JP2013176553A - 磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波磁場の不均一性による影響を適切に低減することができる磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、取得部と、補正係数導出部と、増幅度導出部と、フィルタ処理部とを備える。取得部は、高周波磁場の分布を取得する。補正係数導出部は、前記高周波磁場の分布から、ＲＦパルスの送信に起因して画像に生じる送信ムラを補正するための送信補正係数を導出する。増幅度導出部は、前記補正に伴い前記画像内で増幅されるノイズ成分の増幅度を、前記高周波磁場の分布又は前記送信補正係数に基づきピクセル毎に導出する。フィルタ処理部は、前記補正が施される画像の各ピクセルに、前記増幅度に応じたフィルタ処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法に関する。

近年、磁気共鳴イメージング装置（以下、適宜「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」）の高磁場化に伴い、例えば３Ｔ（tesla）のＭＲＩ装置が普及している。３ＴのＭＲＩ装置は、１．５ＴのＭＲＩ装置に比較して、共鳴周波数が高く、送信されるＲＦ（Radio Frequency）パルスの波長が短い。この結果、波長の短いＲＦパルスが被検体内で減衰することなどによって不均一が生じ、この不均一に伴いエコー信号も不均一になる現象が顕著に発生するようになった。この現象は、高周波磁場（以下、適宜「Ｂ１磁場」）の不均一性などと称される。

従来、Ｂ１磁場の不均一性を低減する手法として、振幅や位相を補正したＲＦパルスを送信するＢ１シミングの手法などが提案されている。

特開２０１０−２９６４０号公報

本発明が解決しようとする課題は、高周波磁場の不均一性による影響を適切に低減することができる磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法を提供することである。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、取得部と、補正係数導出部と、増幅度導出部と、フィルタ処理部とを備える。取得部は、高周波磁場の分布を取得する。補正係数導出部は、前記高周波磁場の分布から、ＲＦパルスの送信に起因して画像に生じる送信ムラを補正するための送信補正係数を導出する。増幅度導出部は、前記補正に伴い前記画像内で増幅されるノイズ成分の増幅度を、前記高周波磁場の分布又は前記送信補正係数に基づきピクセル毎に導出する。フィルタ処理部は、前記補正が施される画像の各ピクセルに、前記増幅度に応じたフィルタ処理を行う。

図１は、実施形態に係るＭＲＩ装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係る制御部及び画像再構成部の構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態における頭部モデルを示す図である。 図４は、実施形態における腹部モデルを示す図である。 図５は、実施形態における補正係数を説明するための図である。 図６は、実施形態におけるノイズ成分増幅度を説明するための図である。 図７は、実施形態におけるノイズ成分増幅度導出までの処理手順を示すフローチャートである。 図８は、実施形態におけるフィルタ適用までの処理手順を示すフローチャートである。

以下、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法を図面を参照しながら説明する。

図１は、実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成を示すブロック図である。なお、ＭＲＩ装置１００は、被検体Ｐを含まない。静磁場磁石１は、中空の円筒状に形成され、内部の空間に一様な静磁場を発生する。静磁場磁石１は、例えば、永久磁石、超伝導磁石などである。傾斜磁場コイル２は、中空の円筒状に形成され、内部の空間に傾斜磁場を発生する。具体的には、傾斜磁場コイル２は、静磁場磁石１の内側に配置され、傾斜磁場電源３から傾斜磁場パルスの供給を受けて、傾斜磁場を発生する。傾斜磁場電源３は、シーケンス制御部１０から送信される制御信号に従って、傾斜磁場パルスを傾斜磁場コイル２に供給する。

寝台４は、被検体Ｐが載置される天板４ａを備え、天板４ａを、被検体Ｐが載置された状態で、撮像口である傾斜磁場コイル２の空洞内へ挿入する。通常、寝台４は、長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御部５は、寝台４を駆動して、天板４ａを長手方向及び上下方向へ移動する。

送信コイル６は、Ｂ１磁場を発生する。具体的には、送信コイル６は、傾斜磁場コイル２の内側に配置されるＲＦコイルであり、送信部７からＲＦパルスの供給を受けて、Ｂ１磁場を発生する。例えば、送信コイル６は、ＷＢＣ（Whole Body Coil）である。送信部７は、シーケンス制御部１０から送信される制御信号に従って、ラーモア周波数に対応するＲＦパルスを送信コイル６に供給する。

受信コイル８は、磁気共鳴信号（以下、ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を受信する。具体的には、受信コイル８は、傾斜磁場コイル２の内側に配置されるＲＦコイルであり、磁場の影響によって被検体Ｐから放射されるＭＲ信号を受信する。また、受信コイル８は、受信したＭＲ信号を受信部９に出力する。例えば、受信コイルは、ＷＢＣやＡＣ（Arrayed Coil）である。

