JP4418264B2

JP4418264B2 - 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴画像補正方法

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Publication number: JP4418264B2
Application number: JP2004073291A
Authority: JP
Inventors: 昭栄宮本
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2024-03-15
Also published as: JP2005253885A

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴画像補正方法に関する。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）装置は、核磁気共鳴（ＮＭＲ：ＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ）現象を利用して、被検体の断層の画像を撮影できる装置として知られている。磁気共鳴イメージング装置は、医療用途、産業用途などさまざまな分野において、利用されている。

磁気共鳴イメージング装置を用いて被検体の断層画像を撮影する際においては、まず、静磁場が形成される撮影空間内に被検体を置き、被検体内のプロトン（ｐｒｏｔｏｎ）のスピンの方向を静磁場の方向へ整列させて磁化ベクトルを得た状態にする。その後、高周波磁場と勾配磁場とを印加することにより、核磁気共鳴現象を発生させてプロトンの磁化ベクトルを変化させ、元の磁化ベクトルに戻るプロトンからの磁気共鳴信号を受信する。そして、磁気共鳴イメージング装置は、その受信した磁気共鳴信号に基づいて被検体の断層画像を生成する。

磁気共鳴イメージング装置においては、磁気共鳴信号に測定位置の情報を付加するため、スライス軸方向と、周波数エンコード方向と、位相エンコード方向との３方向に勾配磁場を印加している。勾配磁場は、勾配コイルによって勾配が線形になるように印加され、磁気共鳴信号に測定位置の情報を付加する。しかし、勾配磁場は、限られた狭い空間に勾配コイルを配置することに起因して勾配コイルの形状が制限されるため、勾配の直線性が悪化し勾配が非線形になる場合がある。特に、勾配磁場の周辺部は、中心部よりも直線性が悪化する。この場合、勾配磁場の非線形な勾配により、磁気共鳴信号に設定値と異なる位置情報が磁気共鳴信号に付加されることになるため、生成される画像に歪みが発生し、画像品質が低下する場合があった。

従来においては、勾配磁場の非線形な勾配により画像に歪みが発生することを補正するために、さまざまな方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平０９−１２２１０２号公報

図６は、勾配磁場の非線形な勾配に起因して画像に歪みが発生することと、歪みが発生した画像を補正することとを説明するための図である。図６において、縦軸は勾配磁場の磁場強度Ｇを示し、横軸は勾配磁場の位置ｘを示しており、勾配磁場の中心を０としている。また、図６において、破線は、勾配磁場に線形な勾配を形成するための設定データＧ（Ｘ）＝Ｇ_０・Ｘであり、実線は、その設定データに基づいて形成される非線形な勾配の実測データＪ（Ｘ）である。

図６に示すように−Ｘ_０から＋Ｘ_０までの位置の撮影領域ＦＯＶ_Ｘ０＝２・Ｘ_０［ｃｍ］とする場合、勾配磁場Ｇ_０［Ｇ／ｃｍ］は数式（１）に示すように示されるため、理想的には−γＢ_０から＋γＢ_０の受信帯域γＢＷ_０［ｋＨｚ］の磁気共鳴信号が受信される。なお、数式（１）において、γは磁気回転比［ｋＨｚ／Ｇ］であり、γ＝４．２５７５９で示される。

しかし、図６に実線と破線とで示すように、勾配磁場の実測データＪ（Ｘ）は、設定データＧ（Ｘ）と異なっている。このため、実際には、−Ｘ_１から＋Ｘ_１までの撮影領域ＦＯＶ_Ｘ１に相当する磁気共鳴信号が受信され、−Ｘ_０から−Ｘ_１と、＋Ｘ_０から＋Ｘ_１とに相当する磁気共鳴信号は受信されない。それにもかかわらず、−Ｘ_０から＋Ｘ_０までの位置の撮影領域ＦＯＶ_Ｘ０において理想的に受信されたものと判断され、たとえば、＋Ｘ１に相当する磁気共鳴信号を、＋Ｘ_０に相当する磁気共鳴信号として用いて画像を再構成するため、画素の位置が実際と異なる画像が生成されて画像に歪みが発生する。

そこで、従来においては、線形な勾配磁場を形成するための設定データＧ（Ｘ）に基づいて形成される非線形な勾配磁場の実測データＪ（Ｘ）をあらかじめ測定し、その勾配の設定データＧ（Ｘ）と実測データＪ（Ｘ）とに基づいて、歪みが発生している画像の画素データの位置情報を実際の位置に補正している。たとえば、＋Ｘ_０に相当するものとして誤って認識された磁気共鳴信号を、正確な位置である＋Ｘ_１に相当する磁気共鳴信号として補正し、歪みが補正された画像を生成する。

しかしながら、−Ｘ_０から＋Ｘ_０までの位置の撮影領域ＦＯＶ_Ｘ０に設定しているにも関わらず、−Ｘ_０から−Ｘ_１と、＋Ｘ_０から＋Ｘ_１とに相当する磁気共鳴信号が受信されていないために、狭い撮影領域の画像のみが生成され、所望の撮影領域の画像において欠損している個所が存在することになる。よって、従来においては、画像の歪みを補正しているが、正確な撮影領域の画像を生成することが困難となり、画像品質の低下が発生していた。

