に示すような単体の全身型コイルであってもよい。ＲＦ励起磁場の基本周波数すなわち搬送周波数は、ＣＰＵモジュール１１９及びパルス発生器モジュール１２１から一組のディジタル信号を受信している周波数合成器２００の制御下で発生される。これらのディジタル信号は、出力２０１において発生されるＲＦ搬送波信号の周波数及び位相を指示している。命令に従って発生されたＲＦ搬送波は変調器及びアップ・コンバータ２０２に印加され、ここで、その振幅は、やはりパルス発生器モジュール１２１から受信された信号Ｒ（ｔ）に応答して変調される。信号Ｒ（ｔ）は、発生されるべきＲＦ励起パルスの包絡線を画定しており、記憶されている一連のディジタル値を相次いで読み出すことによりモジュール１２１内で発生されている。これらの記憶されているディジタル値はまた、操作者コンソール１００から変更することができ、所望の任意のＲＦパルス包絡線を発生することを可能にしている。
【００１６】
出力２０５において発生されたＲＦ励起パルスの振幅は、バックプレーン１１８からディジタル命令ＴＡを受信している励起用減衰器回路２０６によって減衰される。減衰されたＲＦ励起パルスは、ＲＦコイル１５２Ａを駆動する電力増幅器１５１に印加される。送受信器１２２のこの部分については、米国特許第４，９５２，８７７号に更に詳細に記載されている。本特許はここに参照されるべきものである。
【００１７】
図１及び図２の説明を続ける。被検体によって発生されたＮＭＲ信号は、受信用コイル１５２Ｂによって検知され、前置増幅器１５３を介して受信器減衰器２０７の入力に印加される。受信器減衰器２０７は、バックプレーン１１８から受信されるディジタル減衰信号（ＲＡ）によって決定されている量だけ信号を更に増幅する。
【００１８】
受信される信号は、ラーモア周波数又はそれに近い周波数にあり、この高周波信号は、ダウン・コンバータ２０８によって次の２段階の処理で下降変換（ダウン・コンバート）される。すなわち、先ず、ＮＭＲ信号を線２０１の搬送波信号と混成し、次いで、得られた差信号を線２０４の２．５ＭＨｚの基準信号と混成する。前述のように、線２０１の搬送波信号の位相は、パルス発生器モジュール１２１から受信された位相命令に応答して周波数合成器２００によって制御されている。本発明の好適実施例を実施するためには、この位相命令をデータの取得中の分極用磁場の強度の変化を相殺すなわち補償するように変化させる。
【００１９】
下降変換されたＮＭＲ信号は、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０９の入力に印加され、Ａ／Ｄ変換器２０９は、アナログ信号をサンプリングしてディジタル化してディジタル検出器及び信号プロセッサ２１０に印加し、ディジタル検出器及び信号プロセッサ２１０は、受信信号に対応する１６ビットの同相（Ｉ）値及び１６ビットの直角位相（Ｑ）値を生成する。受信信号についてのディジタル化されたＩ値及びＱ値から成る得られたストリームは、バックプレーン１１８を介してメモリ・モジュール１６０へ出力され、ここで画像を再構成するのに用いられる。
【００２０】
２．５ＭＨｚの基準信号、２５０ｋＨｚのサンプリング信号、並びに５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ及び６０ＭＨｚの基準信号は、共通の２０ＭＨｚマスタ・クロック信号から基準周波数発生器２０３によって発生されている。受信器については、米国特許第４，９９２，７３６号に更に詳細に記載されている。本特許はここに参照されるべきものである。
【００２１】