受信部９は、シーケンス制御部１０から送られる制御信号に従って、受信コイル８から出力されたＭＲ信号に基づきＭＲ信号データを生成する。具体的には、受信部９は、受信コイル８から出力されたＭＲ信号をデジタル変換することによってＭＲ信号データを生成し、生成したＭＲ信号データを、シーケンス制御部１０を介して計算機システム２０に送信する。なお、受信部９は、静磁場磁石１や傾斜磁場コイル２などを備える架台装置側に備えられていてもよい。

シーケンス制御部１０は、傾斜磁場電源３、送信部７、及び受信部９を制御する。具体的には、シーケンス制御部１０は、計算機システム２０から送信されたパルスシーケンス実行データに基づく制御信号を、傾斜磁場電源３、送信部７、及び受信部９に送信する。例えば、シーケンス制御部１０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路である。

計算機システム２０は、インタフェース部２１と、画像再構成部２２と、記憶部２３と、入力部２４と、表示部２５と、制御部２６とを備える。インタフェース部２１は、シーケンス制御部１０に接続され、シーケンス制御部１０と計算機システム２０との間で送受信されるデータの入出力を制御する。

画像再構成部２２は、シーケンス制御部１０から送信されたＭＲ信号データから画像を再構成し、再構成した画像を記憶部２３に格納する。例えば、画像再構成部２２は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどの集積回路、ＣＰＵ、ＭＰＵなどの電子回路である。

記憶部２３は、画像再構成部２２によって格納された画像や、ＭＲＩ装置１００において用いられるその他のデータを記憶する。例えば、記憶部２３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどである。

入力部２４は、各種指示を操作者から受け付ける。例えば、入力部２４は、マウス、キーボードなどである。表示部２５は、画像などを表示する。例えば、表示部２５は、液晶ディスプレイなどである。

制御部２６は、上述した各部を制御することによってＭＲＩ装置１００を総括的に制御する。例えば、制御部２６は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどの集積回路、ＣＰＵ、ＭＰＵなどの電子回路である。

さて、実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、後述するように、Ｂ１磁場分布を推定し、推定したＢ１磁場分布から導出された補正係数による輝度補正を行うことで、ＭＲ信号の輝度の不均一性を低減する。もっとも、このような輝度補正を行った場合、Ｂ１磁場が弱く、輝度が低い領域については、画像とともに背景のノイズ成分の輝度も持ち上げられてしまう。結果として、画像の鮮鋭度に不均一性が生じてしまい、観察しづらい画像となる。そこで、実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、画像に適用するフィルタをＢ１磁場分布から得られる情報に基づき適宜選択することで、鮮鋭度の不均一性を低減する。

図２は、実施形態に係る制御部２６及び画像再構成部２２の構成を示すブロック図である。

制御部２６は、Ｂ１磁場分布モデル記憶部２６ａと、撮像パラメータ記憶部２６ｂとを有する。また、制御部２６は、感度分布測定部２６ｃと、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄ（「推定部」、「取得部」とも称する）と、補正係数導出部２６ｅと、ノイズ成分増幅度導出部２６ｆ（「増幅度導出部」とも称する）とを有する。

Ｂ１磁場分布モデル記憶部２６ａは、Ｂ１磁場分布の推定に用いられるＢ１磁場分布モデルを記憶する。Ｂ１磁場分布モデル記憶部２６ａが記憶するＢ１磁場分布モデルは、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄによる処理に用いられる。

本実施形態において、Ｂ１磁場分布モデルは、ＭＲ信号の輝度の高低が３次元の幾何学的形状に割り当てられることで、モデル化されたものである。例えば、Ｂ１磁場分布モデルは、ガウス分布の形状に適合するように、平滑に変動する空間的依存性を有する閉論理数学的関数を用いて定義される。また、Ｂ１磁場分布は、撮像部位の形状や大きさ、磁化率などから概ね予測することができるので、部位毎（例えば、頭部、頸椎部、腹部、脊椎部、骨盤部など）に予め準備される。

図３は、実施形態における頭部モデルを示す図であり、図４は、実施形態における腹部モデルを示す図である。図３に示すように、「頭部」のＢ１磁場モデルは、例えば、３次元の球形状にモデル化される。また、図４に示すように、「腹部」のＢ１磁場モデルは、例えば、３次元の円筒形状にモデル化される。