したがって、本発明の目的は、画像の歪みを補正すると共に、所望の撮影領域の画像において画像が欠損することなく、正確な撮影領域の画像を容易に生成することでき、画像品質を向上することが可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴画像補正方法を提供することにある。

上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング装置は、被検体が収容され静磁場が形成される撮影空間に勾配磁場と高周波磁場とを形成し、前記被検体からの磁気共鳴信号に基づいて前記被検体の第１撮影領域の断層画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、前記勾配磁場の設定データと前記設定データに対応する実測データとの関係を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定し、前記第１撮影領域に対応するように前記勾配磁場を設定する前記第１設定値を、前記第２撮影領域に対応するように前記勾配磁場を設定する第２設定値に変更する設定変更手段と、前記第１設定値に対応する前記磁気共鳴信号を第１磁気共鳴信号として取得し、前記第１磁気共鳴信号に基づいて第１画像を生成する第１画像生成手段と、前記第２設定値に対応する前記磁気共鳴信号を第２磁気共鳴信号として取得し、前記第２磁気共鳴信号に基づいて第２画像を生成する第２画像生成手段と、前記記憶手段が記憶する前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第１画像の画素データの位置を補正し第３画像を得る第１補正手段と、前記記憶手段が記憶する前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第２画像の画素データの位置を補正し第４画像を得る第２補正手段と、前記第３画像の前記第１設定値に対応する領域において画素データが欠損している欠損領域を算出する欠損領域算出手段と、前記第４画像において前記第１設定値に対応する領域を第５画像として抽出し、前記第５画像において前記欠損領域に対応する領域を第６画像として抽出する画像抽出手段と、前記第３画像と前記第６画像とを合成し前記第１撮影領域の前記断層画像を生成する画像合成手段とを有する。

上記の本発明の磁気共鳴イメージング装置によれば、記憶手段は、勾配磁場の設定データとその設定データに対応する実測データとの関係を記憶する。そして、設定変更手段は、記憶手段が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定し、第１撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第１設定値を、第２撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第２設定値に変更する。そして、第１画像生成手段は、第１設定値に対応する磁気共鳴信号を第１磁気共鳴信号として取得し、第１磁気共鳴信号に基づいて第１画像を生成する。第２画像生成手段は、第２設定値に対応する磁気共鳴信号を第２磁気共鳴信号として取得し、第２磁気共鳴信号に基づいて第２画像を生成する。そして、第１補正手段は、記憶手段が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１画像の画素データの位置を補正し第３画像を得る。そして、第２補正手段は、記憶手段が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第２画像の画素データの位置を補正し第４画像を得る。そして、欠損領域算出手段は、第３画像の第１設定値に対応する領域において画素データが欠損している欠損領域を算出する。そして、画像抽出手段は、第４画像において第１設定値に対応する領域を第５画像として抽出し、第５画像において欠損領域に対応する領域を第６画像として抽出する。画像合成手段は、第３画像と第６画像とを合成し第１撮影領域の断層画像を生成する。

上記目的の達成のため本発明の磁気共鳴画像補正方法は、被検体が収容され静磁場が形成される撮影空間に勾配磁場と高周波磁場とを形成し、前記被検体からの磁気共鳴信号に基づいて生成される前記被検体の第１撮影領域の断層画像を、前記勾配磁場の設定データと前記設定データに対応する実測データとの関係に基づいて補正する磁気共鳴画像補正方法であって、前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定し、前記第１撮影領域に対応するように前記勾配磁場を設定する前記第１設定値を、前記第２撮影領域に対応するように前記勾配磁場を設定する第２設定値に変更する第１ステップと、前記第１設定値に対応する前記磁気共鳴信号を第１磁気共鳴信号として取得し、前記第１磁気共鳴信号に基づいて第１画像を生成する第２ステップと、前記第２設定値に対応する前記磁気共鳴信号を第２磁気共鳴信号として取得し、前記第２磁気共鳴信号に基づいて第２画像を生成する第３ステップと、前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第１画像の画素データの位置を補正し第３画像を得る第４ステップと、前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第２画像の画素データの位置を補正し第４画像を得る第５ステップと、前記第３画像の前記第１設定値に対応する領域において画素データが欠損している欠損領域を算出する第６ステップと、前記第４画像において前記第１設定値に対応する領域を第５画像として抽出し、前記第５画像において前記欠損領域に対応する領域を第６画像として抽出する第７ステップと、前記第３画像と前記第６画像とを合成し前記第１撮影領域の前記断層画像とする第８ステップと有する。

上記の本発明の磁気共鳴画像補正方法によれば、第１ステップにおいて、勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定し、第１撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第１設定値を、第２撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第２設定値に変更する。そして、第２ステップにおいて、第１設定値に対応する磁気共鳴信号を第１磁気共鳴信号として取得し、第１磁気共鳴信号に基づいて第１画像を生成する。そして、第３ステップにおいて、第２設定値に対応する磁気共鳴信号を第２磁気共鳴信号として取得し、前記第２磁気共鳴信号に基づいて第２画像を生成する。そして、第４ステップにおいて、勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１画像の画素データの位置を補正し第３画像を得る。そして、第５ステップにおいて、勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第２画像の画素データの位置を補正し第４画像を得る。そして、第６ステップにおいて、第３画像の第１設定値に対応する領域において画素データが欠損している欠損領域を算出する。そして、第７ステップにおいて、第４画像において第１設定値に対応する領域を第５画像として抽出し、第５画像において欠損領域に対応する領域を第６画像として抽出する。そして、第８ステップにおいて、第３画像と第６画像とを合成し第１撮影領域の断層画像とする。

