JP5873280B2 - Magnetic resonance imaging apparatus and phase unwrapping method - Google Patents
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Description
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）におけるエコープラナー（ＥＰＩ）計測時に生じるストリークアーチファクトを抑制する技術に関する。 The present invention relates to a technique for suppressing streak artifacts that occur during echo planar (EPI) measurement in a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus).
エコープラナー計測では、エコー信号を取得するときの読出し傾斜磁場の極性が異なることにより、エコートレインのうち奇数番目に取得されるエコー（以下、奇数エコーという）と偶数番目に取得されるエコー（以下、偶数エコーという）とにピークずれを生じる。このピークずれは、エコープラナー計測で得た画像上では、Ｎ/２アーチファクトとなって現れるが、前計測データを用いて奇数エコー及び／又は偶数エコーの位相を補正することにより、抑制することができる。 In echo planer measurement, the echoes acquired in odd-numbered echo trains (hereinafter referred to as odd-numbered echoes) and even-numbered echoes (hereinafter referred to as odd-numbered echoes) due to the difference in polarity of the readout gradient magnetic field when acquiring echo signals Peak deviation). This peak deviation appears as an N / 2 artifact on the image obtained by the echo planar measurement, but can be suppressed by correcting the phase of the odd echo and / or the even echo using the previous measurement data. it can.
ストリークアーチファクトは、主として、位相エンコード方向の位相変化や二次的に混入する位相ノイズによって引き起こされる。特許文献１には、Ｎ/２アーチファクトの補正と同時に、ストリークアーチファクトを抑制する技術が開示されている。 Streak artifacts are mainly caused by phase changes in the phase encoding direction and phase noise that is secondarily mixed. Patent Document 1 discloses a technique for suppressing streak artifacts at the same time as correcting N / 2 artifacts.
特許文献１に記載されたストリークアーチファクト抑制方法では、位相エンコード傾斜磁場パルスを印加しない撮像で計測した前計測エコーを、奇数エコーと偶数エコーとに分離した後、奇・偶数エコーそれぞれのエコートレイン方向の位相変化を滑らかに接続することで、前計測データに含まれる位相乱れを抑制する。そして、この位相乱れが補正された前計測データを用いて本計測データを補正することにより、ストリークアーチファクトを低減する。 In the streak artifact suppression method described in Patent Document 1, the pre-measurement echo measured by imaging without applying the phase encode gradient magnetic field pulse is separated into odd and even echoes, and then the echo train directions of each of the odd and even echoes By smoothly connecting the phase changes, the phase disturbance included in the previous measurement data is suppressed. Then, the streak artifact is reduced by correcting the main measurement data using the previous measurement data in which the phase disturbance is corrected.
ＭＲＩで取得される信号や画像データの位相を滑らかに接続する処理には、一般にフィッティングが用いられるが、その前提技術として、隣接する点の位相が２πを超えた場合に、その整数倍（２π×Ｎ（Ｎ＝０，１，２・・・））を一方に加算又は減算する処理即ち主値回りした位相回転量を戻す処理（位相アンラップ処理と呼ばれる）があり、ＭＲＩの画像処理における必須技術となっている。位相アンラップ処理では、信号値が低いデータでは位相が乱れやすく信頼性のある処理が行えないという問題がある。 In the process of smoothly connecting the phases of signals and image data acquired by MRI, fitting is generally used. As a prerequisite technique, when the phase of adjacent points exceeds 2π, an integral multiple (2π) is used. There is a process of adding or subtracting × N (N = 0, 1, 2,...) To one side, that is, a process of returning the amount of phase rotation around the main value (called phase unwrapping process), which is essential in MRI image processing. It has become a technology. In the phase unwrap processing, there is a problem that the data is low and the phase is easily disturbed and the reliable processing cannot be performed.
この問題に対し、特許文献２には、二次元画像データに対する位相アンラップ処理として、データを閾値処理し、所定の閾値以上のデータの領域（島領域）のデータについてのみ位相アンラップ処理し、島領域と島領域との間については、隣接する領域の位相との整合が取れるように所望の値を選択する処理が提案されている。 In order to solve this problem, Patent Literature 2 discloses that as a phase unwrapping process for two-dimensional image data, threshold processing is performed on data, and phase unwrapping processing is performed only on data in an area (island area) that is equal to or greater than a predetermined threshold. A process for selecting a desired value between the island region and the island region so as to match the phase of the adjacent region has been proposed.
特許文献１に記載された技術では、奇数エコー間又は偶数エコー間の位相差分及び奇・偶数エコー間の位相差分に対し、周波数方向の位相変化を直線でフィッティングし、それを位相エンコード方向に位相累積することにより、エコートレイン方向の位相変化を滑らかに接続している。 In the technique described in Patent Document 1, a phase change in the frequency direction is fitted with a straight line to a phase difference between odd-numbered echoes or even-numbered echoes, and phase difference between odd-numbered and even-numbered echoes. By accumulating, the phase change in the echo train direction is smoothly connected.
この技術では、周波数方向のフィッティングに単純な一次フィッティングを採用しているが、フィッティング処理には少なからずフィッティング誤差が生じ、Ｎ/２アーチファクトの原因となりうる。また奇・偶数エコーそれぞれについて、位相差分データを位相エンコード方向に位相累積する際には、開始点となるエコーを基準エコーとして、順次位相累積が行われるが、これら基準エコーの信号強度が極端に低く、両者の位相差に大きな乱れが生じる場合には、ストリークアーチファクトが生じてしまう可能性がある。 In this technique, a simple primary fitting is employed for the frequency direction fitting, but not a few fitting errors occur in the fitting process, which may cause N / 2 artifacts. In addition, when phase difference data is accumulated in the phase encoding direction for both odd and even echoes, phase accumulation is performed sequentially using the echo as the starting point as a reference echo, but the signal intensity of these reference echoes is extremely high. If the phase difference between the two is large and a large disturbance occurs, streak artifacts may occur.
特許文献１の技術では、エコートレイン方向の中で最も信号強度が高いエコーを基準エコーとして採用することで極力高い信号強度が得られるような工夫がなされているが、周波数方向に対しては十分な信号強度が得られない場合がある。例えば、マルチプルアレイコイルのように空間的に不均一な感度分布を持った受信コイルを用いて撮像する場合には、局所的に信号強度が近い場所が存在するため、その領域における基準エコー間の位相差に大きな乱れが生じる可能性があり、それによりストリークアーチファクトが発生する。 The technique of Patent Document 1 is devised so that the highest signal intensity can be obtained by adopting the echo having the highest signal intensity in the echo train direction as the reference echo, but it is sufficient for the frequency direction. Signal strength may not be obtained. For example, when imaging using a receiving coil having a spatially nonuniform sensitivity distribution such as a multiple array coil, there is a place where the signal intensity is locally close, so between reference echoes in that area Large disturbances in the phase difference can occur, which causes streak artifacts.
