特許 5675044 磁気共鳴イメージング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5675044

(24)【登録日】2015年1月9日

(45)【発行日】2015年2月25日

(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージング装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20150205BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/05 374

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2008-297584(P2008-297584)

(22)【出願日】2008年11月21日

(65)【公開番号】特開2010-119740(P2010-119740A)

(43)【公開日】2010年6月3日

【審査請求日】2011年11月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】東芝メディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡本 和也

【審査官】 伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１６０２２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１３６１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１６６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Ulrich Katscher et al，Transmit SENSE，Magnetic Resonance in Medicine，２００３年 １月，vol.49, no.1，pp.144-150

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体からの磁気共鳴信号を収集するイメージングスキャン用に励起するスライスを設定するためのプラン画像データを収集するプラン画像収集手段と、
前記プラン画像データの傾斜磁場の非直線性に起因する歪み補正を行って歪み補正後のプラン画像を表示させ、前記歪み補正後のプラン画像を利用して前記イメージングスキャン用に２次元あるいは３次元的なスライスを設定するスライス設定手段と、
前記スライス設定手段により設定された前記２次元あるいは３次元的な湾曲したスライスの少なくとも曲率に応じて、複数の高周波コイルのそれぞれから前記被検体に印加される高周波パルスの各波形をそれぞれ決定し、これらの高周波パルスによる前記２次元あるいは３次元的なスライスの励起を伴ってイメージングスキャンを実行することにより前記磁気共鳴信号を収集し、収集した前記磁気共鳴信号に基づいて、前記２次元あるいは３次元的なスライス面内における歪み補正処理を施した画像データを生成するイメージング手段と、
を備える磁気共鳴イメージング装置。

【請求項2】

前記プラン画像収集手段は、互に直交し、かつスライス方向の複数のプラン画像データを収集するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項3】

前記プラン画像収集手段は、X=0、Y=0、Z=0の少なくとも１つの断面に対応するプラン画像データを収集するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴(NMR:nuclear magnetic resonance)信号から画像を再構成する磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に係り、特に、歪み補正されたスライスを励起することが可能な磁気共鳴イメージング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴イメージングは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数のRF信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するMR信号から画像を再構成する撮像法である。

【0003】

磁気共鳴イメージング装置では、撮像領域に形成される傾斜磁場の非直線性の影響によって、画像やスライス励起の対象となる撮像断面に歪みが発生するという問題がある。特に、画像の歪みは、傾斜磁場の非直線性データに基づいてデータ収集後における後処理として補正することが可能であるのに対して、スライス面の歪みは、３次元データを収集しない限り補正することができないことが問題となっている。

【0004】

このため、傾斜磁場の精度に基づいて画質の劣化の度合いの分布を推定する機能を備えた磁気共鳴イメージング装置が考案されている(例えば特許文献１参照)。

【0005】

また、従来から、直線性の領域が広い傾斜磁場を発生できるように傾斜磁場コイルの設計が行われている。加えて、傾斜磁場の強度やスルーレート（立ち上がり特性）は画質を決定する重要な要素であり、いずれも高い性能が求められる。

【0006】

しかし、そのような高性能で高直線性を具備するような傾斜磁場コイルを設計すると、傾斜磁場コイルの線材の巻き数や重量が増加し、単価や撮像時の発熱量の増加に繋がる。さらに、傾斜磁場コイルの軸長が長くなり、静止磁場用磁石の開口の開放性が損なわれるという問題もある。また、近年、磁石の開放性を向上させるために、磁石が短軸化されたり、開口が広げられる傾向にある。

【0007】

このような背景から、近年の傾斜磁場コイルは、磁石とともに短軸化される傾向にある。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、磁石の開口をできるだけ広くして開放性を向上させるために傾斜磁場コイルを短軸化させると、Z軸方向（中心軸方向）における傾斜磁場の直線性が劣化するという問題がある。そして、傾斜磁場の直線性が不十分な領域においてイメージングを行おうとすると、励起させるスライス面が歪み、画質の劣化に繋がる。しかも、上述したように、スライス面の歪みは、３次元データを収集しない限り補正することができない。このため、傾斜磁場コイルを短軸化させるとZ軸方向の撮影領域が狭くなるという問題がある。