本発明によれば、画像の歪みを補正すると共に、所望の撮影領域の画像において画像が欠損することなく、正確な撮影領域の画像を容易に生成することでき、画像品質を向上することが可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴画像補正方法を提供することができる。

以下より、本発明にかかる実施形態の一例について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。

図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置は、静磁場マグネット部１２と、勾配コイル部１３と、ＲＦコイル部１４と、ＲＦ駆動部２２と、勾配駆動部２３と、データ収集部２４と、制御部２５と、クレードル２６と、データ処理部３１と、操作部３２と、表示部３３とを有する。

以下より、各構成要素について、順次、説明する。

静磁場マグネット部１２は、被検体が収容される撮影空間１１に静磁場を形成するために設けられている。静磁場マグネット部１２は、静磁場の方向が被検体４０の体軸方向に対して垂直な方向Ｚに沿うように構成されている。

勾配コイル部１３は、静磁場が形成された撮影空間１１に勾配磁場を形成する。勾配コイル部１３は、静磁場が形成された撮影空間１１に勾配磁場を形成し、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号に位置情報を付加する。なお、勾配コイル部１３は、周波数エンコード勾配磁場を形成する第１勾配コイル部と、位相エンコード勾配磁場を形成する第２勾配コイル部と、スライス選択勾配磁場を形成する第３勾配コイル部との３系統有する。

ＲＦコイル部１４は、図１に示すように、被検体４０の撮影領域を囲むように配置されており、送信用と受信用とを兼用するように構成されている。ＲＦコイル部１４は、静磁場マグネット部１２により静磁場が形成される撮影空間１１内において、被検体４０の撮影領域におけるプロトンのスピンを励起するために、電磁波であるＲＦ信号を送信して高周波磁場を形成する。そして、ＲＦコイル部１４は、その励起された被検体４０内のプロトンから発生する電磁波を磁気共鳴信号として受信する。なお、ＲＦコイル部１４は、本実施形態において送信用と受信用とを兼用しているが、送信用コイルと受信用コイルとを独立して設けてもよい。

ＲＦ駆動部２２は、ＲＦコイル部１４を駆動させて撮影空間１１内に高周波磁場を形成するために、ゲート変調器（図示なし）とＲＦ電力増幅器（図示なし）とＲＦ発振器（図示なし）とを有する。ＲＦ駆動部２２は、制御部２５からの制御信号に基づいて、ＲＦ発振器からのＲＦ信号を、ゲート変調器を用いて所定のタイミングおよび所定の包絡線の信号に変調する。そして、ゲート変調器により変調されたＲＦ信号を、ＲＦ電力増幅器により増幅した後、ＲＦコイル部１４に出力する。

勾配駆動部２３は、制御部２５からの制御信号に基づいて、勾配パルスを勾配コイル部１３に印加して駆動させ、静磁場が形成されている撮影空間１１内に勾配磁場を発生させる。勾配駆動部２３は、３系統の勾配コイル部１３に対応して３系統の駆動回路（図示なし）を有する。

データ収集部２４は、制御部２５からの制御信号に基づいて、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号を収集するために、位相検波器（図示なし）とアナログ／デジタル変換器（図示なし）とを有する。位相検波器は、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号を、ＲＦ駆動部２２のＲＦ発振器の出力を参照信号として位相検波し、アナログ／デジタル変換器に出力する。そして、位相検波器から出力されるアナログ信号の磁気共鳴信号を、アナログ／デジタル変換器がデジタル信号に変換してデータ処理部３１に出力する。

制御部２５は、コンピュータにより構成されており、操作部３２からデータ処理部３１を介して入力される操作信号に基づいて、ＲＦ駆動部２２と勾配駆動部２３とデータ収集部２４とにそれぞれ制御信号を出力し制御を行う。制御部２５は、所定のパルスシーケンスに基づく操作信号が操作部３２からデータ処理部３１を介して入力され、それに基づいてＲＦ駆動部２２と勾配駆動部２３とデータ収集部２４とに制御信号を出力し磁気共鳴信号を取得させる。

クレードル２６は、被検体４０を載置する台であり、クレードル駆動部（図示なし）により撮影空間１１内に出し入れ可能となっている。

データ処理部３１は、コンピュータにより構成されている。データ処理部３１は、操作部３２に接続されており、操作部３２からの操作信号が入力される。そして、データ処理部３１は、制御部２５に接続されており、オペレータによって操作部３２に入力される操作信号を制御部２５に出力する。また、データ処理部３１は、データ収集部２４に接続されており、データ収集部２４が収集し出力する磁気共鳴信号を所得し、その取得した磁気共鳴信号に対して画像処理を行って画像データを生成する。そして、データ処理部３１は、その生成した画像データを表示部３３に出力する。