一方、特許文献２に記載された技術は、信号強度が低く、位相情報の精度が低いデータを位相アンラップ処理から除外するものであり、精度の高いアンラップ処理を行うことができるが、位相アンラップ処理する際に、２π×ＮのＮを検索するステップや加算又は減算かを判定するステップ等が必須であり、位相アンラップ処理されない領域（島領域と島領域との間）については、評価関数を用いた評価を必要とし、複雑な処理を要する。 On the other hand, the technique described in Patent Document 2 excludes data with low signal strength and low phase information accuracy from phase unwrap processing, and can perform highly accurate unwrap processing. In this case, a step of searching for N of 2π × N, a step of determining whether to add or subtract, and the like are essential, and an evaluation function is used for a region that is not subjected to phase unwrapping (between the island region and the island region). Evaluation, and complicated processing is required.
上記課題を解決するため、本発明のＭＲＩ装置は、エコープラナー計測によって取得したエコーデータを補正するための補正用データを、前計測データの奇エコーと偶数エコーとの位相差情報をフィッティンングして求める際に、フィッティングを信号強度の比較的低いデータ領域に限定的に行い、フィッティイング誤差の発生を抑制する。 In order to solve the above problem, the MRI apparatus of the present invention fits correction data for correcting echo data acquired by echo planar measurement with phase difference information between odd echoes and even echoes of previous measurement data. In this case, the fitting is limited to a data area having a relatively low signal intensity to suppress the occurrence of a fitting error.
また本発明のＭＲＩ装置は、奇数エコー及び偶数エコーそれぞれを位相エンコード方向に位相累積する際の基準エコーについて、奇・偶数エコー間の位相差についても上記限定されたフィッティングを行い、基準エコー間の位相乱れに起因するアーチファクトの発生を抑制する。 Further, the MRI apparatus of the present invention performs the above-mentioned limited fitting for the reference echo when the odd-numbered echo and the even-numbered echo are accumulated in the phase encoding direction, and the phase difference between the odd-numbered and even-numbered echoes. Suppresses the occurrence of artifacts due to phase disturbance.
本発明の位相アンラップ処理方法は、隣り合う点の位相差を単位ベクトルに変換し、位相差として再計算する。これにより、もとの位相差に±２π×Ｎ（Ｎ＝０，１，２・・・）を加算して最小値を求める計算と同等な処理を簡易に行うことができる。 The phase unwrap processing method of the present invention converts the phase difference between adjacent points into a unit vector and recalculates it as a phase difference. As a result, it is possible to easily perform a process equivalent to a calculation for obtaining the minimum value by adding ± 2π × N (N = 0, 1, 2,...) To the original phase difference.
即ち、本発明のＭＲＩ装置は、検査対象の核磁気共鳴により発生するエコー信号を取得する撮像部と、前記撮像部が取得したエコー信号を処理し、核磁気共鳴画像を作成する画像処理部とを備え、前記画像処理部が処理するエコー信号は、第１の計測（前計測）で取得した第１計測データと、第２の計測(本計測)で取得した第２計測データとを含み、且つ第１計測データ及び第２計測データは、それぞれ、異なる極性の読出し傾斜磁場を用いて取得した第１群のエコーデータ（奇数エコーデータ）と第２群のエコーデータ（偶数エコーデータ）を含み、前記画像処理部は、前記第１計測データを用いて前記第２計測データを補正する補正手段を備え、前記補正手段は、前記第１計測データの第１群のエコーデータと第２群のエコーデータとの位相差分データを周波数方向に連続する位相差分データに変換して補正用データを作成し、その際、信号強度が閾値以下の周波数方向のデータ点または領域のみを予め求めたフィッティングデータで置換する。 That is, the MRI apparatus of the present invention includes an imaging unit that acquires an echo signal generated by nuclear magnetic resonance to be examined, an image processing unit that processes the echo signal acquired by the imaging unit and creates a nuclear magnetic resonance image, and The echo signal processed by the image processing unit includes first measurement data acquired in the first measurement (pre-measurement) and second measurement data acquired in the second measurement (main measurement), The first measurement data and the second measurement data include first group echo data (odd echo data) and second group echo data (even echo data) acquired using readout gradient magnetic fields having different polarities, respectively. The image processing unit includes a correction unit that corrects the second measurement data using the first measurement data, and the correction unit includes the first group of echo data and the second group of the first measurement data. With echo data Create a correction data by converting the phase difference data for continuous retardation amount data in the frequency direction, whereby the substitution at the fitting data signal intensity obtained in advance only the data points or regions of the following frequency-side threshold.
本発明のＭＲＩ装置において、前記補正手段は、第１群及び第２群のエコーデータのうち、閾値以上のデータ点を選択し、選択されなかったデータ点または領域によって隔てられたデータ点の領域（島領域）毎に、位相差分を周波数方向に連続にする処理を行い、隣接する島領域と不連続な点或いは領域によって隔てられた島領域について、当該島領域の端部の位相値を、前記隣接する島領域から外挿によって予測される目標値と実際の位相値との差異が最小にするように決定する。 In the MRI apparatus of the present invention, the correction means selects a data point that is equal to or greater than a threshold value from the echo data of the first group and the second group, and an area of data points separated by an unselected data point or area For each (island area), perform processing to make the phase difference continuous in the frequency direction, and for the island area separated from the adjacent island area by a discontinuous point or area, the phase value at the end of the island area, Determination is made so that the difference between the target value predicted by extrapolation from the adjacent island region and the actual phase value is minimized.
また本発明の位相アンラップ方法は、位相の主値回りを生じているデータに対し、主値回りを除去する方法であり、アンラップ方向の先端にあるデータ点の位相値（第１位相値）とそれに隣接するデータ点の位相値（第２位相値）の位相差が±２πを超えるときに、前記第１位相値と前記第２位相値との位相差を複素数に変換するステップと、前記複素数の実部と虚部の値から位相値を算出するステップと、前記算出された位相値を前記第１位相値に加算した値を、第２位相値に置き換えるステップと、を含む。 Further, the phase unwrapping method of the present invention is a method for removing around the main value from the data having the phase around the main value, and the phase value (first phase value) of the data point at the tip in the unwrapping direction Converting the phase difference between the first phase value and the second phase value into a complex number when the phase difference between the phase values (second phase values) of adjacent data points exceeds ± 2π; and the complex number Calculating a phase value from the real part value and the imaginary part value, and replacing a value obtained by adding the calculated phase value to the first phase value with a second phase value.
本発明のＭＲＩ装置によれば、ＥＰＩデータの補正用データを前計測によって得る際に、前計測エコーデータの周波数方向の位相フィッティングを信号値の弱い領域等に限定することにより、フィッティング誤差によるストリークアーチファクトが低減されたＭＲ画像を得ることができる。 According to the MRI apparatus of the present invention, when obtaining correction data of EPI data by pre-measurement, by limiting the phase fitting of the pre-measurement echo data in the frequency direction to a region having a weak signal value or the like, a streak due to fitting error is obtained. An MR image with reduced artifacts can be obtained.
また本発明のＭＲＩ装置によれば、奇数エコーと偶数エコーの基準となるエコー間の位相差に対してもフィッティング処理を加えることで、従来よりもアーチファクトを高精度に低減した画像を得ることができる。 In addition, according to the MRI apparatus of the present invention, an image with reduced artifacts can be obtained with higher accuracy than in the past by applying a fitting process to the phase difference between the echoes that are the reference for odd and even echoes. it can.
さらに本発明によれば、ＭＲＩの基本技術である位相アンラップ方法として、精度が高く且つ従来の位相アンラップ方法に比べ簡便は位相アンラップ方法が提供される。 Furthermore, according to the present invention, as a phase unwrapping method that is a basic technique of MRI, a phase unwrapping method with high accuracy and simpler than the conventional phase unwrapping method is provided.