撮像パラメータ記憶部２６ｂは、感度分布測定部２６ｃによって行われる感度マップ撮像の撮像パラメータや、その他、診断用の画像を撮像する本撮像の撮像パラメータなどを記憶する。撮像パラメータ記憶部２６ｂが記憶する撮像パラメータは、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄによる処理に用いられる。例えば、撮像パラメータ記憶部２６ｂは、ＴＲ（Repetition Time）、ＴＥ（Echo Time）などの撮像パラメータや、撮像の種類（例えば、Ｔ１強調、Ｔ２強調など）などを記憶する。

感度分布測定部２６ｃは、ＲＦコイルの感度分布を測定し、測定した感度分布を、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄ及び補正係数導出部２６ｅに送る。ここで、感度分布とは、感度の空間的分布のことであり、ＭＲ信号の輝度の高低の空間的分布のことである。

本実施形態において、感度分布測定部２６ｃは、被検体Ｐが載置された天板４ａが傾斜磁場コイル２の空洞内へ挿入された状態で、本撮像に先行する事前撮像として感度マップ撮像を行い、ＲＦコイルの感度分布を測定する。例えば、感度分布測定部２６ｃは、ＦＥ（Field Echo）シーケンスを用いて比較的低解像度の画像を収集すること（例えば、ＴＲ：200ミリ秒、ＴＥ：2〜4ミリ秒、フリップ角度：20〜40°、空間的解像度：約1ｃｍ、スライス数：20〜45）で、感度分布を測定する。なお、感度分布測定部２６ｃによる感度分布の測定は、上述の例に限られるものではなく、公知の技術を用いて実現すればよい。

また、本実施形態において、感度分布測定部２６ｃは、２パターンの感度マップ撮像を行う。１つのパターンは、ＲＦパルス送信時のＲＦコイル（送信コイル６）としてＷＢＣを用い、ＭＲ信号受信時のＲＦコイル（受信コイル８）としてＷＢＣを用いるパターンである。本パターンにより測定された感度分布を、以下では、適宜「ＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップ」と呼ぶ。また、もう１つのパターンは、送信コイル６としてＷＢＣを用い、受信コイル８としてＡＣを用いるパターンである。本パターンにより測定された感度分布を、以下では、適宜「ＷＢＣ−ＡＣ感度マップ」と呼ぶ。例えば、感度分布測定部２６ｃは、前者のパターンと後者のパターンとをＴＲ毎に繰り返す感度マップ撮像を行う。

なお、感度分布測定部２６ｃによって測定された感度分布には、Ｂ１磁場の不均一性に起因するムラ、すなわち、ＲＦパルスの送信に起因して画像に生じる「送信ムラ」と、ＭＲ信号の受信に起因して画像に生じる「受信ムラ」とが双方含まれる。

かつてＭＲＩ装置の高磁場化が進む以前は、ＷＢＣによる「送信ムラ」は殆ど生じないとされていた。このため、再構成後の対象画像に対しては、「受信ムラ」対策として、感度マップ撮像によって測定された感度分布による輝度補正が行われていた。この輝度補正は、感度分布において輝度が低い空間的位置のピクセルに対しては輝度を持ち上げ、輝度が高い空間的位置のピクセルに対しては輝度を下げるといった、いわば逆数計算を行うものである。

しかしながら、高磁場化が進んだ結果、ＷＢＣによる「送信ムラ」は無視できないものになり、「送信ムラ」の影響を受けた感度分布による輝度補正では、「受信ムラ」の補正も正しく行われない事態となった。この「送信ムラ」を低減する技術として、従来、振幅や位相を補正したＲＦパルスを送信するＢ１シミングの手法などが提案されているが、このような手法によっても必ずしも十分な補正が行われない場合がある。

Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、感度分布測定部２６ｃによって測定された感度分布からＢ１磁場分布を推定し、推定したＢ１磁場分布を、補正係数導出部２６ｅに送る。また、本実施形態において、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、Ｂ１磁場分布モデル記憶部２６ａによって記憶されるＢ１磁場分布モデルを、感度分布測定部２６ｃによって測定された感度分布に適合させることで、Ｂ１磁場分布を推定する。

具体的には、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、Ｂ１磁場分布モデル記憶部２６ａから撮像部位のＢ１磁場分布モデルを読み出し、このＢ１磁場分布モデルを感度分布測定部２６ｃによって測定されたＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップに適合させることで、まず、「送信ムラ」及び「受信ムラ」の双方を含む感度分布を推定する。このように、Ｂ１磁場分布モデルを実測の感度分布に適合させる手法を採ることで、計算処理等を容易にすることができる。