図２は、データ処理部３１の構成を示す構成図である。

図２に示すように、データ処理部３１は、記憶部３０１と、設定変更部３０２と、第１画像生成部３０３と、第２画像生成部３０４と、第１補正部３０５と、第２補正部３０６と、欠損領域算出部３０７と、画像抽出部３０８と、画像合成部３０９とを有する。

記憶部３０１は、メモリにより構成されており、勾配磁場の設定データと設定データに対応する実測データとの関係を記憶する。記憶部３０１は、勾配磁場の設定データと設定データに対応する実測データとの関係を測定する測定部（図示なし）に接続され、その測定部の測定結果を記憶する。記憶部３０１は、勾配磁場の設定データと設定データに対応する実測データとの関係を、周波数エンコード方向、位相エンコード方向、スライス選択方向とのそれぞれに対応させて記憶している。

設定変更部３０２は、所望の撮影領域である第１撮影領域がオペレータにより操作部３２に入力された後、その第１撮影領域を設定するための第１設定値に相当する操作信号を操作部３２から受ける。そして設定変更部３０２は、記憶部３０１が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定し、第１撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第１設定値を、第２撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第２設定値に変更する。ここで、設定変更部３０２は、記憶部３０１が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの周波数エンコード方向における関係に基づいて、周波数エンコード方向における第１設定値を第２設定値に変更する。また、設定変更部３０２は、記憶部３０１が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの位相エンコード方向における関係に基づいて、位相エンコード方向における第１設定値を第２設定値に変更する。そして、設定変更部３０２は、その第２設定値に相当する操作信号を生成し制御部２５に出力し、それに基づいて勾配駆動部２３を制御させ磁気共鳴信号を取得させる。

第１画像生成部３０３は、データ収集部２４から出力される磁気共鳴信号のうち、第１撮影領域に対応するように勾配磁場を設定される第１設定値に相当する磁気共鳴信号を第１磁気共鳴信号として取得する。ここで、第１画像生成部３０３は、第２設定値に基づいて形成された勾配磁場における磁気共鳴信号において、第１設定値に対応する磁気共鳴信号を抽出し、第１磁気共鳴信号として取得する。つまり、第１画像生成部３０３は、データ収集部２４が第２撮影領域に対応して収集する磁気共鳴信号を間引き、所望の撮影領域である第１撮影領域に対応する磁気共鳴信号のみを第１磁気共鳴信号として取得する。そして、第１画像生成部３０３は、その取得した第１磁気共鳴信号に基づいて第１画像を生成する。

第２画像生成部３０４は、データ収集部２４から出力される磁気共鳴信号のうち、第２撮影領域に対応するように勾配磁場を設定される第２設定値に相当する磁気共鳴信号を第２磁気共鳴信号として取得する。そして、第２画像生成部３０４は、その取得した第２磁気共鳴信号に基づいて第２画像を生成する。

第１補正部３０５は、記憶部３０１が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１画像の画素データの位置を補正し第３画像を得る。

第２補正部３０６は、記憶部３０１が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第２画像の画素データの位置を補正し第４画像を得る。

欠損領域算出部３０７は、第１補正部３０５が補正し生成する第３画像の第１設定値に対応する領域において、画素データが欠損している欠損領域を算出する。

画像抽出部３０８は、第２補正部３０６が補正し生成する第４画像において、第１設定値に対応する領域を第５画像として抽出する。そして、欠損領域算出部３０７が算出する欠損領域に対応する第５画像の領域を、第６画像として抽出する。

画像合成部３０９は、第１補正部３０５が補正し生成する第３画像と、画像抽出部３０８が抽出する第６画像とを合成し第１撮影領域の断層画像を生成する。

操作部３２は、キーボードやマウスなどの操作デバイスにより構成されている。操作部３２は、オペレータによって操作され、その操作に応じた操作信号をデータ処理部３１に出力する。

表示部３３は、グラフィックディスプレイなどの表示デバイスにより構成されている。表示部３３は、被検体４０からの磁気共鳴信号に基づいて生成される被検体の断層画像を表示する。ここで、表示部３３は、データ処理部３１から画像データを取得し、その画像データに基づいて断層画像の表示を行う。

なお、上記の本実施形態において表示部３３は、本発明の表示手段に相当する。また、本実施形態の記憶部３０１は、本発明の記憶手段に相当する。また、本実施形態の設定変更部３０２は、本発明の設定変更手段に相当する。また、本実施形態の第１画像生成部３０３は、本発明の第１画像生成手段に相当する。また、本実施形態の第２画像生成部３０４は、本発明の第２画像生成手段に相当する。また、本実施形態の第１補正部３０５は、本発明の第１補正手段に相当する。また、本実施形態の第２補正部３０６は、本発明の第２補正手段に相当する。また、本実施形態の欠損領域算出部３０７は、本発明の欠損領域算出手段に相当する。また、本実施形態の画像抽出部３０８は、本発明の画像抽出手段に相当する。また、本実施形態の画像合成部３０９は、本発明の画像合成手段に相当する。

以下より、上記の本実施形態における磁気共鳴イメージング装置の動作について説明する。

図３は、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置の動作を示すフロー図である。また、図４は、図３に示す各ステップにおいて生成される画像を示す図である。