以下、添付図面を参照して本発明のＭＲＩ装置の好ましい実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the MRI apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明を適用するＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、静磁場発生系１１、傾斜磁場発生系１２、送信系１３、受信系１４、シーケンサ１５、再構成演算部（画像処理部）１６、制御系１７および表示部（ディスプレイ）１８を備え、また図示しない操作部を備えている。主として、静磁場発生系１１、傾斜磁場発生系１２、送信系１３、受信系１４及びシーケンサ１５が、本発明における撮像部の機能を担っている。 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an MRI apparatus to which the present invention is applied. This MRI apparatus includes a static magnetic field generation system 11, a gradient magnetic field generation system 12, a transmission system 13, a reception system 14, a sequencer 15, a reconstruction calculation unit (image processing unit) 16, a control system 17, and a display unit (display) 18. And an operation unit (not shown). Mainly, the static magnetic field generation system 11, the gradient magnetic field generation system 12, the transmission system 13, the reception system 14, and the sequencer 15 are responsible for the function of the imaging unit in the present invention.
静磁場発生系１１は、永久磁石、常電導磁石または超電導磁石のいずれかからなり、被検体１０が置かれる空間に均一な静磁場を発生させる。静磁場の方向は、通常、被検体１０の体軸方向または被検体１０の体軸と直交する方向である。 The static magnetic field generation system 11 includes any one of a permanent magnet, a normal conducting magnet, and a superconducting magnet, and generates a uniform static magnetic field in a space where the subject 10 is placed. The direction of the static magnetic field is usually the body axis direction of the subject 10 or the direction orthogonal to the body axis of the subject 10.
傾斜磁場発生系１２は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル１２１と、これらの各々のコイルを磁化させる傾斜磁場電源１２２とからなり、シーケンサ１５からの命令に従って傾斜磁場電源１２２の各々のコイルを磁化させることによりＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の傾斜磁場Ｇｓ、Ｇｐ、Ｇｆを被検体１０に印加する。この傾斜磁場の加え方により、被検体１０の撮影断面が設定される。 The gradient magnetic field generation system 12 includes a gradient magnetic field coil 121 wound in three axial directions of X, Y, and Z, and a gradient magnetic field power source 122 that magnetizes each of these coils. By magnetizing each coil of the power supply 122, gradient magnetic fields Gs, Gp, and Gf in three axial directions of X, Y, and Z are applied to the subject 10. The imaging cross section of the subject 10 is set depending on how the gradient magnetic field is applied.
送信系１３は、高周波発振器１３１、変調器１３２、高周波増幅器１３３及び高周波照射コイル１３４とからなり、傾斜磁場発生系１２で設定された被検体１０の断面を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために、高周波発振器１３１から出力されたＲＦパルスを高周波増幅器１３３で増幅した後に、被検体１０に近接して設置された高周波照射コイル１３４に供給して被検体１０に照射する。 The transmission system 13 includes a high-frequency oscillator 131, a modulator 132, a high-frequency amplifier 133, and a high-frequency irradiation coil 134, and performs nuclear magnetic resonance on atomic nuclei constituting the cross section of the subject 10 set in the gradient magnetic field generation system 12. In order to cause this, the RF pulse output from the high-frequency oscillator 131 is amplified by the high-frequency amplifier 133 and then supplied to the high-frequency irradiation coil 134 installed in the vicinity of the subject 10 to irradiate the subject 10.
受信系１４は、高周波受信コイル１４１、受信回路１４２及びアナログ／ディジタル（以下「Ａ／Ｄ」という）変換器１４３からなり、送信系１３の高周波照射コイル１３４から照射された電磁波による被検体１０の原子核の核磁気共鳴によるＮＭＲ信号であるエコー信号を、被検体１０に近接して配置された高周波受信コイル１４１で検出し、受信回路１４２を介してＡ／Ｄ変換器１４３に入力し、ディジタル信号に変換して、さらにシーケンサ１５からの命令によるタイミングでサンプリングされたデータ（以下「サンプリングデータ」という）として、再構成演算部１６に送る。 The receiving system 14 includes a high-frequency receiving coil 141, a receiving circuit 142, and an analog / digital (hereinafter referred to as “A / D”) converter 143. The receiving system 14 includes an electromagnetic wave irradiated from the high-frequency irradiation coil 134 of the transmitting system 13. An echo signal, which is an NMR signal by nuclear magnetic resonance of an atomic nucleus, is detected by a high-frequency receiving coil 141 disposed in the vicinity of the subject 10 and input to an A / D converter 143 via a receiving circuit 142, and a digital signal And is sent to the reconstruction calculation unit 16 as data sampled at a timing according to a command from the sequencer 15 (hereinafter referred to as “sampling data”).
制御系１７は、シーケンサ１５に指令を送り、シーケンサに設定された所定のパルスシーケンスに従い、上述した傾斜磁場発生系１２、送信系１３および受信系１４を制御するとともに、再構成演算部１６の動作を制御する。パルスシーケンスは、撮像方法によって種々のものがあり、それらはプログラム化されて制御系１７に格納されている。本実施形態のＭＲＩ装置では、ＥＰＩ系のパルスシーケンスを備えている。 The control system 17 sends a command to the sequencer 15 and controls the gradient magnetic field generation system 12, the transmission system 13 and the reception system 14 according to a predetermined pulse sequence set in the sequencer, and the operation of the reconstruction calculation unit 16 To control. There are various pulse sequences depending on the imaging method, and they are programmed and stored in the control system 17. The MRI apparatus of this embodiment includes an EPI-based pulse sequence.
再構成演算部１６は、サンプリングデータにフーリエ変換などの各種演算を行なうとともに、後述する位相変化や補正用データの算出、補正用データを用いた補正などを行なう。再構成演算部１６で再構成された画像は、表示部（ディスプレイ）１８に表示される。 The reconstruction calculation unit 16 performs various calculations such as Fourier transform on the sampling data, and calculates a phase change and correction data, which will be described later, and correction using the correction data. The image reconstructed by the reconstruction computation unit 16 is displayed on a display unit (display) 18.
次に上記構成におけるＭＲＩ装置の動作を説明する。図２に、動作の手順を示す。
本実施の形態のＭＲＩ装置では、画像化するエコー信号を計測する本計測（ステップ220）と、本計測とは別に実行される前計測（ステップ210）を実行する。ここでは、ステップ210の計測を「前計測」と呼んでいるが、前計測を実行するタイミングは、本計測の前と後のいずれでもよい。
Next, the operation of the MRI apparatus having the above configuration will be described. FIG. 2 shows an operation procedure.
In the MRI apparatus of the present embodiment, a main measurement (step 220) for measuring an echo signal to be imaged and a pre-measurement (step 210) executed separately from the main measurement are performed. Here, the measurement in step 210 is called “pre-measurement”, but the timing for executing the pre-measurement may be before or after the main measurement.