ＭＲＩシステムの近くを通過する移動する金属（自動車、トラック、エレベータ、列車等）により、分極用磁場の強度が時間の関数Ｂ0 （ｔ）として変化する。移動する物体によるＢ0 （ｔ）の変動は、磁場Ｂ0 が０．５秒間乃至２．０秒間の経過にわたって滑らかに変化するような低周波数の関数となる傾向にある。ベースラインのＢ0 からのピーク変位は、数Ｈｚ（自動車）から数十Ｈｚ（トラック及び更に大型のもの）にわたって変動し得る。このＢ０の変動は、磁気振動から観測されるゆらぎ（１Ｈｚ〜１００Ｈｚ）よりも遥かに遅いので、監視エコーを用いてＢ0 を測定して、観測された周波数変化を先行的に（送受信器の基準周波数の周波数シフト）又は画像再構成時に遡及的に補償することにより上述の相対的に遅いＢ0 ゆらぎを補償し得るという判断が導かれる。
【００２２】
移動する金属物体によって生ずる変化するＢ0 （ｔ）は、取得されるＮＭＲ信号Ｓ（ｔ）に位相シフトを生ずる。ＮＭＲ信号Ｓ（ｔ）は偽の位相シフトを蓄積し、これらの位相シフトは生のｋ空間データに出現して、再構成される画像にゴースト又はボケのアーティファクトを齎す。位相シフトΔφはＢ0 （ｔ）の積分として蓄積し、すなわちΔφ＝γ∫ΔＢ0 （ｔ）ｄｔとなる。これらの位相シフトは、ＲＦ励起パルスの印加で始まりデータ取得まで延在するグラディエント・リコールド・エコー方式の撮像用パルス・シーケンスの実行中に連続して蓄積する。このように、グラディエント・エコー走査は、長いＴＥ時間においては特に、移動する金属に極めて敏感である。
【００２３】
本発明は、監視用ＮＭＲ信号の周波数を走査中に周期的に測定すると共に、この情報を用いて走査中に取得されているＮＭＲデータを補償することにより、移動する金属によるＢ0 の変動を補償する。本発明の第１の好適実施例では、これらの監視用ＮＭＲ信号は、図３に示す独立した監視用パルス・シーケンスによって発生される。この監視用パルス・シーケンスは、ＮＭＲ監視信号が走査中に５０ミリ秒乃至１００ミリ秒毎に取得されるように、撮像用パルス・シーケンスの間に挿入（インタリーブ）される。以下に記載するように、取得されたＮＭＲ監視信号は処理されて、送受信器１５０において用いられる基準周波数を調節するのに用いられる。
【００２４】
図３について詳細に説明する。監視用パルス・シーケンスは、９０°のフリップ角度及び０．５ミリ秒の持続時間を有する非選択的ＲＦ励起パルス１０を含んでいる。ＲＦ励起パルスは、そこから監視信号が取得されるスピンの周波数に対応するように設定された周波数を有する。ＲＦパルス１０の停止の後に、システムは可能な限り高速（近似的には２００マイクロ秒）で受信モードに切り換わり、ＮＭＲ監視信号１２が取得される。全部で２５６個のモニタ信号１２のサンプルが、１６マイクロ秒毎に１サンプルの割合で取得される。前述のように、各々のサンプルのＩ値及びＱ値がメモリに記憶される。
【００２５】
監視信号を取得するこの方法によれば、別個のＲＦ励起コイルを用いて別個の試料を利用し励起させることが好ましい。このような試料及びコイルは、１９９９年８月２７日に出願された同時係属中の米国特許出願第０９／３８４，９４５号に開示されている。代替的には、監視用パルス・シーケンスを撮像用パルス・シーケンスにインタリーブして、同じハードウェアによって実行することもできる。この場合には、撮像されている被検体のスピン磁化に過度に影響を及ぼすことのないように、ＲＦ励起パルスのフリップ角度を極めて小さな値にまで減少させる。
【００２６】
ＮＭＲ監視信号を取得する代替的な手法は、走査中に用いられている撮像用パルス・シーケンスに監視信号の取得を組み入れるものである。例としてこれを図４に示している。同図は、ＮＭＲ監視信号１４を取得するように修正されているグラディエント・リコールド・エコー方式の撮像用パルス・シーケンスである。監視信号１４は、ＲＦ励起パルス８が印加されて横磁化を生成した後に、且つスライス選択勾配パルス１８用の再位相合わせローブ１６の直後に取得される。監視信号１４は、横磁化に位相シフトを付与する読み出し勾配２０及び位相エンコード勾配２２の印加の前に取得される。このようにして、監視用ＮＭＲ信号１４の取得の数ミリ秒の後に、ＮＭＲエコー信号６が取得される。当業界で周知のように、このパルス・シーケンスが走査中に繰り返されると共に、位相エンコード勾配２２が一組の値を通じて段階的に変化させられて、ｋ空間をサンプリングする。