【0009】

これに対して、寝台の天板を移動させながら撮像を行うことによって、Z軸方向の撮影領域を確保する技術がある。しかし、この技術では、天板を移動して同じような撮像を繰り返し行うことが必要となるため、撮像時間が長くなるという問題がある。

【0010】

本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、傾斜磁場に十分な直線性が得られない場合であっても、寝台の天板を移動させることなく十分に広い撮像にわたってより高画質の画像を収集することが可能な磁気共鳴イメージング装置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】

【0011】

本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、上述の目的を達成するために、被検体からの磁気共鳴信号を収集するイメージングスキャン用に励起するスライスを設定するためのプラン画像データを収集するプラン画像収集手段と、前記プラン画像データの傾斜磁場の非直線性に起因する歪み補正を行って歪み補正後のプラン画像を表示させ、前記歪み補正後のプラン画像を利用して前記イメージングスキャン用に２次元あるいは３次元的なスライスを設定するスライス設定手段と、前記スライス設定手段により設定された前記２次元あるいは３次元的な湾曲したスライスの少なくとも曲率に応じて、複数の高周波コイルのそれぞれから前記被検体に印加される高周波パルスの各波形をそれぞれ決定し、これらの高周波パルスによる前記２次元あるいは３次元的なスライスの励起を伴ってイメージングスキャンを実行することにより前記磁気共鳴信号を収集し、収集した前記磁気共鳴信号に基づいて、前記２次元あるいは３次元的なスライス面内における歪み補正処理を施した画像データを生成するイメージング手段とを備えるものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る磁気共鳴イメージング装置においては、傾斜磁場に十分な直線性が得られない場合であっても、寝台の天板を移動させることなく十分に広い撮像にわたってより高画質の画像を収集することができる。

【発明を実施するための最良の形態】

【0013】

本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

【0014】

図１は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図、図２は、図１に示すガントリ部の横断面図、図３は図１に示す送信部および送信用高周波アレイコイルの詳細構成図である。

【0015】

磁気共鳴イメージング装置１は、ガントリ部２および制御系３を備えている。ガントリ部２には、静磁場磁石４、傾斜磁場コイル５、送信用高周波アレイコイル６、受信用高周波アレイコイル７および天板８を備えた寝台９が設けられる。制御系３は、傾斜磁場駆動回路１０、送信部１１、受信部１２、データ収集部１３、シーケンスコントローラ１４、コンピュータ１５、コンソール１６およびディスプレイ１７を有する。

【0016】

静磁場磁石４は筒状であり、静磁場磁石４の内壁の内側に筒状の傾斜磁場コイル５が同軸状に配置される。傾斜磁場コイル５の内部には、送信用高周波アレイコイル６が配置され、送信用高周波アレイコイル６の内側に撮像領域が形成される。撮像領域には、寝台９の天板８がZ軸方向に移動可能に設けられる。また、天板８上には被検体がセットされる。被検体の周囲には、受信用高周波アレイコイル７が配置される。

【0017】

静磁場磁石４は、被検体に一様な静磁場を印加する機能を有する。傾斜磁場コイル５は、シーケンスコントローラ１４からの制御信号に基づいて傾斜磁場駆動回路１０から出力された駆動信号に従って、被検体に磁場強度がX, Y, Z方向にそれぞれ直線的に変化する傾斜磁場Gx, Gy, Gzを印加する機能を有する。

【0018】

送信用高周波アレイコイル６は、複数のコイル要素（例えばRFコイル１〜８）を備えている。図２は、略長方形の８つのRFコイルを円筒状に配置した例を示している。送信用高周波アレイコイル６の各RFコイルは、シーケンスコントローラ１４からの制御信号に基づいて送信部１１から出力された高周波パルスに従って被検体に高周波磁場を印加する機能を有する。