図３と図４とに示すステップに先立って、被検体４０をクレードル２６に載置し、被検体４０の撮影領域にＲＦコイル部１４を設置する。そして、所望の撮影情報がオペレータにより操作部３２に入力される。たとえば、スピンエコー法に基づくパルスシーケンスや、所望の撮影領域である第１撮影領域の撮影情報が、オペレータにより操作部３２に入力される。

つぎに、図３に示すように、設定変更ステップ（ＳＴ１１）を実施する。設定変更ステップ（ＳＴ１１）においては、勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定し、第１撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第１設定値を、第２撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第２設定値に変更する。まず、本ステップにおいては、所望の撮影領域である第１撮影領域がオペレータにより操作部３２に入力された後、その第１撮影領域を設定するための第１設定値に相当する操作信号を操作部３２から受ける。そして、本ステップにおいては、記憶部３０１が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を、設定変更部３０２が設定する。そして、本ステップにおいては、第１撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第１設定値を、第２撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第２設定値に設定変更部３０２が変更する。ここで、本ステップにおいては、記憶部３０１が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの周波数エンコード方向における関係に基づいて、周波数エンコード方向における第１設定値を第２設定値に設定変更部３０２が変更する。また、記憶部３０１が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの位相エンコード方向における関係に基づいて、位相エンコード方向における第１設定値を第２設定値に設定変更部３０２が変更する。そして、本ステップにおいては、設定変更部３０２によって、その第２設定値に相当する操作信号を生成し制御部２５に出力し、それに基づいて勾配駆動部２３を制御させ磁気共鳴信号を取得させる。

図５は、設定変更ステップにおいて、勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、所望の撮影領域である第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定する方法について説明するための図である。図５において、縦軸は勾配磁場の磁場強度Ｇを示し、横軸は勾配磁場の位置Ｘを示しており、勾配磁場の中心を０としている。また、図５において、破線は、第１撮影領域に対応する勾配磁場を形成するための線形の設定データＧ（Ｘ）＝Ｇ_０・Ｘであり、実線は、その設定データＧ（Ｘ）に基づいて形成される非線形な勾配の実測データＪ（Ｘ）である。

図５に示すように、所望の撮影領域である第１撮影領域を−Ｘ_０から＋Ｘ_０までの位置の撮影領域ＦＯＶ_Ｘ０とする場合、前述の数式（１）に示すように、受信帯域γＢＷ_０の磁気共鳴信号が受信される。

しかし、図５に実線と破線とで示すように、勾配磁場の実測データＪ（Ｘ）は、設定データＧ（Ｘ）と異なっている。このため、実際には、−Ｘ_１から＋Ｘ_１までの撮影領域ＦＯＶ_Ｘ１に相当する磁気共鳴信号が受信され、−Ｘ_０から−Ｘ_１と、＋Ｘ_０から＋Ｘ_１とに相当する磁気共鳴信号は受信されない。それにもかかわらず、−Ｘ_０から＋Ｘ_０までの位置の撮影領域ＦＯＶ_Ｘ０において理想的に受信されたものと判断され、たとえば、＋Ｘ１に相当する磁気共鳴信号を、＋Ｘ_０に相当する磁気共鳴信号として用いて画像を再構成するため、画素の位置が実際と異なる画像が生成されて画像に歪みが発生することになる。

そこで、本ステップにおいては、勾配磁場の設定データＧ（Ｘ）と実測データＪ（Ｘ）との関係に基づいて、第１撮影領域ＦＯＶ_Ｘ０よりも広い第２撮影領域ＦＯＶ_Ｘ２を設定する。つまり、本ステップにおいては、−Ｘ_０から＋Ｘ_０までの位置の第１撮影領域ＦＯＶ_Ｘ０を、−Ｘ_２から＋Ｘ_２までの位置の第２撮影領域ＦＯＶ_Ｘ２に設定する。本ステップにおいては、数式（２）に示すようして、第２撮影領域ＦＯＶ_Ｘ２を求める。ここで、第１撮影領域ＦＯＶ_Ｘ０の端部の位置Ｘ_０においては、実際の勾配磁場がＪ（Ｘ_０）であるため、設定データＧ（Ｘ）＝Ｇ_０・Ｘにおいて、Ｊ（Ｘ_０）に対応する位置を求めることにより、第２撮影領域ＦＯＶ_Ｘ２の端部の位置Ｘ_２を設定することができる。

このように第２撮影領域ＦＯＶ_Ｘ２を設定する場合の受信帯域γＢＷ_２は、数式（３）に示すようにして算出することができる。

このため、本ステップにおいては、第２撮影領域ＦＯＶ_Ｘ２における受信帯域γＢＷ_２に対応するように、周波数エンコード方向の設定を変更する。ここでは、第２撮影領域に対応する周波数エンコード方向の勾配磁場の読み出し時における時間積分値を、第１撮影領域の場合と同様にする。そして、第１撮影領域における周波数エンコード方向の第１設定値よりも、高周波でサンプリング数が増えサンプリング間隔が密になるように、第２撮影領域に対応する周波数エンコード方向の第２設定値を求める。

また、本ステップにおいては、さらに、第２撮影領域に対応する位相エンコード方向の勾配磁場の第２設定値を求める。位相エンコード方向の勾配磁場の振幅Ｇｙ（ｎ）は、位相エンコードステップの各段階ｎ（ｎ＝−１２８，−１２７，…，１２７，１２８）に対応して、数式（４）に示す関係にある。なお、Ｔは位相エンコードパルスの時間幅を示す。