この実施例では、各々の取得されたビューすなわちサンプリングされたｋ空間の線は、走査中の実質的に同じ瞬間に取得されているＮＭＲ監視信号１４の２５６個のサンプルを伴っている。後に更に詳細に説明するように、ＮＭＲ監視信号１４は、監視信号１４に関連したＮＭＲエコー信号６が取得されたのと時間的に実質的に同じ瞬間でのＢ0 磁場の強度の指示値を提供する。Ｂ0 の変動は比較的遅いので、時間的に実質的に同じ瞬間は、時間的に厳密に同じ瞬間の±１００ミリ秒の範囲内を意味していることが理解されよう。
【００２７】
図５について詳細に説明する。本発明を実施する第一段階は、処理ブロック３００に示すように、補償すべき画像データと共に監視信号データを取得するものである。監視データは、処理ブロック３０２に示すように、先ず各々のサンプルの大きさを次のようにして算出することにより、速やかに処理される。
【００２８】
Ｍ＝（Ｉ2 ＋Ｑ2 ）1/2
次いで、処理ブロック３０４に示すように、各々の監視信号サンプルの位相を次のようにして算出する。
【００２９】
φ＝ｔａｎ-1（Ｉ／Ｑ）
好適実施例では、この計算には「ａｔａｎ２］のＣコード呼び出しを用いる。
【００３０】
次いで、処理ブロック３０６に示すように、２５６個の監視信号サンプルの各々について算出された位相値φを直線に適合（フィット）させる。この工程を実行するためには加重付き最小自乗法フィット・サブルーチンが用いられ、このサブルーチンではステップ３０２において算出された大きさの値を用いて位相値に加重する。次いで、処理ブロック３０８に示すように、測定された位相値にフィットさせられた直線の傾きを用いて監視信号の周波数（ｆ）が次のようにして算出される。
【００３１】
ｆ＝Δφ／Δｔ
このようにして、位相対時間値の傾きを決定するフィルタ機能を用いて周波数（ｆ）が決定され、このときに、信号の位相が２πの位相の移行を経る場合には所謂位相折り返し除去方法（phase unwrapping method ）を用いる。周波数ｆは、監視信号が取得された瞬間での分極用磁場の値Ｂ0 において励起したスピンのラーモア周波数となっている。処理ブロック３１０に示すように、この周波数ｆを用いて、以下に記載する手法のうち１つを用いて、取得された画像データを補償する。
【００３２】
本発明の一つの好適実施例では、測定されたラーモア周波数ｆを後続の画像データの取得中に利用する。図２を参照して述べると、周波数ｆは、線２０１上のＲＦ搬送波信号の周波数を制御するための送受信器モジュール１５０内の周波数合成器２００への命令として出力される。この搬送波信号は、後続の撮像用パルス・シーケンスによって発生されるＲＦ励起パルスの中心周波数を決定すると共に、後続のＮＭＲ信号を取得するのに用いられる復調周波数を決定する。この「先行的」な補償手法は、ＮＭＲ信号が取得される前にＢ0 の変動を補正する。図３の独立した監視用パルス・シーケンスを用いる場合には上述の先行的な補償手法が好ましく、次の監視信号が取得されて処理されるまでの走査中に５０ミリ秒乃至１００ミリ秒の時間にわたって補正後の搬送波周波数ｆが用いられる。このようにして走査中に分極用磁場関数Ｂ0 （ｔ）が測定されて、搬送波周波数ｆは、取得されるＮＭＲ画像データが影響を受けなくなるような態様で変更される。Ｂ0 （ｔ）が測定される速度が速まるほど補償の精度が高まる。
【００３３】
補償の精度を高めるために高速で監視信号を取得する場合に、先行的な補償手法を具現化するのに十分なだけ速く送受信器の搬送波周波数を変更するのが無理になることがある。このような応用では、好ましい補償手法は、ｋ空間画像データが取得された後にこの取得されたデータを「遡及的」に補正するものとなる。
【００３４】