本計測では、マルチエコー撮像によるパルスシーケンスを実行し、本計測によって得られたエコー信号（本計測エコー）３０を、前計測によって得られたエコー信号（前計測エコー）２０を用いて補正し（ステップ222）、画像化する（ステップ223）。本計測エコー３０の補正は、本計測エコー３０および前計測エコー２０をそれぞれ周波数方向にフーリエ変換（ステップ211、221）し、ｘ−ｋｙデータとし、差分することにより行なう。 In this measurement, a pulse sequence by multi-echo imaging is executed, and the echo signal (main measurement echo) 30 obtained by the main measurement is corrected using the echo signal (pre-measurement echo) 20 obtained by the previous measurement ( Step 222), and imaging (Step 223). The main measurement echo 30 is corrected by Fourier transforming the main measurement echo 30 and the previous measurement echo 20 in the frequency direction (steps 211 and 221), respectively, to obtain x-ky data and making a difference.
前計測エコー２０を補正用データとして補正に供するに際し、奇数エコー２１と偶数エコー２２に分けて、それぞれの差分（位相差分）を周波数方向フィッティングし、エコートレイン方向に位相累積することにより、前計測エコーに２次的に混入する位相ノイズを除去するとともに時間変動を含む位相変化を反映した補正用データを得る。以下、各ステップの詳細を説明する。 When the pre-measurement echo 20 is subjected to correction as correction data, the pre-measurement is performed by dividing the odd-numbered echo 21 and the even-numbered echo 22 into the odd-numbered echo 21 and the even-numbered echo 22 and fitting each difference (phase difference) in the frequency direction. Phase noise that is secondarily mixed in the echo is removed, and correction data that reflects the phase change including time fluctuation is obtained. Details of each step will be described below.
＜計測ステップ＞
本計測（ステップ220）及び前計測（ステップ210）では、シングルショット又はマルチショットＥＰＩシーケンスにより、1回の励起で複数のエコー信号を計測する。図３及び図４に、本計測および前計測で用いられるパルスシーケンスの一例を示す。これらパルスシーケンスは公知のSpin Echo系ＥＰＩシーケンスであり、簡単に説明する。
<Measurement step>
In the main measurement (step 220) and the previous measurement (step 210), a plurality of echo signals are measured with one excitation by a single shot or multi-shot EPI sequence. 3 and 4 show an example of a pulse sequence used in the main measurement and the previous measurement. These pulse sequences are known Spin Echo EPI sequences and will be briefly described.
まず検知する磁化を含む被検体にＲＦパルス301を照射すると同時にスライスを選択する傾斜磁場パルス302を印加し、画像化するスライスを選択後、前記傾斜磁場パルスによる位相分散を収束させるためのリフォーカス傾斜磁場パルス303を印加する。次いで、スピンエコーを生成するために１８０度ＲＦパルス305と２番目のスライス選択用の傾斜磁場パルス304、およびその前後に磁化の位相を分散させるためのクラッシャー傾斜磁場パルス（304、307）を印加する。 First, an RF pulse 301 is applied to the subject including the magnetization to be detected, and at the same time, a gradient magnetic field pulse 302 for selecting a slice is applied. After selecting a slice to be imaged, refocusing is performed to converge phase dispersion due to the gradient magnetic field pulse. A gradient magnetic field pulse 303 is applied. Next, a 180-degree RF pulse 305 and a second slice selection gradient magnetic field pulse 304 to generate a spin echo, and a crusher gradient magnetic field pulse (304, 307) to disperse the magnetization phase before and after that are applied. To do.
その後、周波数エンコード傾斜磁場のオフセットを与えるパルス309を印加した後、連続して反転する周波数エンコード傾斜磁場パルス311を印加し、反転する周波数エンコード傾斜磁場311の各周期内でエコー信号313が時系列的に発生するので、これをA/Dの時間範囲(312)の間おのおのサンプリングし時系列データを得る。反転する周波数エンコード傾斜磁場311の強度、印加タイミング、A/Dの時間範囲(312)は、本計測シーケンスと前計測と同じである。しかし、図３に示す本計測シーケンスでは、各エコー信号313に位相エンコードするための傾斜磁場パルス308、310が印加されるのに対し、図４に示す前計測シーケンスでは、位相エンコードは用いない。 Then, after applying a pulse 309 that gives an offset of the frequency encoding gradient magnetic field, a frequency encoding gradient magnetic field pulse 311 that is continuously inverted is applied, and the echo signal 313 is time-sequentially within each period of the frequency encoding gradient magnetic field 311 that is inverted. Therefore, this is sampled during the A / D time range (312) to obtain time-series data. The intensity of the frequency encoding gradient magnetic field 311 to be reversed, the application timing, and the A / D time range (312) are the same as those in the present measurement sequence and the previous measurement. However, in the main measurement sequence shown in FIG. 3, gradient magnetic field pulses 308 and 310 for phase encoding are applied to each echo signal 313, whereas in the pre-measurement sequence shown in FIG. 4, phase encoding is not used.
シングルショットシーケンスの場合には、図示する繰り返し単位314を１回で、マルチショットシーケンスであれば、繰り返し単位314を複数回繰り返して、それぞれｋ空間全体を埋めるデータを取得する。1回の繰り返し単位で取得する複数のエコーをエコートレインと言い、奇数番目に取得されるエコーを奇数エコー、偶数番目に取得されるエコーを偶数エコーという。 In the case of a single shot sequence, the repeating unit 314 shown in the figure is performed once, and in the case of a multi-shot sequence, the repeating unit 314 is repeated a plurality of times to acquire data that fills the entire k space. A plurality of echoes acquired in one repeat unit is called an echo train, an odd-numbered echo is called an odd-numbered echo, and an even-numbered echo is called an even-numbered echo.
このような計測をスライス傾斜磁場（302,306）を異ならせて行い、複数のスライスのデータを取得する。スライス数は特に限定されるものではないが、本実施の形態では、少なくとも前計測において、複数のスライスのデータを取得することが望ましい。複数のスライスのデータを利用することにより、より精度の高い補正用データを作成することができる。 Such measurement is performed with different slice gradient magnetic fields (302, 306) to acquire data of a plurality of slices. Although the number of slices is not particularly limited, in the present embodiment, it is desirable to acquire data of a plurality of slices at least in the previous measurement. By using data of a plurality of slices, correction data with higher accuracy can be created.
このようなＥＰＩを基本とする計測シーケンスでは、周波数エンコード傾斜磁場の印加タイミングおよびサンプリング時間の誤差があると、エコーのピークがｋ空間中央（ｋｙ軸）に対してずれる。ずれる方向が、奇数エコーと偶数エコーとでは反対になるため、Ｎ/２アーチファクトを生じる。また位相エンコード方向のオフセットに誤差があると、エコーのピークのｋｙ軸からのずれが、エコー番号が大きくなるほど拡大する。以下の処理では、前計測エコーから、エコーのピークのずれに対応する位相情報（補正用データ）を得て、本計測エコーのピークずれを解消する。 In such a measurement sequence based on EPI, if there is an error in the application timing of the frequency encoding gradient magnetic field and the sampling time, the peak of the echo is shifted from the center of the k space (ky axis). The direction of deviation is opposite for odd and even echoes, resulting in N / 2 artifacts. If there is an error in the offset in the phase encoding direction, the deviation of the echo peak from the ky axis increases as the echo number increases. In the following processing, phase information (correction data) corresponding to the peak shift of the echo is obtained from the previous measurement echo, and the peak shift of the main measurement echo is eliminated.