【0019】

受信用高周波アレイコイル７は、複数の表面コイル（コイル要素）を備えている。各表面コイルは、被検体の所望の撮像領域からの磁気共鳴信号を収集可能な位置に配置される。図１および図２に示す例では、受信用高周波アレイコイル７は体部の撮像用に上部と下部の２つの部分から構成されている。すなわち、被検体を挟むように被検体の上下に受信用高周波アレイコイル７が配置されている。そして、受信用高周波アレイコイル７は、単一または複数の表面コイルを用いて被検体からの磁気共鳴信号を受信して、受信部１２に出力する機能を備えている。

【0020】

傾斜磁場駆動回路１０は、シーケンスコントローラ１４からの制御信号に従って傾斜磁場コイル５に駆動信号を印加することにより、傾斜磁場コイル５を駆動させる機能を有する。

【0021】

送信部１１は、磁気共鳴信号の受信用に同時に使用する送信用高周波アレイコイル６のRFコイルの数、すなわち送信チャネル数と同数の送信チャネルを有する。図２は、送信部１１および送信用高周波アレイコイル６が共に８つの送信チャネルを備えている例を示している。送信部１１は、シーケンスコントローラ１４からの制御信号に従って送信用高周波アレイコイル６の各RFコイルに高周波パルスを印加することにより、各RFコイルから高周波磁場信号を発生させる機能を有する。

【0022】

そのために、送信部１１には、送信チャネル分の振幅位相制御ユニット２０および送信アンプ２１が設けられる。各振幅位相制御ユニット２０の入力側は、シーケンスコントローラ１４と接続され、出力側には対応する送信アンプ２１が接続される。そして、各送信アンプ２１の出力側に、対応する送信用のRFコイルが接続される。各振幅位相制御ユニット２０はそれぞれシーケンスコントローラ１４から出力された制御信号の振幅および位相を調整することにより高周波パルスを生成する機能と、生成した高周波パルスを対応する送信アンプ２１に出力する機能とを有する。各送信アンプ２１は、それぞれ対応する振幅位相制御ユニット２０からの高周波パルスの強度を所定の強度に増幅して対応するRFコイルに出力する機能を有する。

【0023】

受信部１２は、受信用高周波アレイコイル７が備える表面コイルの数に応じた数の受信チャネルを有する。そして、受信部１２は、シーケンスコントローラ１４による制御の下、複数の表面コイルから各受信チャネルに出力された磁気共鳴信号を受信して増幅および検波することにより受信データを生成する機能と、生成した受信データをデータ収集部１３に出力する機能とを有する。

【0024】

データ収集部１３は、シーケンスコントローラ１４による制御の下、受信部１２から出力された受信データを収集し、受信データのA/D (analog to digital)変換を行ってコンピュータ１５に出力する機能を有する。

【0025】

シーケンスコントローラ１４は、コンピュータ１５からのパルスシーケンスを含む撮像条件情報に従って、傾斜磁場駆動回路１０、送信部１１、受信部１２およびデータ収集部１３に制御信号を与えることにより、傾斜磁場駆動回路１０、送信部１１、受信部１２およびデータ収集部１３を制御する機能を有する。

【0026】

コンソール１６には、マウス、キーボード、キー等の入力装置が備えられる。コンソール１６は、コンピュータ１５に情報を入力する機能を有する。また、ディスプレイ１７は、コンピュータ１５から出力された画像信号を表示させる機能を有する。

【0027】

図４は、図１に示すコンピュータ１５の機能ブロック図である。

【0028】

コンピュータ１５は、プログラムにより撮影条件設定部３０、シーケンスコントローラ制御部３１、ｋ空間データベース３２、画像再構成部３３、画像データベース３４および画像処理部３５として機能する。尚、プログラムによらず、各種機能を有する回路を磁気共鳴イメージング装置１に設けてもよい。