例えば、図３に示した頭部モデルは、以下の（１）式によって示される。

Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、ＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップに適合させるべく頭部モデルの最適化探索を行い、この（１）式によって示されるパラメータ（例えば、ｃ１、ｃ２、ｃ６、及びｃ７）の最適化を行う。この結果、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、「送信ムラ」及び「受信ムラ」の双方を含む感度分布を推定する。なお、ｃ３、ｃ４、及びｃ５は、撮像領域の重心である。

また、例えば、図４に示した腹部モデルは、以下の（２）式によって示される。

Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、ＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップに適合させるべく腹部モデルの最適化探索を行い、この（２）式によって示されるパラメータ（例えば、ｃ１、ｃ２、ｃ６、及びｃ７）の最適化を行う。この結果、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、「送信ムラ」及び「受信ムラ」の双方を含む感度分布を推定する。

次に、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、推定した感度分布を、「送信ムラ」の分布と「受信ムラ」の分布とに分割する。ここで、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、ＷＢＣの「送信ムラ」とＷＢＣの「受信ムラ」とはほぼ同じ分布となるとの仮定を用いる。また、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、撮像パラメータの影響を考慮するための係数を、推定した感度分布に掛けることで、推定した感度分布の調整を行う。撮像パラメータは、感度分布測定部２６ｃによって行われた感度マップ撮像の撮像パラメータであり、例えば、ＴＥ、ＴＲ、フリップ角度などである。ＭＲ信号の信号値は、このような撮像パラメータの影響を含むと考えられる。シミュレーションによって、このような撮像パラメータを変数とする信号値の関数を求めることができ、例えば、撮像パラメータの影響を取り除くための係数を求めることができる。そこで、感度分布の推定の精度を上げるべく、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、撮像パラメータの影響を取り除くための係数を用いる。なお、実施形態はこれに限られるものではなく、係数を掛ける前の感度分布を、推定されたＢ１磁場分布として用いてもよい。

こうして、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、ＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップから、「送信ムラ」の分布、すなわち、Ｂ１磁場分布を推定することができる。なお、実施形態において、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、感度分布測定部２６ｃによって測定された感度分布を用いてＢ１磁場分布を推定する例を説明したが、実施形態はこれに限られるものではない。Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、例えば、Ｂ１磁場分布が画像化されるような撮像法により得られた画像を用いてＢ１磁場分布を取得してもよい。

補正係数導出部２６ｅは、「送信ムラ」を補正するための補正係数（以下、適宜「ＴＸ補正係数」）、及び、「受信ムラ」を補正するための補正係数（以下、適宜「ＲＸ補正係数」）を導出し、導出したＴＸ補正係数及びＲＸ補正係数を、輝度補正部２２ｂ及びノイズ成分増幅度導出部２６ｆに送る。

まず、補正係数導出部２６ｅは、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄによって推定されたＢ１磁場分布から、ＴＸ補正係数を導出する。このとき、補正係数導出部２６ｅは、撮像パラメータの影響を考慮するための係数を、推定したＢ１磁場分布に掛ける。撮像パラメータは、本撮像の撮像パラメータであり、例えば、ＴＥ、ＴＲ、フリップ角度などである。なお、実施形態はこれに限られるものではなく、係数を掛ける前のＢ１磁場分布を用いてもよい。図５は、実施形態における補正係数を説明するための図である。図５に示すように、ＴＸ補正係数は、Ｂ１磁場分布においてＢ１磁場が弱く輝度が低い空間的位置のピクセルに対しては輝度を持ち上げ、Ｂ１磁場が強く輝度が高い空間的位置のピクセルに対しては輝度を下げるといった、いわば逆数計算を行うように導出される。

また、補正係数導出部２６ｅは、ＴＸ補正係数と、ＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップと、ＷＢＣ−ＡＣ感度マップとを用いて、ＲＸ補正係数を導出する。ＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップには、ＷＢＣの送信ムラが含まれる。このことを、例えば、「ＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップ（送信ムラを含む）＝ＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップ（送信ムラを含まない）×送信ムラ」と表現する。補正係数導出部２６ｅは、このＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップ（送信ムラを含む）を、「ＷＢＣ−ＡＣ感度マップ×Ｂ１磁場分布推定部２６ｄによって推定されたＢ１磁場分布」によって除算し、その逆数を求めることで、ＲＸ補正係数を導出する。

