(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成し、
前記縮小画像についてフィルタリングを行い、
前記縮小画像における位相分布を求め、
前記求めた位相分布を前記縮小前の画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大する、ことを特徴とする位相分布測定方法。
【請求項２】
前記磁気共鳴撮像した画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより前記マトリクスサイズを縮小する、ことを特徴とする請求項１に記載の位相分布測定方法。
【請求項３】
磁気共鳴撮像した画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより、前記磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成し、
前記縮小画像における位相分布を求め、
前記求めた位相分布について位相アンラッピングを行い、
前記求めた位相分布を前記縮小前の画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大する、ことを特徴とする位相分布測定方法。
【請求項４】
磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、
前記縮小画像についてフィルタリングを行うフィルタリング手段と、
前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手段と、
前記求めた位相分布を前記縮小前の画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段と、を具備することを特徴とする位相分布測定装置。
【請求項５】
前記縮小画像生成手段は、前記磁気共鳴撮像した画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより前記マトリクスサイズを縮小することを特徴とする請求項４に記載の位相分布測定装置。
【請求項６】
磁気共鳴撮像した画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより、前記磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、
前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手段と、
前記求めた位相分布について位相アンラッピングを行う位相アンラッピング手段と、
前記求めた位相分布を前記縮小前の画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段と、を具備することを特徴とする位相分布測定装置。
【請求項７】
磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成し、
前記縮小画像についてフィルタリングを行い、
前記縮小画像における位相分布を求め、
前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大し、
前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行う、ことを特徴とする位相補正方法。
【請求項８】
前記磁気共鳴撮像した画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより前記マトリクスサイズを縮小する、ことを特徴とする請求項７に記載の位相補正方法。
【請求項９】
磁気共鳴撮像した画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより、前記磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成し、
前記縮小画像における位相分布を求め、
前記求めた位相分布について位相アンラッピングを行い、
前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大し、
前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行う、ことを特徴とする位相補正方法。
【請求項１０】
磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、
前記縮小画像についてフィルタリングを行うフィルタリング手段と、
前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手段と、
前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段と、
前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行う位相補正手段と、を具備することを特徴とする位相補正装置。
【請求項１１】
前記縮小画像生成手段は、前記磁気共鳴撮像した画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより前記マトリクスサイズを縮小することを特徴とする請求項１０に記載の位相補正装置。
【請求項１２】
磁気共鳴撮像した画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより、前記磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、
前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手段と、
前記求めた位相分布について位相アンラッピングを行う位相アンラッピング手段と、
前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段と、
前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行う位相補正手段と、を具備することを特徴とする位相補正装置。