＜周波数方向フーリエ変換（ステップ211、221）＞
本計測および前計測で得られたエコー信号２０、３０をそれぞれ周波数方向にフーリエ変換し、ｘ−ｋｙデータとする。周波数方向のフーリエ変換は、計測空間（ｋｘ−ｋｙ空間）におけるエコー信号のピークずれを、ｘ−ｋｙ空間上で位相補正するために行われる。即ち、計測空間におけるエコー信号のピークずれは、フーリエ変換後の空間（ｘ−ｋｙ空間）での位相変化に対応するので、前計測のｘ−ｋｙデータから求めた位相変化を用いて、ｘ−ｋｙ空間上で本計測データの位相を補正することにより、本計測データのピークずれが補正される。
<Frequency direction Fourier transform (steps 211 and 221)>
The echo signals 20 and 30 obtained in the main measurement and the previous measurement are each Fourier-transformed in the frequency direction to obtain x-ky data. The Fourier transform in the frequency direction is performed to correct the phase of the peak shift of the echo signal in the measurement space (kx-ky space) on the x-ky space. That is, since the peak shift of the echo signal in the measurement space corresponds to the phase change in the space after Fourier transform (x-ky space), the phase change obtained from the x-ky data of the previous measurement is used. By correcting the phase of the main measurement data in the ky space, the peak shift of the main measurement data is corrected.
＜補正用データの作成＞
前計測エコーをフーリエ変換した後のｘ−ｋｙデータ（以下、エコーデータという）を、奇数エコーと偶数エコーに分けて、それぞれについて補正用データを得る。以下、奇数エコーと偶数エコー各処理の詳細を説明する。
<Creation of correction data>
The x-ky data (hereinafter referred to as echo data) after Fourier transform of the pre-measurement echo is divided into odd and even echoes, and correction data is obtained for each. The details of the odd-numbered echo and even-numbered echo processing will be described below.
＜奇数エコーデータの処理＞
奇数エコー間の位相差分を求める。奇数エコー間或いは偶数エコー間で位相差分した場合、周波数エンコード傾斜磁場の印加タイミングとサンプリング時間の誤差はキャンセルされるので、位相エンコード方向のオフセット誤差のみが位相差分として求められる。この位相差分は、周波数方向に直線となるものであり、位相差分後の前計測データをフィッティングすることにより求められる。
<Processing of odd-numbered echo data>
Find the phase difference between the odd echoes. When the phase difference is generated between odd-numbered echoes or even-numbered echoes, the error between the application timing of the frequency encoding gradient magnetic field and the sampling time is canceled, so that only the offset error in the phase encoding direction is obtained as the phase difference. This phase difference is a straight line in the frequency direction, and is obtained by fitting the previous measurement data after the phase difference.
具体的には、エコートレインを構成する複数のエコーのうち、２つのエコーデータ、例えばエコートレインの１番目のエコーと３番目のエコーとの位相差分を取る。位相差分処理を行うエコーの一方は、エコートレインのうち最も信号強度が高いＴＥの位置のエコーを用いることが好ましい。このようなエコーは、後述する位相累積処理を開始する基準エコーとなる。 Specifically, the phase difference between two echo data, for example, the first echo and the third echo of the echo train is taken out of the plurality of echoes constituting the echo train. It is preferable to use an echo at the position of TE having the highest signal intensity in the echo train as one of the echoes for performing the phase difference processing. Such an echo serves as a reference echo for starting a phase accumulation process described later.
＜＜閾値処理（ステップ212）＞＞
２つの奇数エコー間で位相差分する際に、信号強度が低く位相値の信頼性が低いデータをフィッティングに用いないために、エコーデータから信号強度が低いデータを除外する。除外するデータは、所定の閾値以下、例えば対象とするエコーデータの最大振幅値に対して所定の比率（例えば２０％）以下のデータとする。閾値Thresholdは次式（１）で表わされる。
（数１）
Threshold=Signalmax×０．２ （１）
ここで、Signalmaxはエコーデータ内の最大振幅値を意味する。
<< Threshold processing (step 212) >>
When phase difference is made between two odd-numbered echoes, data with low signal intensity and low phase value reliability are not used for fitting, so data with low signal intensity is excluded from echo data. The data to be excluded is data that is equal to or less than a predetermined threshold, for example, equal to or less than a predetermined ratio (for example, 20%) with respect to the maximum amplitude value of target echo data. The threshold value Threshold is expressed by the following equation (1).
(Equation 1)
Threshold = Signal max × 0.2 (1)
Here, Signal max means the maximum amplitude value in the echo data.
＜＜周波数方向のフィッティング（ステップ213）＞＞
次に２つのエコーデータを位相差分したデータに対し、周波数方向のフィッティングを行う。フィッティングは、最小二乗法等の公知の手法を用いることができ、式（２）で表わされる一次関数と実際の各データ点における位相差との差が最小となるように、式（３）及び（４）により、式（２）の係数ａ、ｂを求める。
<< Frequency fitting (Step 213) >>
Next, fitting in the frequency direction is performed on the data obtained by phase difference between the two echo data. For the fitting, a known method such as a least square method can be used, and Equation (3) and Equation (3) are used so that the difference between the linear function represented by Equation (2) and the phase difference at each actual data point is minimized. From (4), the coefficients a and b of Expression (2) are obtained.
なお、フィッティングに先立ち、位相の主値回りを除去するための位相アンラップ処理を行う。具体的には、隣合うデータ点の位相差を順次検索し、一つのデータ点の位相と次のデータ点の位相との差が２πを超えたときに、次のデータ点の位相に±２π×Ｎを加算する処理を行う。位相アンラップ処理は、一般的な手法を用いてもよいし、後述する簡易アンラップ処理を行ってもよい。 Prior to the fitting, a phase unwrapping process for removing around the main phase value is performed. Specifically, the phase difference between adjacent data points is sequentially searched, and when the difference between the phase of one data point and the next data point exceeds 2π, the phase of the next data point is ± 2π. A process of adding × N is performed. For the phase unwrapping process, a general method may be used, or a simple unwrapping process described later may be performed.
奇数エコー間の位相差分は、２つのエコーから求めることができるが、２つのエコーのみを用いるのではなく、複数の奇数エコー間で式（２）の係数を求めて、これを平均することが望ましい。
またマルチスライス計測の場合には、スライス毎に奇数エコー間の位相差分を求めて、これを平均してもよいし、特許文献１に記載されるように、スライスの信号を合成した後、エコー間の位相差分を求めてもよい。
The phase difference between odd-numbered echoes can be obtained from two echoes, but instead of using only two echoes, the coefficient of equation (2) is obtained between a plurality of odd-numbered echoes and averaged. desirable.
In the case of multi-slice measurement, a phase difference between odd-numbered echoes may be obtained for each slice and averaged, or as described in Patent Document 1, after combining slice signals, A phase difference between them may be obtained.