【0029】

撮影条件設定部３０は、コンソール１６からの指示情報に基づいてパルスシーケンスを含む撮影条件を設定し、設定した撮影条件をシーケンスコントローラ制御部３１に与える機能を有する。そのために、撮影条件設定部３０は、撮影条件の設定用画面をディスプレイ１７に表示させる機能を備えている。また、撮影条件設定部３０は、プラン画像条件設定部３６、プラン画像補正部３７および励起スライス設定部３８を有する。

【0030】

プラン画像条件設定部３６は、イメージングスキャンにおいて励起対象となるスライスと交わるスライス断面のプラン画像データ（パイロット画像データ）を収集するための撮影条件を設定する機能を有する。望ましくは、プラン画像データのスライス断面は、イメージングスキャンにおける励起スライス断面と直交する断面に設定される。さらに、望ましくは、プラン画像データのスライス断面は、互に直交する２つまたは３つの断面に設定される。例えば、スライス面の歪みが少ないX=0, Y=0, Z=0の３つの断面のうちの全てまたはいずれか１断面または２断面の撮像を行うことが有効である。また、平行な断面のマルチスライス撮像を行ってもよい。

【0031】

図５は、図４に示すプラン画像条件設定部３６により設定された撮影条件に従って収集されたプラン画像データをそのまま表示させた場合のプラン画像を示す図である。

【0032】

図５において縦軸はY軸方向を示し、横軸はZ軸方向を示す。

【0033】

イメージングスキャンにおけるスライス方向がZ軸方向である場合には、例えばYZ平面に平行なスライスのプラン画像データが収集される。しかし、傾斜磁場のYZ面内における直線性が不十分である場合に、プラン画像データをそのまま表示させると、図５に示すように格子で示すような歪みのあるプラン画像が表示される。

【0034】

このような歪みのあるプラン画像上において、一点鎖線で示すようなY軸方向に直線的な励起スライスをイメージングスキャン用に設定し、Z軸方向のみの傾斜磁場を印加することによってスライス選択励起を行うと、実際に励起されるスライスは、傾斜磁場の非直線性の影響により歪むこととなる。従って、プラン画像の歪みに沿って点線で示すような湾曲したスライスを設定することが理想的となる。そのためには、2次元のスライス選択励起を行うことが必要となる。

【0035】

換言すれば、図５に示すように歪んだプラン画像上においてY軸方向に直線的な励起スライスをイメージングスキャン用に設定すると、実際には点線で示すような湾曲したスライスが励起される。従って、一点鎖線で示すような直線性のあるスライスが実際に励起されるように湾曲した励起スライスを設定し、2次元のスライス選択励起を行うことが必要となる。

【0036】

尚、図５には、YZ平面に平行なプラン画像を示したが、プラン画像がXZ平面に平行な画像またはオブリーク断面画像である場合についても同様である。

【0037】

そこでプラン画像補正部３７には、プラン画像データにおける傾斜磁場の非直線性に起因する歪みの補正を行うことによって歪みが補正されたプラン画像データを生成する機能と、歪み補正後のプラン画像データをディスプレイ１７に出力することによって、ディスプレイ１７に歪み補正された歪みのないプラン画像を表示させる機能を有する。

【0038】

励起スライス設定部３８は、ディスプレイ１７に表示された歪み補正後のプラン画像上において、コンソール１６からの指示情報に基づいてイメージングスキャン用に励起するスライスを撮影条件として設定する機能を有する。

【0039】

図６は、図４に示す励起スライス設定部３８により設定されたイメージングスキャン用の励起スライスの一例を示す図である。

【0040】

図６(a), (b)において縦軸はY軸方向を示し、横軸はZ軸方向を示す。また、図６(a)は、ディスプレイ１７に表示される歪み補正後のプラン画像上において設定された励起スライスを示し、図６(b)は、制御用に設定される制御座標系における2次元の励起スライスを示す。