【請求項１３】
静磁場空間中の撮像対象について磁気共鳴を利用して画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、
前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手段と、
前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段と、
前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行う位相補正手段と、
前記位相補正した画像のピクセルデータの位相差を利用して水画像と脂肪画像を別々に生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項１４】
前記縮小画像についてフィルタリングを行うフィルタリング手段、を具備することを特徴とする請求項１３に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項１５】
前記求めた位相分布について位相アンラッピングを行う位相アンラッピング手段、を具備することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項１６】
前記縮小画像生成手段は、前記磁気共鳴撮像した画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより前記マトリクスサイズを縮小することを特徴とする請求項１３ないし請求項１５のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相分布測定方法および装置、位相補正方法および装置、並びに、磁気共鳴撮像装置に関し、特に、磁気共鳴撮像した画像における位相分布を測定する方法および装置、測定した位相分布に基づいてピクセルデータの位相を補正する方法および装置、並びに、位相を補正したピクセルデータに基づいて水と脂肪を分離した画像を得る磁気共鳴撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮像装置では、撮像対象を収容する空間に静磁場を形成し、静磁場空間に勾配磁場と高周波磁場を形成し、撮像対象のスピン（ｓｐｉｎ）が発生する磁気共鳴信号に基づいて画像を生成（再構成）するようになっている。脂肪の磁気共鳴信号は、ケミカルシフト（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｈｉｆｔ）により水の磁気共鳴信号とは周波数が異なるので、周波数の相違に基づく位相差を利用して水と脂肪を別々に画像化することが行われる。
【０００３】
磁気共鳴信号の位相は静磁場強度の不均一の影響を受けるので、磁場不均一に影響されずに水と脂肪を別々に画像化するために、静磁場不均一を表す位相分布すなわち位相マップ（ｍａｐ）を求め、それに基づいて予め画像の位相補正を行うようにしている。
【０００４】
位相マップは、複素数で与えられる画像データ（ｄａｔａ）の位相をピクセル（ｐｉｘｅｌ）ごとに求めることにより得られる。ノイズ（ｎｏｉｓｅ）の影響を受けない位相マップを得るために、位相マップの元になる画像についてフィルタリング（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）が行われる。
【０００５】
位相マップを形成する過程で、位相のラップアラウンド（ｗｒａｐ  ａｒｏｕｎｄ）の有無を検出し、ラップアラウンドがある部分ではラップアラウンドの補正すなわちアンラッピング（ｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ）が行われる。
【０００６】
ラップアラウンドの有無は、隣り合うピクセル同士の画像データの位相差の絶対値が２πとなるかどうかで検出し、ラップアラウンドを検出したピクセルについては、その位相に位相差とは逆符号で２πを加算する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
位相マップを形成するには画像データをピクセルごとに処理しなければならないので、画像のマトリクスサイズ（ｍａｔｒｉｘ  ｓｉｚｅ）が大きくなるほど処理時間が長くなるという問題があった。
【０００８】
画像のマトリクスサイズを小さくすることにより処理時間を短縮することが可能ではあるが、ＦＯＶ（ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｖｉｅｗ）を同一とした場合、１ピクセル当たりの撮像対象のボクセル（ｖｏｘｅｌ）が大きくなるので、同一ボクセル内に位相の異なる複数のスピンが混在するパーシャルボリューム（ｐａｒｔｉａｌ  ｖｏｌｕｍｅ）効果により、位相マップが不正確になるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、正確な位相マップを能率良く求める位相分布測定方法および装置、そのようにして求めた位相マップを用いる位相補正方法および装置、並びに、そのような位相補正を行う磁気共鳴撮像装置を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための１つの観点での発明は、磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成し、前記縮小画像における位相分布を求め、前記求めた位相分布を前記縮小前の画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大することを特徴とする位相分布測定方法である。
【００１１】
この観点での発明では、原画像の縮小画像の位相マップを求め、これを原画像のマトリクスサイズに対応する位相マップに拡大する。縮小画像のピクセルは原画像のピクセルなのでパーシャルボリュームの影響が少ない。縮小によりピクセル数が減少するので処理時間が短縮される。
【００１２】