ここで、上述した周波数エンコード方向の場合と同様に、位相エンコード方向においても、第１撮影領域の位置Ｘ_０に対する第２撮影領域の位置Ｘ_２が求まるため、数式（４）により、以下の数式（５）と数式（６）とが成立する。なお、ここで、Ｐは第１撮影領域に対応するサンプリング数であり、ΔＰは、第１撮影領域から第２撮影領域に設定変更する場合において変化するサンプリング数である。

そして、それぞれのＧｙ（ｎ）の設定を最大値Ｇｙ_ｍａｘとすると、数式（７）が成立する。

このため、数式（５）、数式（６）、数式（７）より、ΔＰは、以下の数式（８）で示されるように算出される。

また、位相エンコード方向の勾配磁場の振幅Ｇｙ（ｎ）の各段階の間隔ΔＧｙは、数式（１）より、以下の数式（９）で示されるようにして算出される。

このようにして本ステップにおいては、第２撮影領域に対応する位相エンコード方向の第２設定値を、ΔＧｙの勾配の間隔でΔＰの段階数を増やすように設定する。

以上のように、本ステップにおいては、記憶部３０１が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの周波数エンコード方向における関係に基づいて、周波数エンコード方向における第１設定値を第２設定値に設定変更部３０２が変更する。そして、記憶部３０１が記憶する勾配磁場の設定データと実測データとの位相エンコード方向における関係に基づいて、位相エンコード方向における第１設定値を第２設定値に設定変更部３０２が変更する。

そして、本ステップにおいては、設定変更部３０２によって、その第２設定値に相当する操作信号を生成し制御部２５に出力し、それに基づいて勾配駆動部２３を制御させ、データ収集部２４に磁気共鳴信号を収集させる。データ収集部２４に収集された磁気共鳴信号は、データ処理部３１に出力され、図４（Ａ）に示すように、ｋ空間に配置される。

つぎに、図３に示すように、第１画像生成ステップ（ＳＴ２１）を実施する。第１画像生成ステップ（ＳＴ２１）においては、第１設定値に対応する磁気共鳴信号を第１磁気共鳴信号として取得し、第１磁気共鳴信号に基づいて第１画像Ｉ１を生成する。ここでは、データ収集部２４から出力される磁気共鳴信号のうち、第１設定値に対応する磁気共鳴信号を第１磁気共鳴信号として取得する。つまり、図４（Ｂ）に示すように、データ収集部２４が第２撮影領域に対応して収集する磁気共鳴信号を間引き、所望の撮影領域である第１撮影領域に対応する磁気共鳴信号のみを第１磁気共鳴信号として第１画像生成部３０３が取得する。その後、図４（Ｃ）に示すように、その取得した第１磁気共鳴信号に基づいて第１画像生成部３０３が第１画像Ｉ１を生成する。

つぎに、第２画像生成ステップ（ＳＴ３１）を実施する。第２画像生成ステップ（ＳＴ３１）においては、第２設定値に対応する磁気共鳴信号を第２磁気共鳴信号として取得し、その第２磁気共鳴信号に基づいて第２画像Ｉ２を生成する。ここでは、図４（Ｃ）に示すように、データ収集部２４が第２撮影領域に対応して収集する磁気共鳴信号を第２画像生成部３０４が取得し、その取得した第２磁気共鳴信号に基づいて第２画像生成部３０３が第２画像Ｉ２を生成する。

つぎに、第１補正ステップ（ＳＴ４１）を実施する。第１補正ステップ（ＳＴ４１）においては、勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１画像Ｉ１の画素データの位置を補正し第３画像Ｉ３を得る。本ステップにおいては、前述したように、勾配磁場の設定データＧ（Ｘ）と実測データＪ（Ｘ）とに基づいて、歪みが発生している画像の画素データの位置情報を実際の位置に補正する。図５に示すように、たとえば、＋Ｘ_２に相当するものとして誤って認識された磁気共鳴信号を、正確な位置である＋Ｘ_０に相当する磁気共鳴信号として補正する。このようにすることにより、図４（Ｅ）に示すように、歪みを含む第１画像Ｉ１から、歪みが補正された画像である第３画像Ｉ３を生成する。

つぎに、第２補正ステップ（ＳＴ５１）を実施する。第２補正ステップ（ＳＴ５１）においては、勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第２画像Ｉ２の画素データの位置を補正し第４画像Ｉ４を得る。本ステップにおいても、第１補正ステップと同様にして、勾配磁場の設定データＧ（Ｘ）と実測データＪ（Ｘ）とに基づいて、歪みが発生している画像の画素データの位置情報を実際の位置に補正する。このようにすることにより、図４（Ｆ）に示すように、歪みを含む第２画像Ｉ２から、歪みが補正された画像である第４画像Ｉ４を生成する。