＜＜位相累積（ステップ217）＞＞
２つのエコーデータ間の位相差は、位相エンコード方向のオフセット誤差に対応し、位相エンコード方向のオフセット誤差はエコートレイン方向に蓄積されるものである。そこで、上記フィッティングステップで求めた位相差を、エコートレイン方向に位相累積する。具体的には、位相累積を開始する基準となるエコーをエコートレインの（２×Ｂ+１）番目のエコーであるとすると、位相累積後の（２×ｉ+１）番目のエコーの位相変化Ｐは、次式（５）で表わされる。
<< Phase accumulation (step 217) >>
The phase difference between the two echo data corresponds to the offset error in the phase encoding direction, and the offset error in the phase encoding direction is accumulated in the echo train direction. Therefore, the phase difference obtained in the fitting step is accumulated in the echo train direction. Specifically, assuming that the echo as a reference for starting phase accumulation is the (2 × B + 1) -th echo of echo train, the phase change of the (2 × i + 1) -th echo after phase accumulation P is represented by the following formula (5).
（数３）
P(x,2×i+1)=P(x,2×B+1)+ Difｏ(x)×(i-B) （５）
(Equation 3)
P (x, 2 × i + 1) = P (x, 2 × B + 1) + Dif o (x) × (iB) (5)
以上の各ステップ211〜213、217により、エコートレインを構成する各奇数エコーについて、ピークを揃えるための補正用データが得られたことになる。 Through the above steps 211 to 213 and 217, correction data for aligning peaks is obtained for each odd-numbered echo constituting the echo train.
＜偶数エコーデータの処理＞
偶数エコーデータ２２については、周波数エンコード傾斜磁場の印加タイミングおよびサンプリング時間の誤差と、位相エンコード方向のオフセット誤差とを同時に補正するために、まず奇数エコーとの位相差分を行い（ステップ214）、位相差分データについて周波数方向のフィッティングを行う（ステップ230）。奇数エコーと偶数エコーとの位相差分も、理論的には一次直線でフィッティングできるものであるが、奇数エコー間或いは偶数エコー間の位相差分が小さい値の範囲に留まるのに対し、スケール（値が変化する範囲）が大きくなるため、適切な位相アンラップ処理を行えない可能性があり、単純な一次フィッティングを行った場合、フィッティング誤差が生じる可能性が高まる。
<Even number echo data processing>
For the even echo data 22, first, a phase difference from the odd echo is performed (step 214) in order to simultaneously correct the error in the application timing and sampling time of the frequency encode gradient magnetic field and the offset error in the phase encode direction (step 214). The difference data is fitted in the frequency direction (step 230). The phase difference between odd and even echoes can theoretically be fitted with a linear line, but the phase difference between odd or even echoes remains in the range of small values, whereas the scale (value is Therefore, there is a possibility that an appropriate phase unwrapping process cannot be performed. When a simple primary fitting is performed, a possibility that a fitting error is generated increases.
そこで偶数エコーデータ（奇数エコーとの位相差分データ）の処理ステップ230では、奇数エコー間の処理とは異なる位相アンラップ処理と限定されたフィッティングを行う。以下、ステップ230の処理の詳細を、図５を参照して説明する。図５は、ステップ230内の処理を示すフローである。 Therefore, in the processing step 230 of even-numbered echo data (phase difference data with odd-numbered echoes), phase unwrap processing different from the processing between odd-numbered echoes and limited fitting are performed. Details of the processing in step 230 will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the processing in step 230.
＜＜閾値処理（ステップ231）＞＞
まず、奇数エコーデータに対する閾値処理212と同様に、エコーデータの振幅値に対して閾値（例えば最大振幅値の２０％）を設定し、それ以下の周波数方向の点は、これ以降のステップから除外する（ステップ231）。
<< Threshold processing (step 231) >>
First, similarly to the threshold value processing 212 for odd-numbered echo data, a threshold value (for example, 20% of the maximum amplitude value) is set for the amplitude value of the echo data, and points below the frequency direction are excluded from the subsequent steps. (Step 231).
図６に、閾値処理前後のエコーデータを示す。図６（ａ）、（ｃ）は閾値処理前のエコーデータの振幅及び位相、図６（ｂ）、（ｄ）は閾値処理後のエコーデータの振幅及び位相である。図示するように、最大振幅の２０％以下のデータは、位相がゼロであるとして扱う。図６（ｄ）からもわかるように、エコー信号位相値は主値（−π〜＋πの間）の範囲で回転するため、周波数方向の位相変化を一次の線形変化にするために、主値回りを取り除く処理（位相アンラップ処理）が必要となる。 FIG. 6 shows echo data before and after threshold processing. 6A and 6C show the amplitude and phase of echo data before threshold processing, and FIGS. 6B and 6D show the amplitude and phase of echo data after threshold processing. As shown in the figure, data with 20% or less of the maximum amplitude is treated as having a phase of zero. As can be seen from FIG. 6 (d), the echo signal phase value rotates in the range of the main value (between −π to + π). Processing to remove the surroundings (phase unwrapping processing) is required.
＜＜第１位相アンラップ処理（ステップ232）＞＞
位相アンラップは、主値回りが生じる点で本来の位相変化よりも±２πの変化が生じることを利用して、隣り合う点同士で位相差が十分に小さくなるよう、±２π加算する処理を行う。しかし、本実施形態では、±２π加算するのではなく、位相差を単位ベクトルに変換することで、位相差を−π〜＋πの間の主値内に納める簡易な位相アンラップ処理を行う。
<< First Phase Unwrap Process (Step 232) >>
Phase unwrap is performed by adding ± 2π so that the phase difference between adjacent points becomes sufficiently small by utilizing the fact that ± 2π changes from the original phase change at the point where the main value occurs. . However, in this embodiment, instead of adding ± 2π, the phase difference is converted into a unit vector, thereby performing a simple phase unwrapping process in which the phase difference falls within a main value between −π and + π.
具体的には、隣り合うデータ点の位相θn、θn-1の差分が−π〜＋πの間に入らない場合には、この差分を、式（６）、（７）に示すように、複素数（実部・虚部）に変換する。この実部と虚部のデータを用いて、式（８）にて位相値Δθを算出する。この位相値Δθを、一方のデータ点の位相θｎに加算し（式（９））、それに隣接するデータ点の位相θｎ+1を求める。これにより、θｎとθｎ+1間の±２πの変化を除去できる。
この位相アンラップ処理は、±２π×Ｎの位相をＮを変えながら適当に加えて、目標位相との誤差が最も小さくなるＮを探索する処理を必要とする技術（特許文献２に記載された処理）に比べ、簡便な演算処理といえる。 This phase unwrapping process is a technique that requires a process of searching for N with the smallest error from the target phase by appropriately adding a phase of ± 2π × N while changing N (the process described in Patent Document 2). It can be said that it is a simple arithmetic processing compared with ().
ステップ232の位相アンラップ処理前後の位相データを図７に示す。図７（a）に示した主値内で回転する位相は、位相アンラップ処理によって、図７（b）に示すような本来の１次の線形な変化に戻すことができる。ただし、これら位相データは、ステップ231の閾値処理を行うことによって、処理から除外されたデータ点或いはデータ点の領域（除外領域）が存在するため、位相が連続しているデータ点の領域が除外領域によって隔てられる可能性がある。「位相が連続している」とは位相飛びがないことを意味し、この位相が連続しているデータ点の領域を「島領域」と呼ぶ。これら島領域が離れて存在する場合、位相アンラップ処理の対象となる隣り合う点の距離が離れることになり、正しく位相アンラップ処理を行えない場合がある。 FIG. 7 shows the phase data before and after the phase unwrapping process in Step 232. The phase rotated within the main value shown in FIG. 7A can be returned to the original linear change as shown in FIG. 7B by the phase unwrapping process. However, since the phase data includes a data point or data point area (exclusion area) excluded from the processing by performing the threshold processing in step 231, the data point area where the phases are continuous is excluded. May be separated by region. “Phase is continuous” means that there is no phase jump, and a region of data points where this phase is continuous is called an “island region”. When these island regions exist apart from each other, the distance between adjacent points to be subjected to the phase unwrapping process increases, and the phase unwrapping process may not be performed correctly.