すなわち、この除算の演算において、分子に含まれる「送信ムラ」と、分母に含まれる「Ｂ１磁場分布推定部２６ｄによって推定されたＢ１磁場分布」とが打ち消されるので、送信ムラを含まないＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップを、ＷＢＣ−ＡＣ感度マップで除算することと等しくなる。言い換えると、この「Ｂ１磁場分布推定部２６ｄによって推定されたＢ１磁場分布」で除算することによって、送信ムラの影響を除去していることになる。なお、「Ｂ１磁場分布推定部２６ｄによって推定されたＢ１磁場分布」で除算するということは、すなわち、補正係数導出部２６ｅによって導出されたＴＸ補正係数を掛けることと等しい。こうして、ＲＸ補正係数は、ＷＢＣ−ＡＣ感度マップを、送信ムラを含まないＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップで除算した値に等しい値として導出される。なお、ＷＢＣ−ＡＣ感度マップに含まれるムラは無視できるほどに軽微であると仮定している。

ノイズ成分増幅度導出部２６ｆは、輝度補正に伴い画像内で増幅されるノイズ成分の増幅度（以下、適宜「ノイズ成分増幅度」）を、ＴＸ補正係数に基づきピクセル毎に導出し、導出したノイズ成分増幅度を、フィルタ適用部２２ｃに送る。具体的には、ノイズ成分増幅度導出部２６ｆは、補正係数導出部２６ｅによって導出されたＴＸ補正係数からノイズ成分増幅度を導出する。

図６は、実施形態におけるノイズ成分増幅度を説明するための図である。図６に示すように、ノイズ成分増幅度は、ＴＸ補正係数の値が高い、すなわち大幅な補正が求められる空間的位置のピクセルについては高く、ＴＸ補正係数の値が低い、すなわち比較的小さい幅の補正が求められる空間的位置のピクセルについては低くなる。

なお、図６においては、ＴＸ補正係数からノイズ成分増幅度を導出する例を示したが、実施形態はこれに限られるものではなく、ＴＸ補正係数とは逆数の関係にあるＢ１磁場分布からノイズ成分増幅度を導出してもよい。

図２に戻り、画像再構成部２２は、再構成部２２ａと、輝度補正部２２ｂと、フィルタ適用部２２ｃ（「適用部」、「フィルタ処理部」とも称する）とを有する。

再構成部２２ａは、シーケンス制御部１０から送信されたＭＲ信号データから画像を再構成し、再構成後の画像を、輝度補正部２２ｂに送る。なお、このＭＲ信号データは、本撮像により収集されたものである。

輝度補正部２２ｂは、再構成部２２ａによる再構成後の画像に対して、補正係数導出部２６ｅによって導出されたＴＸ補正係数及びＲＸ補正係数による輝度補正を行い、輝度補正後の画像を、フィルタ適用部２２ｃに送る。

具体的には、輝度補正部２２ｂは、再構成部２２ａから再構成後の画像を受け取ると、この画像に対してＴＸ補正係数による輝度補正を行い、また、この画像に対してＲＸ補正係数による輝度補正を行う。そして、輝度補正部２２ｂは、２つの輝度補正により得られた両画像を乗算する。

上述したように、近年、高磁場化が進んだ結果、ＷＢＣによる「送信ムラ」は無視できないものになり、「送信ムラ」の影響を受けた感度分布による輝度補正では、「受信ムラ」の補正も正しく行われない事態となった。この点、実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、感度分布からＢ１磁場分布を推定し、推定したＢ１磁場分布からＴＸ補正係数を導出するとともに、ＴＸ補正係数を用いて送信ムラの影響を除去したＲＸ補正係数を導出し、それぞれの補正係数による輝度補正を行うことで、ＭＲ信号の輝度の不均一性を低減する。

フィルタ適用部２２ｃは、輝度補正後の画像に適用するフィルタをノイズ成分増幅度に応じてピクセル毎に選択し、選択したフィルタを、輝度補正後の画像の各ピクセルに適用する。具体的には、フィルタ適用部２２ｃは、輝度補正部２２ｂから輝度補正後の画像を受け取ると、ノイズ成分増幅度導出部２６ｆによって導出されたノイズ成分増幅度を用いて、ピクセル毎にフィルタを選択する。

例えば、フィルタ適用部２２ｃは、対象ピクセルのノイズ成分増幅度が高いほど、相対的に低い周波数帯域を通過させ易いフィルタ（以下、適宜「ローパスフィルタ」）を選択し、対象ピクセルのノイズ成分増幅度が低いほど、相対的に高い周波数帯域を通過させ易いフィルタ（以下、適宜「ハイパスフィルタ」）を選択する。