（２）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより行うことを特徴とする（１）に記載の位相分布測定方法である。
【００１３】
この観点での発明では、原画像のピクセルを所定個数おきにサンプリングしたデータで縮小画像を構成するので、原画像を適切に代表する縮小画像を得ることができ、原画像の位相分布を適切に代表する縮小位相マップを得ることを可能にする。
【００１４】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手段と、前記求めた位相分布を前記縮小前の画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段とを具備することを特徴とする位相分布測定装置である。
【００１５】
この観点での発明では、縮小画像生成手段と位相分布計算手段により、原画像の縮小画像の位相マップを求め、これを位相分布拡大手段により原画像のマトリクスサイズに対応する位相マップに拡大する。縮小画像のピクセルは原画像のピクセルなのでパーシャルボリュームの影響が少ない。縮小によりピクセル数が減少するので処理時間が短縮される。
【００１６】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより行うマトリクスサイズ縮小手段を具備することを特徴とする（３）に記載の位相分布測定装置である。
【００１７】
この観点での発明では、マトリクスサイズ縮小手段で原画像のピクセルを所定個数おきにサンプリングしたデータで縮小画像を構成するので、原画像を適切に代表する縮小画像を得ることができ、原画像の位相分布を適切に代表する縮小位相マップを得ることを可能にする。
【００１８】
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成し、前記縮小画像における位相分布を求め、前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大し、前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行うことを特徴とする位相補正方法である。
【００１９】
この観点での発明では、原画像の縮小画像の位相マップを求め、これを原画像のマトリクスサイズに対応する位相マップに拡大する。縮小画像のピクセルは原画像のピクセルなのでパーシャルボリュームの影響が少ない。縮小によりピクセル数が減少するので処理時間が短縮される。拡大した位相マップを用いて画像データの位相補正を行う。
【００２０】
（６）上記の課題を解決する他の観点での発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより行うことを特徴とする（５）に記載の位相補正定方法である。
【００２１】
この観点での発明では、原画像のピクセルを所定個数おきにサンプリングしたデータで縮小画像を構成するので、原画像を適切に代表する縮小画像を得ることができ、原画像の位相分布を適切に代表する縮小位相マップを得ることを可能にする。
【００２２】
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、磁気共鳴撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手段と、前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段と、前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行う位相補正手段とを具備することを特徴とする位相補正装置である。
【００２３】
この観点での発明では、縮小画像生成手段と位相分布計算手段により、原画像の縮小画像の位相マップを求め、これを位相分布拡大手段により原画像のマトリクスサイズに対応する位相マップに拡大する。縮小画像のピクセルは原画像のピクセルなのでパーシャルボリュームの影響が少ない。縮小によりピクセル数が減少するので処理時間が短縮される。拡大した位相マップを用いて位相補正手段で画像データの位相補正を行う。
【００２４】
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより行うマトリクスサイズ縮小手段を具備することを特徴とする（７）に記載の位相補正装置である。
【００２５】
この観点での発明では、マトリクスサイズ縮小手段で原画像のピクセルを所定個数おきにサンプリングしたデータで縮小画像を構成するので、原画像を適切に代表する縮小画像を得ることができ、原画像の位相分布を適切に代表する縮小位相マップを得ることを可能にする。
【００２６】
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場空間中の撮像対象について磁気共鳴を利用して画像を撮像する撮像手段と、前記撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成手段と、前記縮小画像における位相分布を求める位相分布計算手段と、前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大する位相分布拡大手段と、前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行う位相補正手段と、前記位相補正した画像のピクセルデータの位相差を利用して水画像と脂肪画像を別々に生成する画像生成手段とを具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置である。
【００２７】
この観点での発明では、縮小画像生成手段と位相分布計算手段により、原画像の縮小画像の位相マップを求め、これを位相分布拡大手段により原画像のマトリクスサイズに対応する位相マップに拡大する。縮小画像のピクセルは原画像のピクセルなのでパーシャルボリュームの影響が少ない。縮小によりピクセル数が減少するので処理時間が短縮される。拡大した位相マップを用いて位相補正手段で画像データの位相補正を行う。位相補正済みの画像データに基づいて画像生成手段で水と脂肪を別々に画像化する。