例えば、図８に示す４つの島（島１〜島４）で構成されたデータの場合、小さな島々で構成される左から２番目の島２の右端の点における位相値と、左から３番目の島３の左端の点における位相値の差は、−π〜＋πの範囲の間に収まるため、上述した簡易アンラップ処理では、そのままの位相になるが、本来は−２π加算しなければならない。このように、本来隣接する点の位相データがないと連続性が確認できない。そこで、位相の連続性を持たせるための第２の位相アンラップ処理を行う。 For example, in the case of data composed of four islands (islands 1 to 4) shown in FIG. 8, the phase value at the rightmost point of the second island 2 from the left composed of small islands and the third from the left Since the phase value difference at the leftmost point of the island 3 falls within the range of −π to + π, in the above-described simple unwrapping process, the phase remains as it is, but originally −2π must be added. Thus, continuity cannot be confirmed without the phase data of adjacent points. Therefore, a second phase unwrapping process for providing phase continuity is performed.
＜＜第２の位相アンラップ処理（ステップ233〜235）＞＞
第２の位相アンラップ処理を行うために、まず複数の島のうち、連続するデータ点の数が最も多い最大島の探索する（ステップ233）。次いで、最大島の位相データに対して、最小二乗法を用いたフィッティング処理を行って、近似関数Dif(x)を算出し、その１次の傾きを求める（ステップ234）。最小二乗法を用いたフィッティングは、奇数エコーのフィッティング（ステップ214）で説明した式（２）〜（４）と同様の式を用いることができる。
<< Second Phase Unwrap Process (Steps 233 to 235) >>
In order to perform the second phase unwrapping process, first, a maximum island having the largest number of consecutive data points is searched from among a plurality of islands (step 233). Next, a fitting process using the least square method is performed on the phase data of the maximum island to calculate an approximate function Dif (x), and a primary gradient thereof is obtained (step 234). For the fitting using the least square method, the same equations as the equations (2) to (4) described in the odd-echo fitting (step 214) can be used.
上述した最大島の検索と、最大島の位相データを用いたフィッティングの様子を図９に示す。図９（ａ）は、連続するデータ点の点数が最も多い島の位相データを取り出した状態を示し、（ｂ）は（ａ）の位相データを用いて式（３）、（４）によりフィッティングして求めた一次関数（点線）を示す。 FIG. 9 shows the above-described search for the maximum island and the fitting using the phase data of the maximum island. FIG. 9A shows a state in which the phase data of the island having the largest number of consecutive data points is taken out, and FIG. 9B shows the fitting by the formulas (3) and (4) using the phase data of (a). The linear function (dotted line) obtained by
次にステップ234で求めた近似関数の傾きを用いて、島と島との間の位相値に連続性を持たせるための位相アンラップ処理（第２アンラップ処理）を行う（ステップ235）。具体的には、位相データがない（ゼロである）部分によって隔てられた２つの島の隣り合う点となる端部の位相値の一方を、他方の位相値と近似関数の傾きを用いて、位相アンラップ処理する。位相アンラップ処理は、周波数方向に配列するデータ点の左側から開始しても右側開始してもよいが、以下、左側から開始する場合を例に説明する。 Next, using the slope of the approximate function obtained in step 234, a phase unwrap process (second unwrap process) for providing continuity to the phase value between islands is performed (step 235). Specifically, one of the phase values of the end portions that are adjacent points of two islands separated by a portion where there is no phase data (zero) is obtained by using the other phase value and the slope of the approximate function, Perform phase unwrap processing. The phase unwrapping process may be started from the left side or the right side of the data points arranged in the frequency direction. Hereinafter, the case of starting from the left side will be described as an example.
まず２つの島のうち左側の島の右端の位相値と上記近似関数の傾きを用いて、右側の島の左端の位相値の目標値を算出する。目標値とはステップ２３４で求めた１次の位相変化に従えば、隣接する島の左端の点は本来この位相値になるであろう値を意味する。この目標値と実際の位相は大きくずれることはないため、この位相差が−π〜＋πに収まるよう、ステップ２３２の位相アンラプ処理と同様の演算処理を行う。即ち、近似関数から推定した位相目標値θtargetと、島の左端のデータ点の位相値θnとの差分を以下の式（１０）、（１１）で示すように、複素数に変換し、その実部と虚部のデータを用いて式（１２）により位相値Δθを算出する。この位相値Δθを位相目標値に加算し（式（１３））、そのデータ点の位相値とする。 First, the target value of the phase value at the left end of the right island is calculated using the phase value at the right end of the left island of the two islands and the slope of the approximate function. The target value means a value that, if the first-order phase change obtained in step 234 is followed, the leftmost point of the adjacent island will be the phase value. Since the target value and the actual phase do not greatly deviate, the same arithmetic processing as the phase unwrapping processing in step 232 is performed so that the phase difference falls within −π to + π. That is, the difference between the phase target value θtarget estimated from the approximation function and the phase value θn of the leftmost data point of the island is converted into a complex number as shown in the following equations (10) and (11), The phase value Δθ is calculated by the equation (12) using the imaginary part data. This phase value Δθ is added to the phase target value (formula (13)) to obtain the phase value of the data point.
右側の島が、位相値が連続する複数のデータ点からなる場合には、島の各データ点全てに、式（１２）で算出した位相値Δθを、第１位相アンラップ処理後の位相値に加算する。 When the right island is composed of a plurality of data points having continuous phase values, the phase value Δθ calculated by the equation (12) is set to the phase value after the first phase unwrapping process for each data point of the island. to add.
第２アンラップ処理の様子を図１０に示す。図示する例では、検索を左から行い、小さい島からなる島２と、その右側の島３との間でアンラップ処理する場合（ａ）及び島３と島４との間でアンラップ処理する場合（ｂ）を示している。島２と島３との間には、比較的大きいデータ欠落部分があり、最初の位相アンラップ処理（第１アンラップ処理）（ステップ232）では、この間のアンラップ処理が適切に行われていない。そこで島３の左端のデータ点について、ステップで求めたフィッティング関数の傾きから、この点の目標値を求め、実際の位相値との差分を求め、上記式（１０）〜（１３）から算出したΔθを島３の左端の実際の位相値に加算する。島３の全てのデータ点（図では２点）の位相値にも同じΔθを加算する。島３と島４との間でも、同様にして、島３の右端のデータ点の位相値とフィッティング関数の係数から、島４の左端のデータ点の位相値の目標値を算出し、目標値と実際の位相値との差が−π〜＋πの範囲の間に収まるように、Δθを求め加算する（図１０（ｂ））。図１０（ｃ）は、この第２アンラップ処理後の状態を示す図であり、閾値処理によって除去されたデータ点以外の全てのデータ点を通して、位相飛びのない（連続性のある）位相値になっている。 The state of the second unwrapping process is shown in FIG. In the example shown in the figure, the search is performed from the left and unwrapping is performed between the island 2 made of a small island and the island 3 on the right side thereof (a) and when unwrapping is performed between the island 3 and the island 4 ( b). There is a relatively large data missing portion between the island 2 and the island 3, and the unwrapping process between them is not properly performed in the first phase unwrapping process (first unwrapping process) (step 232). Therefore, for the data point at the left end of the island 3, the target value of this point is obtained from the slope of the fitting function obtained in the step, the difference from the actual phase value is obtained, and calculated from the above formulas (10) to (13). Δθ is added to the actual phase value at the left end of the island 3. The same Δθ is also added to the phase values of all the data points on the island 3 (two points in the figure). Similarly, between the island 3 and the island 4, the target value of the phase value of the leftmost data point of the island 4 is calculated from the phase value of the rightmost data point of the island 3 and the coefficient of the fitting function. Δθ is obtained and added so that the difference between the phase value and the actual phase value falls within the range of −π to + π (FIG. 10B). FIG. 10C is a diagram showing the state after the second unwrapping process, and the phase value has no phase skip (continuous) through all the data points other than the data points removed by the threshold process. It has become.