そして、フィルタ適用部２２ｃは、対象ピクセルに選択したフィルタを適用し、画像に含まれる全ピクセルについてこのフィルタ適用を完了すると、フィルタ適用後の画像と、フィルタ適用前の画像との重み付け加算を行い、最終画像を得る。こうして、ノイズ成分増幅度が高い領域についてはローパスフィルタが適用される結果、ノイズ成分が抑制され、一方、ノイズ成分増幅度が低い領域についてはハイパスフィルタが適用される結果、鮮鋭度が向上する。

フィルタ適用部２２ｃによるフィルタの選択を詳細に説明する。なお、フィルタとして任意のフィルタを用いることが可能であり、以下の具体例は一例に過ぎない。

例えば、フィルタ適用部２２ｃは、平滑化（スムージング）フィルタとして、以下（３）式に示す係数を有する９点フィルタを用いる。

そして、フィルタ適用部２２ｃは、以下（４）式に示すように、中心成分のみが１であるフィルタと平滑化フィルタとを重み付けて用いる適応型フィルタＶ（β）を用い、ノイズ成分増幅度に応じて重み付けを変更することで、フィルタを選択する。この適応型フィルタＶ（β）は、スムージングからエッジ強調まで連続的に変化するフィルタである。

すなわち、（４）式において、重み付けは変数βに依存する。このため、フィルタ適用部２２ｃは、この変数βをノイズ成分増幅度から導出する。変数βは、フィルタの重み係数として「−２」から「１」の値を有する。なお、中心成分β₀＝１−（３／４）＊βであり、中心の上下左右成分β₁＝β／８であり、中心の斜め方向成分β₂＝β／１６である。

まず、フィルタ適用部２２ｃは、以下（５）式によって変数γを定義する。変数γは、ローパスフィルタ又はハイパスフィルタの程度を「−１」から「１」の数値で示すＬＨ係数である。また、変数ＮＡは、ノイズ成分増幅度である。このように、変数γは、ノイズ成分増幅度の対数をとる。

なお、変数％ＴＸは、ＴＸ補正係数による輝度補正の程度を示すパラメータであり、どの程度、ＴＸ補正係数による輝度補正を望むかといった、ユーザの好みが反映されるものである。また、変数Ｃ₀は、適応型フィルタＶの特性を調整するパラメータであって、画像内の鮮鋭度の不均一感を軽減する程度を示すパラメータであり、どの程度、均一感を望むかといった、ユーザの好みが反映されるものである。また、変数Ｃ₁は、適応型フィルタＶの特性を調整するパラメータであって、補正後の画質を調整するパラメータであり、スムーズにするか、又は、エッジ強調にするかといった、ユーザの好みが反映されるものである。これらの変数％ＴＸ、Ｃ₀、Ｃ₁は、ユーザによる調整が可能なパラメータである。例えば、ユーザが、表示部２５に表示された画像に対して行うウィンドウレベルの調整に応じて、このパラメータ値を変更することが可能である。

変数γは、以下（６）式によって、「−１」から「１」の数値にトランケート（truncate）される。

こうして計算された変数γが、以下（７）式に代入されることで、フィルタの重み係数である変数βが計算される。

この（７）式によって、フィルタを適用することによる効果が正負方向（スムーズ又はエッジ強調）で同程度になるように調整される。具体的には、変数γが「−１」の場合に変数βは「−２」となり、変数γが「１」の場合に変数βは「１」となり、変数γが「０」の場合に変数βは「０」となる。

以上説明してきた各部の処理について、改めて処理の流れを説明する。図７は、実施形態におけるノイズ成分増幅度導出までの処理手順を示すフローチャートであり、図８は、実施形態におけるフィルタ適用までの処理手順を示すフローチャートである。

図７に示すように、実施形態に係る制御部２６において、まず、感度分布測定部２６ｃが、感度分布の測定を行い（ステップＳ１０１）、ＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップ及びＷＢＣ−ＡＣ感度マップを収集する。次に、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄが、ステップＳ１０１において収集されたＷＢＣ−ＷＢＣ感度マップにＢ１磁場分布モデルを適合させ、Ｂ１磁場分布を推定する（ステップＳ１０２）。

続いて、補正係数導出部２６ｅが、ステップＳ１０２において推定されたＢ１磁場分布からＴＸ補正係数を導出するとともに、ＲＸ補正係数も導出する（ステップＳ１０３）。そして、ノイズ成分増幅度導出部２６ｆが、ＴＸ補正係数に基づいて、ノイズ成分増幅度を導出する（ステップＳ１０４）。

一方、図８に示すように、実施形態に係る画像再構成部２２において、まず、再構成部２２ａが、画像を再構成し（ステップＳ２０１）、次に、輝度補正部２２ｂが、ＴＸ補正係数及びＲＸ補正係数を用いて、再構成後の画像に対して輝度補正を行う（ステップＳ２０２）。