【００２８】
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより行うマトリクスサイズ縮小手段を具備することを特徴とする（９）に記載の磁気共鳴撮像装置である。
【００２９】
この観点での発明では、マトリクスサイズ縮小手段で原画像のピクセルを所定個数おきにサンプリングしたデータで縮小画像を構成するので、原画像を適切に代表する縮小画像を得ることができ、原画像の位相分布を適切に代表する縮小位相マップを得ることを可能にする。
【００３０】
（１１）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場空間中の撮像対象について磁気共鳴を利用して画像を撮像し、前記撮像した画像につきマトリクスサイズを縮小した縮小画像を生成し、前記縮小画像における位相分布を求め、前記求めた位相分布を前記撮像した画像のマトリクスサイズに対応する位相分布に拡大し、前記拡大した位相分布を用いて画像の位相補正を行い、前記位相補正した画像のピクセルデータの位相差を利用して水画像と脂肪画像を別々に生成することを特徴とする磁気共鳴撮像方法である。
【００３１】
この観点での発明では、原画像の縮小画像の位相マップを求め、これを原画像のマトリクスサイズに対応する位相マップに拡大する。縮小画像のピクセルは原画像のピクセルなのでパーシャルボリュームの影響が少ない。縮小によりピクセル数が減少するので処理時間が短縮される。拡大した位相マップを用いて画像データの位相補正を行う。位相補正済みの画像データに基づいて水と脂肪を別々に画像化する。
【００３２】
（１２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記マトリクサイズの縮小を前記画像のピクセルを予め定めた個数おきに抽出することにより行うことを特徴とする（１１）に記載の磁気共鳴撮像方法である。
【００３３】
この観点での発明では、原画像のピクセルを所定個数おきにサンプリングしたデータで縮小画像を構成するので、原画像を適切に代表する縮小画像を得ることができ、原画像の位相分布を適切に代表する縮小位相マップを得ることを可能にする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮像装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００３５】
図１に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ  ｓｙｓｔｅｍ）１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の外形を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の内部空間に、撮像対象３００がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。撮像対象３００は、本発明における撮像対象の実施の形態の一例である。
【００３６】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね撮像対象３００の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【００３７】
勾配コイル部１０６は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、リードアウト（ｒｅａｄ  ｏｕｔ）勾配磁場およびフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ  ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種であり、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００３８】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に撮像対象３００の体内のスピンを励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信という。ＲＦコイル部１０８は、また、励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号を受信する。ＲＦコイル部１０８は図示しない送信用のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００３９】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００４０】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦ励起信号を送信し、撮像対象３００の体内のスピンを励起する。
【００４１】
ＲＦコイル部１０８には、また、データ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０はＲＦコイル部１０８が受信した受信信号を取り込み、それをディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｄａｔａ）として収集する。
【００４２】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御する。
【００４３】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ処理部１７０は、データ収集部１５０から取り込んだデータを図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）に記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。データ空間は２次元フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。データ処理部１７０は、これら２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換して撮像対象３００の画像を再構成する。