【0041】

図６(a)に示すように、プラン画像データに歪み補正処理を施すと、直交座標系のプラン画像をディスプレイ１７にさせることができる。このため、ユーザは、直交座標系のプラン画像において、一点鎖線で示すようなY軸方向に直線的な所望の領域を励起スライスとして容易に設定することが可能となる。図６(a)に示すような歪み補正後の座標系において設定された励起スライスは、図６(b)に示す制御用の歪み補正前における座標系では、一点鎖線で示すように湾曲した2次元の局所励起スライスとなる。つまり、図６(a)に示すような線形性を有するプラン画像上において直線的なスライス選択励起領域を設定することは、直線性が乏しく非線形性を有する傾斜磁場分布の影響下における制御用の直交座標軸系において図６(b)に示すような湾曲した2次元局所スライス選択励起領域を設定したことに相当する。

【0042】

そのために、励起スライス設定部３８は、歪み補正処理前後における座標位置間の幾何学的関係を記憶する機能と、歪み補正処理前後における座標位置間の関係に基づいて、歪み補正処理後におけるプラン画像上において設定された励起スライスの座標位置情報から、傾斜磁場の非直線性に適応して実際に励起すべき歪み補正前におけるプラン画像データ上の２次元的な励起スライスの座標位置情報を算出する機能を備えている。

【0043】

２次元的に湾曲したスライスを励起する局所スライス選択励起方法の方法は、公知の方法で行うことができる。一例として、Katscher U et al: Transmit SENSE. Magn Reson Med 49: 144-150 (2003)に局所スライス選択励起方法の詳細が記載されている。この方法は、単一のRF送信コイルを用いて局所スライス選択励起を行うと高周波パルスのパルス長が長くなり、磁場不均一性の影響を受けて励起特性が劣化する恐れがあるという問題を回避するために、送信用高周波アレイコイル６を用いて局所スライス選択励起を行うものである。

【0044】

そこで、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１は、送信用高周波アレイコイル６が有する複数のRFコイルを用いて高周波パルスを送信することにより、局所スライス選択励起を行うことができるように構成されている。尚、他の方法で、局所スライス選択励起を行う場合には、単一のRFコイルや全身用(whole body)コイルを高周波パルスの送信用に用いてもよい。

【0045】

図７は、図４に示す撮影条件設定部３０において設定されるパルスシーケンスの一例を示す図である。

【0046】

図７において、RF1, RF2, …, RF 8は、8チャネルのRFコイルからそれぞれ送信される高周波パルスを示し、Gx, Gy, Gzは、それぞれX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に印加される傾斜磁場パルスを示す。

【0047】

図７は、スピンエコー(SE: spin echo)シーケンスにおいて、8チャネルの送信用RFコイルを用いて局所スライス選択励起を行う場合の例を示している。この場合、各RFコイルから互に波形の異なる２次元選択励起用90度高周波パルスがそれぞれ送信される。90度高周波パルスのパルス波形は、励起すべきスライスの位置、厚さ、枚数、形状および／または曲率に応じて決定される。換言すれば、目的とする位置および厚さの2次元スライスが励起されるように、90度高周波パルスのパルス波形が制御される。

【0048】

さらに、90度高周波パルスに続いて、各RFコイルからそれぞれ波形が同一であるが各RFコイルのXY平面内における配置角度を考慮して位相が調整された180度高周波パルスが送信される。この180度高周波パルスは、１次元選択励起用の通常の選択励起パルスとなる。90度高周波パルスおよび180度高周波パルスの波形や位相の制御は、送信部１１の振幅位相制御ユニット２０における振幅制御および位相制御によって行うことができる。

【0049】

そして、リードアウト用の傾斜磁場が、Y軸等の所定の印加軸方向に印加されることにより信号観測時間において磁気共鳴信号がエコー信号として観測される。

【0050】

次に、コンピュータ１５の他の機能について説明する。

【0051】

シーケンスコントローラ制御部３１は、コンソール１６からの指示情報に基づいて、シーケンスコントローラ１４にパルスシーケンスを含む撮影条件を与えることにより駆動制御させる機能を有する。また、シーケンスコントローラ制御部３１は、データ収集部１３において収集された磁気共鳴信号の受信データを取得してｋ空間データベース３２に形成されたｋ空間に配置する機能を有する。このため、ｋ空間データベース３２には、受信データがｋ空間データとして保存される。