続いて、フィルタ適用部２２ｃは、輝度補正後の画像に含まれるピクセル毎にノイズ成分増幅度を用いて適応型フィルタの計算を行う。ノイズ成分増幅度が高い場合（ステップＳ２０３肯定）、適応型フィルタはローパスフィルタとなるので、フィルタ適用部２２ｃは、この適応型フィルタをこのピクセルに適用する（ステップＳ２０４）。一方、ノイズ成分増幅度が低い場合（ステップＳ２０３否定）、適応型フィルタはハイパスフィルタとなるので、フィルタ適用部２２ｃは、この適応型フィルタを、このピクセルに適用する（ステップＳ２０５）。

そして、フィルタ適用部２２ｃは、画像に含まれる全てのピクセルについてフィルタ選択及びフィルタ適用の処理を繰り返し、処理が終了すると（ステップＳ２０６肯定）、フィルタ適用前の画像とフィルタ適用後の画像とを重み付け加算して（ステップＳ２０７）、最終画像を得る。

なお、処理手順は上述した例に限られるものではなく、他の同等の処理を行ってもよい。例えば、フィルタを適用した後に輝度補正を行う、あるいは、輝度補正の処理の中で上述したフィルタ処理を行うなど、処理の順序等を任意に変更することができる。また、例えば、予めローパスフィルタ及びハイパスフィルタの複数種類のフィルタを準備しておき、ノイズ成分増幅度に応じて適宜選択して用いてもよい。

上述したように、実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、感度分布からＢ１磁場分布を推定し、推定したＢ１磁場分布からＴＸ補正係数を導出するとともに、ＲＸ補正係数についても導出し、それぞれの補正係数による輝度補正を行うことで、ＭＲ信号の輝度の不均一性を低減することができる。

また、実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、ノイズ成分増幅度が高い領域についてはローパスフィルタを適用してノイズ成分を抑制し、ノイズ成分増幅度が低い領域についてはハイパスフィルタを適用して鮮鋭度を向上させるので、画質を改善し、高周波磁場の不均一性による影響を適切に低減することができる。

（その他の実施形態）
なお、実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。

（ＭＲ信号収集段階における手法との組合せ）
上述した実施形態においては、再構成後の画像に対して輝度補正・フィルタ処理を行うことで、Ｂ１磁場の不均一性による影響を低減する手法を説明した。この手法は、シーケンス制御部１０によって収集されたＭＲ信号に対する画像処理として行われる。一方、ＭＲ信号を収集する段階においてＢ１磁場の不均一性による影響を低減する手法がある。一例を挙げると、例えば、撮像部位やＲＦコイルの種類等の撮像条件に応じてＲＦパルスの位相及び振幅を調整しながらＭＲ信号を収集する手法である。この手法によれば、シーケンス制御部１０によって収集されたＭＲ信号自体、Ｂ１磁場の不均一性による影響が、ある程度低減されたものとなる。

この点、この２つの手法、すなわち、画像処理として行われる手法、及び、ＭＲ信号の収集段階で行われる手法は、その両方を組み合わせて実施してもよいし、一方のみを実施してもよい。両方を実施する場合、例えば、まず、ＲＦパルスの位相及び振幅を調整しながらＭＲ信号が収集され、その後、ＭＲ信号に対する画像処理において、フィルタ処理が行われる。この場合、収集段階においても、ある程度Ｂ１磁場の不均一性による影響が低減され、その後の画像処理において、さらに、Ｂ１磁場の不均一性による影響が低減される。なお、ＭＲ信号の収集段階で行われる手法は、他の手法であってもよい。

（感度分布の共通化）
また、上述した実施形態においては、感度分布測定部２６ｃが、感度マップ撮像を行い、感度分布を取得することを説明した。この感度マップ撮像は、Ｂ１磁場分布の推定等の処理のために特別に実施されてもよいし、あるいは、他の目的のための感度マップ撮像と共通化されてもよい。

例えば、パラレルイメージング（ＰＩ（Parallel Imaging））法による撮像では、画像生成時のアンフォールディング処理において感度分布が用いられる。このため、ＰＩ法による撮像では、準備スキャン等の段階で感度マップ撮像が実施され、感度分布が取得される。そこで、このような場合に、感動分布測定部２６ｃは、アンフォールディング処理用に取得される感度分布と、Ｂ１磁場分布の推定等の処理用に取得される感度分布とを共通化すればよい。言い換えると、ＰＩ法を用いた撮像において、再構成部２２ａは、感度分布測定部２６ｃによって取得された感度分布を用いてアンフォールディング処理を行い、画像を生成する。一方、Ｂ１磁場分布推定部２６ｄは、同じ感度分布を用いて、Ｂ１磁場分布を推定する。