【００４４】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。データ処理部１７０には、表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。
【００４５】
図２に、磁気共鳴撮像装置のブロック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００４６】
図２に示す装置は、図１に示した装置とは異なるマグネットシステム１００’を有する。マグネットシステム１００’以外は図１に示した装置と同様な構成になっており、同様な部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
マグネットシステム１００’は主磁場マグネット部１０２’、勾配コイル部１０６’およびＲＦコイル部１０８’を有する。これら主磁場マグネット部１０２’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の外形を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００’の内部空間に、撮像対象３００がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００４８】
主磁場マグネット部１０２’はマグネットシステム１００’の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね撮像対象３００の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２’は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【００４９】
勾配コイル部１０６’は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス勾配磁場、リードアウト勾配磁場およびフェーズエンコード勾配磁場の３種であり、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部１０６’は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００５０】
ＲＦコイル部１０８’は静磁場空間に撮像対象３００の体内のスピンを励起するためのＲＦ励起信号を送信する。ＲＦコイル部１０８’は、また、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。ＲＦコイル部１０８’は図示しない送信用のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００５１】
図３に、磁気共鳴撮像に用いるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、スピンエコー（ＳＥ：ＳｐｉｎＥｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００５２】
すなわち、（１）はＳＥ法におけるＲＦ励起用の９０°パルスおよび１８０°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびスピンエコーＭＲのシーケンスである。なお、９０°パルスおよび１８０°パルスはそれぞれ中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００５３】
同図に示すように、９０°パルスによりスピンの９０°励起が行われる。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。９０°励起から所定の時間後に、１８０°パルスによる１８０°励起すなわちスピン反転が行われる。このときもスライス勾配Ｇｓが印加され、同じスライスについての選択的反転が行われる。
【００５４】
９０°励起とスピン反転の間の期間に、リードアウト勾配Ｇｒおよびフェーズエンコード勾配Ｇｐが印加される。リードアウト勾配Ｇｒによりスピンのディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）が行われる。フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【００５５】
スピン反転後、リードアウト勾配Ｇｒでスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）してスピンエコーＭＲを発生させる。スピンエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータ（ｖｉｅｗ  ｄａｔａ）として収集される。このようなパルスシーケンスが周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ）で６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００５６】
スピンエコーＭＲは、エコー中心に関して対称的な波形を持つＲＦ信号となる。中心エコーは９０°励起からＴＥ（ｅｃｈｏ  ｔｉｍｅ）後に生じる。時間ＴＥを適切に選ぶことにより、水のエコーと脂肪のエコーの位相差をπ／２とすることができる。位相差をπ／２にするＴＥは静磁場強度が０．２Ｔの場合で２τ＋８．６ｍｓまたは２τ−８．６ｍｓ程度である。なお、τは９０°励起から１８０°励起までの時間間隔である。この程度のＴＥで得られるスピンエコーは十分な信号強度を有する。なお、水のエコーと脂肪のエコーの位相差をπ／２としないときは、このようなＴＥの設定をする必要はない。
【００５７】
磁気共鳴撮像用パルスシーケンスの他の例を図４に示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー（ＧＲＥ：Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００５８】