【0052】

画像再構成部３３は、ｋ空間データベース３２からｋ空間データを取り込んでフーリエ変換(FT: Fourier transformation)を含む画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する機能と、再構成して得られた画像データを画像データベース３４に書き込む機能を有する。このため、画像データベース３４には、画像再構成部３３において再構成された画像データが保存される。

【0053】

画像処理部３５は、画像データベース３４から画像データを取り込んで必要な画像処理を行って表示用の2次元の画像データを生成する機能と、生成した表示用の画像データをディスプレイ１７に表示させる機能を有する。尚、複数の表面コイルを用いて磁気共鳴信号が受信された場合には、通常、各表面コイルに対応するｋ空間データがそれぞれ独立に画像再構成処理される。このため、複数の表面コイルに対応する複数の画像データには、例えば、各画像データの２乗和の平方根を計算することにより単一の画像データを生成する合成処理が画像処理部３５において施される。

【0054】

次に磁気共鳴イメージング装置１の動作および作用について説明する。

【0055】

図８は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１において歪み補正されたプラン画像上において２次元の所望のスライスを設定することにより歪みのないスライス選択励起を行って歪みが低減された被検体の画像を得るための手順を示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

【0056】

まず、予め寝台９に被検体Ｐがセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。

【0057】

次に、ステップＳ１においてプラン画像条件設定部３６においてイメージングスキャンに先立つプレスキャンとしてのプラン画像用のスキャンのための励起面等の撮影条件が設定される。そして、設定された撮影条件に従って、プラン画像用のスキャンが実行される。これにより、データ収集部１３においてプラン画像生成用の磁気共鳴信号の受信データが収集され、コンピュータ１５のシーケンスコントローラ制御部３１を通じてｋ空間データベース３２に保存される。次に、画像再構成部３３は、ｋ空間データベース３２からプラン画像生成用のｋ空間データを取り込んで画像再構成処理を施すことによりプラン画像データを生成し、生成したプラン画像データを画像データベース３４に書き込む。

【0058】

しかしながら、傾斜磁場の非線形性の影響によりプラン画像データをそのまま表示させると、図５に示すような歪みのあるプラン画像となる。

【0059】

そこで、ステップＳ２において、プラン画像補正部３７には、プラン画像データにおける傾斜磁場の非直線性に起因する面内の歪みの補正を行うことによって歪みが補正されたプラン画像データを生成する。

【0060】

次に、ステップＳ３において、プラン画像補正部３７には、歪み補正後のプラン画像データをディスプレイ１７に出力することによって、ディスプレイ１７に歪み補正された歪みのないプラン画像を表示させる。

【0061】

このため、ステップＳ４において、ユーザは、ディスプレイ１７を参照しつつコンソール１６の操作によって、歪み補正後におけるプラン画像上においてイメージングスキャン用の2次元スライス選択励起領域を湾曲のない直線的な領域として設定することができる。すなわち、歪み補正されたプラン画像上に通常の長方形のスライス選択励起領域を設定することができる。

【0062】

次に、ステップＳ５において、励起スライス設定部３８は、コンソール１６からの指示情報に基づいてイメージングスキャン用の制御座標系におけるスライス選択励起領域を求める。すなわち、励起スライス設定部３８は、コンソール１６からの歪み補正後におけるプラン画像データ上におけるスライス選択励起領域の位置座標情報を取得して、幾何学的関係に基づいて歪み補正前の座標系に相当する制御座標系における2次元スライス選択励起領域の位置座標を算出する。算出された2次元スライス選択励起領域は、イメージングスキャン用の2次元スライス選択励起領域として撮影条件設定部３０において設定される。