以上述べた少なくとも一つの実施形態の磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法によれば、高周波磁場の不均一性による影響を適切に低減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ ＭＲＩ装置
２２ 画像再構成部
２２ａ 再構成部
２２ｂ 輝度補正部
２２ｃ フィルタ適用部
２６ 制御部
２６ａ Ｂ１磁場分布モデル記憶部
２６ｂ 撮像パラメータ記憶部
２６ｃ 感度分布測定部
２６ｄ Ｂ１磁場分布推定部
２６ｅ 補正係数導出部
２６ｆ ノイズ成分増幅度導出部

Claims (15)

1. 高周波磁場の分布を取得する取得部と、
   前記高周波磁場の分布から、ＲＦパルスの送信に起因して画像に生じる送信ムラを補正するための送信補正係数を導出する補正係数導出部と、
   前記補正に伴い前記画像内で増幅されるノイズ成分の増幅度を、前記高周波磁場の分布又は前記送信補正係数に基づきピクセル毎に導出する増幅度導出部と、
   前記補正が施される画像の各ピクセルに、前記増幅度に応じたフィルタ処理を行うフィルタ処理部と
   を備える、磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記フィルタ処理部は、前記増幅度が高いほど、相対的に低い周波数帯域を通過させ易いフィルタ処理を行い、前記増幅度が低いほど、相対的に高い周波数帯域を通過させ易いフィルタ処理を行う、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記フィルタ処理部は、複数のフィルタに対する重み付けを前記増幅度に応じて変更することで、前記フィルタ処理を行う、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記フィルタ処理部は、複数のフィルタに対する重み付けを前記増幅度に応じて変更することで、前記フィルタ処理を行う、請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記フィルタ処理部は、中心成分のみが１であるフィルタと平滑化フィルタとを重み付けて用いる適応型フィルタを用い、前記増幅度に応じて重み付けを変更することで、前記フィルタ処理を行う、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記フィルタ処理部は、中心成分のみが１であるフィルタと平滑化フィルタとを重み付けて用いる適応型フィルタを用い、前記増幅度に応じて重み付けを変更することで、前記フィルタ処理を行う、請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記取得部は、ＲＦ（Radio Frequency）コイルの感度分布から、高周波磁場の分布を推定することで、前記高周波磁場の分布を取得する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記取得部は、ＲＦコイルの感度分布から、高周波磁場の分布を推定することで、前記高周波磁場の分布を取得する、請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記取得部は、ＲＦコイルの感度分布から、高周波磁場の分布を推定することで、前記高周波磁場の分布を取得する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. パラレルイメージング法によって収集された磁気共鳴信号データから画像を再構成する再構成部を更に備え、
    前記再構成部は、アンフォールディング処理に用いる感度分布として、前記高周波磁場分布の推定に用いられる感度分布を用いる、請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 磁気共鳴信号データから画像を再構成する再構成部と、
    前記再構成された画像に対して輝度補正を行う輝度補正部とを更に備え、
    前記輝度補正部は、前記輝度補正に用いる感度分布として、前記高周波磁場分布の推定に用いられる感度分布を用いる、請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. ＭＲ信号を収集するシーケンス制御部を更に備え、
    前記シーケンス制御部は、高周波磁場の不均一性による影響を低減する調整を行って、ＭＲ信号を収集する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. ＭＲ信号を収集するシーケンス制御部を更に備え、
    前記シーケンス制御部は、高周波磁場の不均一性による影響を低減する調整を行って、ＭＲ信号を収集する、請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
14. ＭＲ信号を収集するシーケンス制御部を更に備え、
    前記シーケンス制御部は、高周波磁場の不均一性による影響を低減する調整を行って、ＭＲ信号を収集する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
15. 磁気共鳴イメージング装置で実行される磁気共鳴イメージング方法であって、
    高周波磁場の分布を取得する取得工程と、
    前記高周波磁場の分布から、ＲＦパルスの送信に起因して画像に生じる送信ムラを補正するための送信補正係数を導出する補正係数導出工程と、
    前記補正に伴い前記画像内で増幅されるノイズ成分の増幅度を、前記高周波磁場の分布又は前記送信補正係数に基づきピクセル毎に導出する増幅度導出工程と、
    前記補正が施される画像の各ピクセルに、前記増幅度に応じたフィルタ処理を行うフィルタ処理工程と
    を含む、磁気共鳴イメージング方法。

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