すなわち、（１）はＧＲＥ法におけるＲＦ励起用のα°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびスピンエコーＭＲのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００５９】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。αは９０以下である。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【００６０】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒにより先ずスピンをディフェーズし、次いでスピンをリフェーズして、グラディエントエコーＭＲを発生させる。グラディエントエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。このようなパルスシーケンスが周期ＴＲで６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００６１】
グラディエントエコーＭＲは、エコー中心に関して対称的な波形を持つＲＦ信号となる。中心エコーはα°励起からＴＥ後に生じる。時間ＴＥを適切に選ぶことにより、水のエコーと脂肪のエコーの位相差をπ／２とすることができる。位相差をπ／２にするＴＥは静磁場強度が０．２Ｔの場合で８．６ｍｓ程度である。この程度のＴＥで得られるグラディエントエコーは十分な信号強度を有する。なお、水のエコーと脂肪のエコーの位相差をπ／２としないときは、このようなＴＥの設定をする必要はない。
【００６２】
図３または図４のパルスシーケンスによって得られたビューデータが、データ処理部１７０のメモリに収集される。なお、パルスシーケンスはＳＥ法またはＧＲＥ法に限るものではなく、例えばファーストスピンエコー（ＦＳＥ：ＦａｓｔＳｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法やエコープラナーイメージング（ＥＰＩ：Ｅｃｈｏ  Ｐｌａｎａｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の技法のものであって良いのはいうまでもない。
【００６３】
データ処理部１７０は、ビューデータを２次元逆フーリエ変換して撮像対象３００の断層像を再構成する。再構成した画像はメモリに記憶する。ここまでの本装置の構成および機能は、本発明における撮像手段の実施の形態の一例である。
【００６４】
データ処理部１７０は、再構成した画像から、水分を画像化した像および脂肪分を画像化した像をそれぞれ生成する。以下、水分を画像化した像を水像、脂肪分を画像化した像を脂肪像という。
【００６５】
水像および脂肪像を生成するに当たり、データ処理部１７０は、静磁場の強度分布に相当する位相分布すなわち位相マップを求める。なお、位相マップは水・脂肪分離撮像のためばかりでなく、通常の撮像における位相補正のために求めるようにしても良いのはいうまでもない。
【００６６】
データ処理部１７０は、本発明の位相分布測定装置の実施の形態の一例である。データ処理部１７０の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。データ処理部１７０の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００６７】
データ処理部１７０は、また、位相マップを用いて、磁場不均一の影響を除去する位相補正を行う。データ処理部１７０は、本発明の位相補正装置の実施の形態の一例である。データ処理部１７０の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。データ処理部１７０の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００６８】
水像と脂肪像を分離して生成する観点から見たデータ処理部１７０のブロック図を図５に示す。同図の各ブロックの機能は、例えばコンピュータプログラム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｐｒｏｇｒａｍ）等により実現される。以下同様である。
【００６９】
同図に示すように、データ処理部１７０は縮小画像形成部７０２を有する。縮小画像形成部７０２には、前段の画像再構成部７００から再構成画像が入力される。再構成画像としては、例えば標準ファントム（ｐｈａｎｔｏｍ）を撮像して得た像等が用いられる。なお、標準ファントムは水成分だけを含むものである。再構成画像のピクセルデータ（ｐｉｘｅｌ  ｄａｔａ）は複素数で与えられる。すなわち、ピクセルデータは実数成分と虚数成分を有する。以下、実数成分および虚数成分をそれぞれリアルパート（ｒｅａｌ  ｐａｒｔ）およびイマジナリパート（ｉｍａｇｉｎａｒｙ  ｐａｒｔ）という。
【００７０】
縮小画像形成部７０２は入力画像を縮小した画像を形成する。具体的には、入力画像が例えば図６の（ａ）に示すようなものである場合、斜線で示すように、入力画像のピクセルデータを例えば４ｘ４マトリクス単位で１つずつ抽出し、それら抽出したピクセルデータにより（ｂ）に示すような画像を形成する。縮小画像形成部７０２は、本発明における縮小画像生成手段の実施の形態の一例である。
【００７１】
（ｂ）に示した画像は、原画像を１／１６に縮小した画像となる。原画像のマトリクスサイズが例えば２５６ｘ２５６である場合、縮小画像のマトリクスサイズは６４ｘ６４になる。これによって、縮小画像のピクセル数は原画像の１／１６に削減される。なお、ピクセルデータを抽出する単位は４ｘ４マトリクスに限るものではなく、縮小率に応じて適宜に設定して良い。
【００７２】