つぎに、欠損領域算出ステップ（ＳＴ６１）を実施する。欠損領域算出ステップ（ＳＴ６１）においては、第３画像の第１設定値に対応する領域において画素データが欠損している欠損領域Ａ１を算出する。図４（Ｅ）に示すように、歪みが補正された画像である第３画像Ｉ３は、画素データの位置情報が補正されているため、第１設定値に対応して表示される表示領域内において、画素データが欠損している欠損領域Ａが存在する。このため、欠損領域算出部３０７を用いて、第１設定値に対応して表示される表示領域内における画素データの欠損領域Ａ１を、その表示領域と第３画像Ｉ３とを対比させて算出する。

つぎに、画像抽出ステップ（ＳＴ７１）を実施する。画像抽出ステップ（ＳＴ７１）においては、第４画像Ｉ４において第１設定値に対応する領域を第５画像Ｉ５として抽出し、第５画像Ｉ５において欠損領域Ａに対応する領域を第６画像Ｉ６として抽出する。ここでは、まず、図４（Ｆ）に示すように第４画像Ｉ４において第１設定値に対応する領域Ａ２を切り出し、その切り出した領域Ａ２を、図４（Ｇ）に示すように第５画像Ｉ５として抽出する。その後、図４（Ｈ）に示すように、欠損領域算出ステップ（ＳＴ６１）に算出された欠損領域Ａ１と、本ステップにおいて抽出された第５画像Ｉ５とが対応する領域を、第６画像Ｉ６として抽出する。

つぎに、画像合成ステップ（ＳＴ８１）を実施する。画像合成ステップ（ＳＴ８１）においては、図４（Ｉ）に示すように、第３画像Ｉ３と第６画像Ｉ６とを合成し第１撮影領域の断層画像Ｉとする。

つぎに、画像表示ステップ（ＳＴ９１）を実施する。画像表示ステップ（ＳＴ９１）においては、画像合成ステップ（ＳＴ８１）において合成された第１撮影領域の断層画像Ｉを表示データに変換し、表示部３３において表示する。

なお、上記の本実施形態において設定変更ステップＳＴ１１は、本発明の第１ステップに相当する。また、本実施形態の第１画像生成ステップＳＴ２１は、本発明の第２ステップに相当する。また、本実施形態の第２画像生成ステップＳＴ３１は、本発明の第３ステップに相当する。また、本実施形態の第１補正ステップＳＴ４１は、本発明の第４ステップに相当する。また、本実施形態の第２補正ステップＳＴ５１は、本発明の第５ステップに相当する。また、本実施形態の欠損領域算出ステップＳＴ６１は、本発明の第６ステップに相当する。また、本実施形態の画像抽出ステップＳＴ７１は、本発明の第７ステップに相当する。また、本実施形態の画像合成ステップＳＴ８１は、本発明の第８ステップに相当する。また、本実施形態の画像表示ステップＳＴ９１は、本発明の第９ステップに相当する。

以上のように、本実施形態においては、まず、勾配磁場の設定データＧ（Ｘ）と実測データＪ（Ｘ）との関係に基づいて、所望の撮影領域である第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定し、第１撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第１設定値を、第２撮影領域に対応するように勾配磁場を設定する第２設定値に変更する。そして、第１設定値に対応する磁気共鳴信号に基づいて第１画像Ｉ１を生成し、第２設定値に対応する磁気共鳴信号に基づいて第２画像Ｉ２を生成する。その後、勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とのそれぞれの画素データの位置を補正し、第３画像Ｉ３と第４画像Ｉ４とをそれぞれ得る。ここで、第３画像Ｉ３においては、第１設定値に対応する領域において画素データが欠損している欠損領域Ａ１を算出する。一方、第４画像Ｉ４においては、第１設定値に対応する領域を第５画像Ｉ５として抽出し、第５画像Ｉ５において欠損領域Ａ１に対応する領域を第６画像Ｉ６として抽出する。その後、第３画像Ｉ３と第６画像Ｉ６とを合成し第１撮影領域の断層画像Ｉとする。このように本実施形態は、画像の位置情報が補正されているため第３画像Ｉ３において歪みがなく、画像の歪みの補正に伴って発生する第３画像Ｉ３の欠損領域を第６画像Ｉ６で補っている。このため、本実施形態は、画像の歪みを補正すると共に、所望の撮影領域の画像において画像が欠損することなく正確な撮影領域の画像を容易に生成することでき、画像品質を向上することができる。

なお、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

たとえば、上記実施形態においては、設定変更手段は、周波数エンコード方向と位相エンコード方向との両者において第１設定値を第２設定値に変更しているが、いずれか一方であってもよい。

図１は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。図２は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置におけるデータ処理部の構成を示す構成図である。図３は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置における動作を示すフロー図である。図４は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置における動作の各ステップにて生成される画像を示す図である。図５は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置において、勾配磁場の設定データと実測データとの関係に基づいて、第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定する方法について説明するための図である。図６は、勾配磁場の非線形な勾配に起因して画像に歪みが発生することと、歪みが発生した画像を補正することとを説明するための図である。

符号の説明

１１：撮影空間
１２：静磁場マグネット部
１３：勾配コイル部
１４：ＲＦコイル部
１５：サーチコイル部
２２：ＲＦ駆動部
２３：勾配駆動部
２４：データ収集部
２５：制御部
２６：クレードル
３１：データ処理部
３２：操作部
３３：表示部（表示手段）
３０１：記憶部（記憶手段）
３０２：設定変更部（設定変更手段）
３０３：第１画像生成部（第１画像生成手段）
３０４：第２画像生成部（第２画像生成手段）
３０５：第１補正部（第１補正手段）
３０６：第２補正部（第２補正手段）
３０７：欠損領域算出部（欠損領域算出手段）
３０８：画像抽出部（画像抽出手段）
３０９：画像合成部（画像合成手段）