【0063】

次に、ステップＳ６において、撮影条件設定部３０において2次元スライス選択励起領域の励起を行うために複数のRFコイルにそれぞれ印加すべき高周波パルスのパルス波形および位相の計算が行われる。つまり、傾斜磁場分布の影響を受けた直交座標軸系において2次元スライス選択励起領域を励起できるような2次元高周波励起パルスが設計される。その際、各RFコイルにより形成されるそれぞれの高周波磁場分布が参照され、複数の高周波磁場分布が合成されることによって形成される高周波磁場が目的とする高周波磁場となるように、各RFコイルにそれぞれ印加すべき高周波パルスのパルス波形および位相が決定される。

【0064】

次に、ステップＳ７において、設定された高周波パルスを組み込んだパルスシーケンスに従ってイメージングスキャンが実行される。

【0065】

すなわち、コンソール１６からシーケンスコントローラ制御部３１にスキャン開示指示が与えられると、シーケンスコントローラ制御部３１は撮影条件設定部３０から2次元スライス選択励起用の高周波パルスを組み込んだパルスシーケンスを取得してシーケンスコントローラ１４に与える。シーケンスコントローラ１４は、シーケンスコントローラ制御部３１から受けたパルスシーケンスに従って傾斜磁場コイル駆動回路、送信部１１、受信部１２およびデータ収集部１３を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、送信用高周波アレイコイル６の各RFコイルからそれぞれ所定の振幅および位相の高周波信号を発生させる。

【0066】

このため、被検体Ｐ内において励起された２次元スライス選択領域における核磁気共鳴により生じた磁気共鳴信号が、受信用高周波アレイコイル７の各表面コイルにより受信されて受信部１２に与えられる。受信部１２は、磁気共鳴信号の増幅および検波を行って受信データを生成し、生成した受信データをデータ収集部１３に出力する。また、データ収集部１３は、受信データを収集し、A/D変換を行ってコンピュータ１５に出力する。そうすると、シーケンスコントローラ制御部３１は、データ収集部１３において収集された磁気共鳴信号の受信データをｋ空間データベース３２に形成されたｋ空間に配置する。

【0067】

次に、ステップＳ８において、画像再構成部３３は、ｋ空間データベース３２から受信データを取り込んで画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する。得られた画像データは画像データベース３４に書き込まれる。

【0068】

次に、ステップＳ９において、画像処理部３５は、画像データベース３４から画像データを取り込んで必要な画像処理を行って表示用の2次元の画像データを生成する。例えば、画像データのスライス面内における歪み補正処理や、複数の表面コイルに対応する複数の画像データの合成処理が行われる。

【0069】

次に、ステップＳ１０において、画像処理部３５は、表示用の画像データをディスプレイ１７に表示させる。このため、ユーザは、２次元的に湾曲して励起されたが、傾斜磁場の非線形性の影響によって直線的に励起されたスライスから収集された磁気共鳴信号に基づく良好な画質の画像データを診断用に得ることができる。

【0070】

つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置１は、傾斜磁場のリニアリティが悪い場合であっても2次元スライス選択励起技術によって平らで歪みのないスライス面を選択励起できるようにしたものである。さらに、磁気共鳴イメージング装置１は、2次元スライス選択励起のための高周波パルスの設計に際して、パルス長を短くするために、送信用高周波アレイコイル６を用いて高周波パルスのparallel transmission技術を用いるようにしたものである。すなわち、磁気共鳴イメージング装置１では、スライス厚やスライス位置に応じてRFパルスのパルス波形や位相が設計されて印加される。

【0071】

このため、磁気共鳴イメージング装置１によれば、傾斜磁場に十分な直線性が得られない場合であっても、位置ずれや歪みが低減されたスライス選択励起を行うことにより、寝台９の天板８を移動させるというような作業を伴うことなく十分に広い撮像にわたってより高画質な画像データを得ることができる。さらに、画像データのスライス面内の歪みについては、従来の歪み補正技術を用いて補正することができるため、３次元方向についての傾斜磁場の非線形性による影響を除去することが可能となる。