縮小画像についてフィルタリング部７０４がフィルタリングを行う。フィルタリング部７０４は、本発明におけるフィルタリング手段の実施の形態の一例である。フィルタリングは例えばローパスフィルタリング（ｌｏｗ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）であり、これによってピクセルデータに含まれるノイズが除去される。ピクセル数が１／１６に減少したことにより、フィルタリングの所要時間も原画像をフィルタリングする場合の１／１６程度に減少する。
【００７３】
フィルタリング後の縮小画像につき、位相マップ形成部７０６で位相マップを形成する。位相マップ形成部７０６は、ピクセルごとに複素数データの位相すなわちリアルパートとイマジナリパートのアークタンジェント（ａｒｃ  ｔａｎｇｅｎｔ）を求め、この位相をピクセル値とする画像すなわち位相マップを形成する。位相マップ形成部７０６は、本発明における位相分布計算手段の実施の形態の一例である。
【００７４】
縮小画像のマトリクスサイズは小さいものの、ピクセルデータはマトリクスサイズが大きいしたがってボクセルサイズが小さい画像のものであるから、パーシャルボリュームの影響が小さくなっている。このため、パーシャルボリュームの影響が少ない位相マップを得ることができる。また、ピクセル数が１／１６に減少したことにより、位相マップの形成に要する時間は、原画像から求める場合の１／１６程度に減少する。
【００７５】
位相マップの模式図を図７の（ａ）に示す。同図は、位相マップの１次元プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）である。位相マップの１次元プロファイル（以下、単に位相マップという）は、静磁場が均一な場合は、同図の一点鎖線で示すように、位相０に相当する水平な直線になるべきであるが、例えば静磁場がリニア（ｌｉｎｅａｒ）に変化するような不均一性を持つとすると、それに対応した傾斜で位相が変化する位相マップとなる。
【００７６】
撮像空間での静磁場強度は予めシミング（ｓｈｉｍｍｉｎｇ）が行われているにより、局所的に急激に変化することはなく概ね滑らかに変化するので、マトリクスサイズが小さい位相マップでも磁場不均一を正しく表すことができる。
【００７７】
位相マップには、±πの範囲を逸脱した位相が±πの範囲内に折り返すいわゆるラップアラウンドが生じる。このような位相マップにつき位相アンラッピング（ｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ）部７０８で位相アンラッピングを行う。位相アンラッピング部７０８は、本発明における位相アンラッピング手段の実施の形態の一例である。
【００７８】
位相アンラッピング部７０８は、図７の（ａ）に示すようにラップアラウンドすなわち２πの位相差が生じている部分で、位相差とは逆符号で２πを加算し、位相マップを（ｂ）のようにラップアラウンドのないものにする。ピクセル数が１／１６に減少したことにより、処理時間は原画像と同じマトリクスサイズの位相マップの場合の１／１６程度に減少する。
【００７９】
アンラッピングされた位相マップにつき、位相マップ拡大部７１０により原画像のマトリクスサイズと同じマトリクスサイズを持つ位相マップに拡大する。位相マップ拡大部７１０は、本発明における位相分布拡大手段の実施の形態の一例である。
【００８０】
位相マップ拡大部７１０は、補間演算により縮小位相マップ（ｂ）から拡大位相マップ（ｃ）を生成する。補間演算としては直線補間（１次補間）が計算が単純な点で好ましい。なお、直線補間に限るものではなく、高次補間やスプライン（ｓｐｌｉｎｅ）補間を用いても良いのはいうまでもない。これらは精度の高い補間を行う点で好ましい。
【００８１】
また、位相マップの拡大は、フーリエ空間を経由して行うようにしても良い。これを図８によって説明する。同図の（ａ）に示すように、マトリクスサイズが例えば６４ｘ６４の実空間の位相マップがあるとすると、先ずそれを２次元フーリエ変換して、同図の（ｂ）に示すように、フーリエ空間でのマトリクスサイズが６４ｘ６４の位相マップとする。
【００８２】
次に、フーリエ空間で位相マップを含む２５６ｘ２５６のマトリクスを設定し、位相マップの外側を全て０データで埋める。次に、このようなフーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換する。これによって、同図の（ｃ）に示すように、マトリクスサイズが２５６ｘ２５６の実空間の位相マップ、すなわち、原画像と同じマトリクスサイズに拡大した位相マップを得る。この方法は、マトリクスの拡大を円滑に行う点で好ましい。
【００８３】
上記のような位相マップの拡大処理を含めても、最終的な位相マップを得るまでの所要時間は、従来のように原画像から直接求める場合よりも大幅に短縮することができる。拡大位相マップは、静磁場の強度分布すなわち静磁場不均一を原画像のピクセル対応で表す。位相マップは位相マップメモリ７１２に記憶される。
【００８４】
位相マップメモリ７１２に記憶された位相マップは、位相補正部７１４において再構成画像の位相補正に利用される。位相補正部７１４は、画像再構成部７００から位相補正すべき再構成画像を入力し、そのピクセルデータの位相を位相マップにおける対応するピクセルの位相によって補正する。位相補正部７１４は、本発明における位相補正手段の実施の形態の一例である。
【００８５】
位相を補正した複素画像は水・脂肪分離部７１６に入力される。水・脂肪分離部７１６は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。水・脂肪分離部７１６は、位相補正済みの複素画像のリアルパートを用いて水像を生成し、イマジナリパートを用いて脂肪像を生成する。これによって、正確な水像および脂肪像を得ることができる。生成した水像は水像メモリ７１８に記憶し、脂肪像は脂肪像メモリ７２０に記憶する。
【００８６】
位相マップを求めるための元画像として撮像対象３００を撮像したものを用いる場合は、上記のパルスシーケンスにより、水像と脂肪像はπ／２の位相差を持つので、位相マップは脂肪像に相当するところでは静磁場不均一よる位相にπ／２を加えた位相を持つ。
【００８７】