図６について詳細に説明する。遡及的な補償手法は、ｋ空間画像データが取得されて記憶された後に、この取得されたｋ空間画像データの位相を変更する。処理ブロック３１２に示す第１段階は、Ｂ0 の変化に起因する周波数誤差を算出するものである。この処理は、分極用磁場Ｂ0 が摂動を受けていない基準値にあるときに発生される基準ラーモア周波数ｆ0 を、同時取得されたＮＭＲ監視信号によって測定されたラーモア周波数ｆから減算することにより実行される。基準値は、時間にわたる平均値であるか、又は予め選択しておくこともできる。次いで、処理ブロック３１４に示すように、この周波数誤差Δｆによって生ずる位相誤差を算出する。図４の線３２０によって示すように、位相誤差は、ＲＦ励起パルス８の印加に続いて時間（ｔ）と共に蓄積する。位相誤差の蓄積の割合は、周波数誤差Δｆによって決定される線３２０の傾きである。取得されたエコー信号６は、エコー時間ＴＥにおいて算出される単一の位相誤差補正値を用いて次のようにして位相補正することができる。
【００３５】
Δφ＝Δｆ*ＴＥ
代替的には、ＮＭＲエコー信号６のサンプル時刻の各々において別個に位相誤差補正値を算出することもできる。いずれの場合にも、処理ブロック３１６に示すように、ＮＭＲ画像信号６の各々の複素（Ｉ、Ｑ）サンプルに対して位相補正−Δφが施される。ｋ空間画像データ集合に含まれる取得された各々のＮＭＲ画像信号に対して、該信号に関連したＮＭＲ監視信号から導出される周波数情報を用いて同様の補正が施される。次いで、処理ブロック３１８に示すように、補償されたｋ空間データを用いて画像が再構成される。
【００３６】
以上に記載した好適実施例から、本発明から逸脱しない多くの変形が可能である。監視信号の周波数を測定する方法は他にもある。上述の最も単純な方法では、ＮＭＲ信号の取得に時間的に最も近接したＢ0 の測定値を用いて信号を補正している。代替的には、Ｂ0 （ｔ）を与える多項式のような低次の関数に、取得されたＢ0 測定値をフィットさせる方法もある。次いで、各々の信号取得時刻（ｔ）におけるＢ0 （ｔ）関数の値を決定する。また、低い信号対雑音比（ＳＮＲ）によって生ずる監視信号の微小な高速のゆらぎを減少させるという付加的な利点を有する低域通過フィルタを用いて関数Ｂ0 （ｔ）を算出してもよい。これらの微小なゆらぎを除去する類似のフィルタ処理を、Ｂ0 ゆらぎが閾値（例えば１Ｈｚ）を上回ったときにのみ補正を施すことにより達成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するように修正されている公知のＭＲＩシステムのブロック図である。
【図２】図１のＭＲＩシステムの一部を形成している送受信器の電気ブロック図である。
【図３】図１のＭＲＩシステムにおいて用いることのできる監視信号用パルス・シーケンスの好適実施例のグラフ図である。
【図４】監視信号取得が撮像用パルス・シーケンスに組み入れられているパルス・シーケンスのグラフである。
【図５】本発明の好適実施例を実施するのに用いられる工程の流れ図である。
【図６】本発明のもう１つの好適実施例を実施するのに用いられる追加の工程の流れ図である。
【符号の説明】
６  ＮＭＲエコー信号
８  ＲＦ励起パルス
１０  非選択ＲＦ励起パルス
１２、１４  ＮＭＲ監視信号
１６  再位相合わせローブ
１８  スライス選択勾配パルス
２０  読み出し勾配
２２  位相エンコード勾配
１００  操作者コンソール
１０２  制御パネル
１０４  表示器
１１１  ディスク記憶装置
１１２  テープ・ドライブ
１１５  高速シリアル・リンク
１１６  リンク
１１８  バックプレーン
１２５  シリアル・リンク
１３９  勾配コイル・アセンブリ
１４０  分極用磁石
１４１  磁石アセンブリ
１５２  全身型ＲＦコイル
１５２Ａ、１５２Ｂ  分離型ＲＦコイル
２０１、２０４、２０５  出力線
【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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