【0072】

尚、以上では、1枚のプラン画像における2次元歪みを補正し、2次元のスライス選択励起を行って、歪みのないスライスを励起させる例を示した。しかし、厳密にいえば、図５に示すようなY-Z面の歪み方は、通常Xの位置によって変わる。つまり、Y軸方向およびZ軸方向の傾斜磁場Gy, Gzの非直線性によってスライスの湾曲の仕方はXの位置によって変化する。このようなY軸方向およびZ軸方向の傾斜磁場Gy, Gz下に置いて平らなスライス励起を行うためには3次元の局所スライス励起が必要となる。3次元の局所励起を行う場合でも、上述した2次元の局所励起を行う場合と基本的な手順は変わらない。

【0073】

図９は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１において3次元の局所スライス選択励起を行う場合におけるSEシーケンスの例を示す図である。

【0074】

図９において、RF1, RF2, …, RF 8は、8チャネルのRFコイルからそれぞれ送信される高周波パルスを示し、Gx, Gy, Gzは、それぞれX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に印加される傾斜磁場パルスを示す。

【0075】

図９に示すSEシーケンスでは、90度RF励起パルスがRFコイルごとに波形が異なる3次元の選択励起パルスになっている。また、180度RFパルスは1次元の選択スライス励起パルスになっているが、非選択スライス励起パルスにしてもよい。

【0076】

3次元90度RF選択励起パルスのパルス波形は、励起すべき3次元スライスの位置、厚さ、枚数、形状および／または曲率に応じて決定される。換言すれば、目的とする位置および厚さの3次元スライスが励起されるように、3次元90度RF選択励起パルスのパルス波形が制御される。

【0077】

また、180度RFパルスの波形はRFコイルごとに同一であるが、位相は各RFコイルのXY平面内における配置角度を考慮して調整される。3次元90度RFパルスおよび180度RFパルスの波形や位相の制御は、送信部１１の振幅位相制御ユニット２０における振幅制御および位相制御によって行うことができる。

【0078】

そして、リードアウト用の傾斜磁場が、X軸等の所定の印加軸方向に印加されることにより信号観測時間において磁気共鳴信号がエコー信号として観測される。

【図面の簡単な説明】

【0079】

【図1】本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図。

【図2】図１に示すガントリ部の横断面図。

【図3】図１に示す送信部および送信用高周波アレイコイルの詳細構成図。

【図4】図１に示すコンピュータの機能ブロック図。

【図5】図４に示すプラン画像条件設定部により設定された撮影条件に従って収集されたプラン画像データをそのまま表示させた場合のプラン画像を示す図。

【図6】図４に示す励起スライス設定部により設定されたイメージングスキャン用の励起スライスの一例を示す図。

【図7】図４に示す撮影条件設定部において設定されるパルスシーケンスの一例を示す図。

【図8】図１に示す磁気共鳴イメージング装置において歪み補正されたプラン画像上において２次元の所望のスライスを設定することにより歪みのないスライス選択励起を行って歪みが低減された被検体の画像を得るための手順を示すフローチャート。

【図9】図１に示す磁気共鳴イメージング装置において3次元の局所スライス選択励起を行う場合におけるSEシーケンスの例を示す図。

【符号の説明】

【0080】

１ 磁気共鳴イメージング装置
２ ガントリ部
３ 制御系
４ 静磁場磁石
５ 傾斜磁場コイル
６ 送信用高周波アレイコイル
７ 受信用高周波アレイコイル
８ 天板
９ 寝台
１０ 傾斜磁場駆動回路
１１ 送信部
１２ 受信部
１３ データ収集部
１４ シーケンスコントローラ
１５ コンピュータ
１６ コンソール
１７ ディスプレイ
２０ 振幅位相制御ユニット
２１ 送信アンプ
３０ 撮影条件設定部
３１ シーケンスコントローラ制御部
３２ ｋ空間データベース
３３ 画像再構成部
３４ 画像データベース
３５ 画像処理部
３６ プラン画像条件設定部
３７ プラン画像補正部
３８ 励起スライス設定部
Ｐ 被検体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】