Claims

被検体が収容され静磁場が形成される撮影空間に勾配磁場と高周波磁場とを形成し、前記被検体からの磁気共鳴信号に基づいて前記被検体の第１撮影領域の断層画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記勾配磁場の設定データと前記設定データに対応する実測データとの関係を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶する前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定し、前記第１撮影領域に対応するように前記勾配磁場を設定する前記第１設定値を、前記第２撮影領域に対応するように前記勾配磁場を設定する第２設定値に変更する設定変更手段と、
前記第１設定値に対応する前記磁気共鳴信号を第１磁気共鳴信号として取得し、前記第１磁気共鳴信号に基づいて第１画像を生成する第１画像生成手段と、
前記第２設定値に対応する前記磁気共鳴信号を第２磁気共鳴信号として取得し、前記第２磁気共鳴信号に基づいて第２画像を生成する第２画像生成手段と、
前記記憶手段が記憶する前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第１画像の画素データの位置を補正し第３画像を得る第１補正手段と、
前記記憶手段が記憶する前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第２画像の画素データの位置を補正し第４画像を得る第２補正手段と、
前記第３画像の前記第１設定値に対応する領域において画素データが欠損している欠損領域を算出する欠損領域算出手段と、
前記第４画像において前記第１設定値に対応する領域を第５画像として抽出し、前記第５画像において前記欠損領域に対応する領域を第６画像として抽出する画像抽出手段と、
前記第３画像と前記第６画像とを合成し前記第１撮影領域の前記断層画像を生成する画像合成手段と
を有する
磁気共鳴イメージング装置。
前記勾配磁場を周波数エンコード方向に形成する第１勾配磁場形成手段
を含み、
前記記憶手段は、前記勾配磁場の前記設定データと実測データとの前記周波数エンコード方向における関係を記憶しており、
前記設定変更手段は、前記記憶手段が記憶する前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの前記周波数エンコード方向における関係に基づいて、前記周波数エンコード方向における前記第１設定値を前記第２設定値に変更する
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記勾配磁場を位相エンコード方向に形成する第２勾配磁場形成手段
を含み、
前記記憶手段は、前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの前記位相エンコード方向における関係を記憶しており、
前記設定変更手段は、前記記憶手段が記憶する前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの前記位相エンコード方向における関係に基づいて、前記位相エンコード方向における前記第１設定値を前記第２設定値に変更する
請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記第１画像生成手段は、前記第２設定値に基づいて形成された前記勾配磁場における前記磁気共鳴信号において前記第１設定値に対応する前記磁気共鳴信号を抽出し前記第１磁気共鳴信号として取得する
請求項１から３のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記画像合成手段にて得られる前記第１撮影領域の前記断層画像を表示する表示手段
を有する
請求項１から４のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
被検体が収容され静磁場が形成される撮影空間に勾配磁場と高周波磁場とを形成し、前記被検体からの磁気共鳴信号に基づいて生成される前記被検体の第１撮影領域の断層画像を、前記勾配磁場の設定データと前記設定データに対応する実測データとの関係に基づいて補正する磁気共鳴画像補正方法であって、
前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第１撮影領域よりも広い第２撮影領域を設定し、前記第１撮影領域に対応するように前記勾配磁場を設定する前記第１設定値を、前記第２撮影領域に対応するように前記勾配磁場を設定する第２設定値に変更する第１ステップと、
前記第１設定値に対応する前記磁気共鳴信号を第１磁気共鳴信号として取得し、前記第１磁気共鳴信号に基づいて第１画像を生成する第２ステップと、
前記第２設定値に対応する前記磁気共鳴信号を第２磁気共鳴信号として取得し、前記第２磁気共鳴信号に基づいて第２画像を生成する第３ステップと、
前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第１画像の画素データの位置を補正し第３画像を得る第４ステップと、
前記勾配磁場の前記設定データと前記実測データとの関係に基づいて、前記第２画像の画素データの位置を補正し第４画像を得る第５ステップと、
前記第３画像の前記第１設定値に対応する領域において画素データが欠損している欠損領域を算出する第６ステップと、
前記第４画像において前記第１設定値に対応する領域を第５画像として抽出し、前記第５画像において前記欠損領域に対応する領域を第６画像として抽出する第７ステップと、
前記第３画像と前記第６画像とを合成し前記第１撮影領域の前記断層画像とする第８ステップと
を有する
磁気共鳴画像補正方法。
前記第２ステップにおいては、前記第２設定値に基づいて前記勾配磁場を形成し、前記第２設定値に基づいて形成された前記勾配磁場における前記磁気共鳴信号において前記第１設定値に対応する前記磁気共鳴信号を抽出し前記第１磁気共鳴信号として取得する
請求項６に記載の磁気共鳴画像補正方法。
前記第８ステップにおいて合成し生成される前記第１撮影領域の前記断層画像を表示する第９ステップ
を有する
請求項６または７に記載の磁気共鳴画像補正方法。