このような位相マップで位相補正を行うと、水像と脂肪像の位相差までも補正してしまい、水・脂肪分離画像を得ることができなくなる。そこで、撮像対象３００を撮像した画像から位相マップを求める場合は次のような処理を行う。
【００８８】
図９に、水像と脂肪像がπ／２の位相差を持つ画像から位相マップを求める観点でのデータ処理部１７０のブロック図を示す。同図に示すように、データ処理部１７０はパワー（ｐｏｗｅｒ）画像形成部９０２および位相分布計算部９０４を有する。パワー画像形成部９０２および位相分布計算部９０４には、再構成画像が入力される。
【００８９】
パワー画像形成部９０２は、ピクセルごとの複素数データのパワーを求め、このパワーをピクセル値とする画像すなわちパワー画像を形成する。位相分布計算部９０４は、再構成画像の位相分布を求める。位相分布の模式図を図１０の（ａ）に示す。同図は、断層像が脂肪像とその周囲を囲む水像からなる場合の、位相分布の１次元プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）である。
【００９０】
位相分布の１次元プロファイル（以下、単に位相分布という）は、静磁場が均一であるとすると、水像の位相が０になることにより、同図の一点鎖線で示すような図形になるべきであるが、例えば静磁場がリニア（ｌｉｎｅａｒ）に傾斜す不均一性を持つとすると、実線で示すような位相分布となる。
【００９１】
位相分布は位相４倍部９０６に入力される。位相４倍部９０６は位相分布における各位相をを４倍する。これにより、図１０の（ｂ）に示すような位相分布が得られる。同図に示すように、４倍したことにより水と脂肪の位相差が２πになり両者は同相となる。なお、位相分布にはラップアラウンドが生じる。また、それに加えて、水と脂肪の境界部分では位相の不連続ないし急変が生じる。
【００９２】
このような位相分布が複素画像形成部９０８に入力される。複素画像形成部９０８にはパワー画像形成部９０２からパワー画像も入力される。複素画像形成部９０８は、位相分布とパワー画像に基づいて複素画像を形成する。
【００９３】
複素画像のリアルパートは、パワー画像データのコサイン（ｃｏｓｉｎｅ）として求められる。複素画像のイマジナリパートは、パワー画像データのサイン（ｓｉｎｅ）として求められる。なお、コサインおよびサインの演算に用いる角度は位相角度である。
【００９４】
複素画像はローパスフィルタ部９１０を通して位相分布計算部９１２に入力される。位相分布計算部９１２は、ローパスフィルタリングされた複素画像から位相分布を形成する。ローパスフィルタリングにより、位相分布は、図１１の（ａ）に示すような位相の不連続ないし急変部分が、例えば（ｂ）に示すように連続化ないし急変緩和されたものとなる。
【００９５】
このような位相分布が位相アンラッピング部９１４に入力される。アンラッピング部９１４は、図１２の（ａ）に示すようにラップアラウンドしている位相を（ｂ）のようにアンラッピングする。
【００９６】
アンラッピングされた位相分布は位相１／４倍部９１６に入力される。位相１／４倍部９１６は入力位相を１／４倍する。これにより、図１２の（ｃ）に示すような位相分布が得られる。この位相分布は、撮像対象３００が水だけからなる場合の位相分布に相当する。したがって、この位相分布は静磁場の強度分布すなわち静磁場不均一を表すものとなる。このような処理を、図５に示した位相マップ形成部７０６での処理に置き換えることにより、脂肪像に影響されない位相マップを得ることができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、正確な位相マップを能率良く求める位相分布測定方法および装置、そのようにして求めた位相マップを用いる位相補正方法および装置、並びに、そのような位相補正を行う磁気共鳴撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図３】図１または図２に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図４】図１または図２に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図５】図１または図２に示した装置におけるデータ処理部のブロック図である。
【図６】図５に示したデータ処理部の機能を説明する図である。
【図７】図５に示したデータ処理部の機能を説明する図である。
【図８】図５に示したデータ処理部の機能を説明する図である。
【図９】図１または図２に示した装置におけるデータ処理部のブロック図である。
【図１０】図９に示したデータ処理部の機能を説明する図である。
【図１１】図９に示したデータ処理部の機能を説明する図である。
【図１２】図９に示したデータ処理部の機能を説明する図である。
【符号の説明】
１００，１００’  マグネットシステム
１０２  主磁場コイル部
１０２’  主磁場マグネット部
１０６，１０６’  勾配コイル部
１０８，１０８’  ＲＦコイル部
１３０  勾配駆動部
１４０  ＲＦ駆動部
１５０  データ収集部
１６０  制御部
１７０  データ処理部
１８０  表示部
１９０  操作部
３００  撮像対象
５００  クレードル
７００  画像再構成部
９０２  縮小画像形成部
９０４  フィルタリング部
９０６  位相マップ形成部
９０８  位相アンラッピング部
９１０  位相拡大部
９１２  位相マップメモリ
９１４  位相補正部
９１６  水・脂肪分離部
７１８  水像メモリ
７２０  脂肪像メモリ
【図１】
0004558866.tif 000002
【図２】
0004558866.tif 000003
【図３】
0004558866.tif 000004
【図４】
0004558866.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004558866.tif 000009
【図９】
0004558866.tif 000010
【図１０】
0004558866.tif 000011
【図１１】
0004558866.tif 000012
【図１２】
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