＜＜全データに対するフィッティング（ステップ236）＞＞
第２アンラップ処理を終えた後、除去されたデータ点以外の全てのエコーデータの位相値を用いて、再度最小二乗法を用いてフィッティング処理を行う（ステップ236）。フィッティング処理は、奇数エコーのフィッティングで用いた式と同様の式（１４）〜（１６）を用いて、フィッティング関数を求める。
After finishing the second unwrapping process, the fitting process is performed again using the least square method using the phase values of all echo data other than the removed data points (step 236). In the fitting process, a fitting function is obtained by using equations (14) to (16) similar to the equations used for odd-echo fitting.
このフィッティング関数から算出される各データ点の位相値（フィッティングデータ）を、そのまま、補正用に用いることも可能であるが、本実施形態では、フィッティングデータを信号強度に応じて制限して使用し、フィッティングに伴うフィッティング誤差を極力小さくする。即ち、フィッティングには必ずフィッティング誤差が生じ、この誤差は直接Ｎ／２アーチファクトの発生に繋がる。そのため、位相変化に乱れが生じていない場合には、今回の抑制ターゲットとなるストリークアーチファクトも発生しないため、フィッティングデータを敢えて利用する必要はない。一方、信号値が弱い領域では、フィッティング誤差によって生じるＮ／２アーチファクトの信号強度も相対的に低い。このような理由から、本実施形態では、信号値が低く位相が乱れやすい領域・点に対してのみ、フィッティングデータを限定的に用い置換する。 The phase value (fitting data) of each data point calculated from this fitting function can be used for correction as it is, but in the present embodiment, the fitting data is limited and used according to the signal intensity. , Minimize the fitting error associated with fitting. That is, a fitting error always occurs in the fitting, and this error directly leads to the generation of N / 2 artifacts. For this reason, when the phase change is not disturbed, the streak artifact as the current suppression target does not occur, so there is no need to use the fitting data. On the other hand, in the region where the signal value is weak, the signal strength of the N / 2 artifact caused by the fitting error is relatively low. For this reason, in the present embodiment, the fitting data is limitedly used and replaced only for regions / points where the signal value is low and the phase is easily disturbed.
＜＜フィッティングデータを用いたデータ置換（ステップ237〜239）＞＞
フィッティングデータの限定的な使用は、マルチスライス計測の場合に、エコー全体の信号が弱いスライスのみを対象とし、十分な信号値が得られたスライス内ではエコーデータのうち信号値の弱い領域のみを対象とする。
<< Data replacement using fitting data (steps 237 to 239) >>
In the case of multi-slice measurement, the limited use of fitting data is only for slices where the signal of the entire echo is weak, and within the slice where sufficient signal value is obtained, only the weak signal area of the echo data is used. set to target.
まず、スライス毎にエコー全体の信号が弱いか否かの判定を行う（ステップ237）。このため、マルチスライス間で各最大信号値の比較を行い、スライス間で閾値を設定する。閾値は、例えばマルチスライスの最大信号値に対して２０％とし、最大信号値が閾値以下のスライスは、エコー全体の信号が弱いと判定し、そのスライスのエコーデータ全体をフィッティングデータに置換する（ステップ239）。 First, it is determined for each slice whether the signal of the entire echo is weak (step 237). For this reason, each maximum signal value is compared between multi-slices, and a threshold is set between slices. For example, the threshold is set to 20% with respect to the maximum signal value of the multi-slice, and the slice having the maximum signal value equal to or less than the threshold is determined to have a weak echo signal, and the entire echo data of the slice is replaced with the fitting data ( Step 239).
十分に信号値が得られているスライスに対しては、既に閾値処理ステップ231によって信号値が弱い領域は除外されているので、この除外した領域に対してデータの置換を行う（ステップ238）。この置換処理は、全島の両端に対しては、ステップ゜236のフィッティング処理で求めた１次の傾きｃを用いて、外挿処理を行う。島と島との間については、既に第２位相アンラップ処理（ステップ235）において位相の連続性が保たれているため、線形補間処理を行えばよい。 For slices for which sufficient signal values have been obtained, since regions with weak signal values have already been excluded by the threshold processing step 231, data replacement is performed for these excluded regions (step 238). In this replacement processing, extrapolation processing is performed on both ends of the whole island using the first-order slope c obtained by the fitting processing in step 236. Since the phase continuity is already maintained in the second phase unwrapping process (step 235) between the islands, linear interpolation processing may be performed.
図１１は、フィッティング処理の様子を示す図であり、図１１（ａ）は処理前の位相データ（第２アンラップ処理後の位相データ：図１０（ｃ））を示し、図１１（ｂ）は、十分に信号値が得られているスライスに対する処理、図１１（ｃ）は、エコー全体の信号値が低いスライスに対する処理を示す。図１１（ｂ）で点線で囲った部分がフィッティングを行った部分であり、両端はフィッティングデータを用いて外挿し、中間部分は線形補間している。また図１１（ｃ）に示すスライスでは、位相データ全体がフィッティングデータにより置換されている。このようなフィッティングを行うことにより、フィッティング誤差を最小に留め且つ信号値の弱い領域についても誤差の少ない位相値を得ることができる。 FIG. 11 is a diagram showing a state of the fitting process, FIG. 11A shows phase data before the process (phase data after the second unwrap process: FIG. 10C), and FIG. FIG. 11 (c) shows processing for a slice with a low signal value for the entire echo. In FIG. 11B, a portion surrounded by a dotted line is a portion subjected to fitting, both ends are extrapolated using fitting data, and an intermediate portion is linearly interpolated. In the slice shown in FIG. 11C, the entire phase data is replaced with fitting data. By performing such fitting, it is possible to obtain a phase value with a small error even in a region where the fitting error is minimized and the signal value is weak.
以上、図５を参照して、図２のステップ230の詳細を説明したが、このステップ230は、複数の奇数エコーと偶数エコーの組（例えば第１エコーと第２エコー、及び、第３エコーと第４エコー）について行ってもよいし、一組について行ってもよいが、少なくとも、次の位相累積処理（ステップ217）で基準となるエコーに対して行うことが好ましい。複数組について位相差分のフィッティングデータを求めた場合、その平均値を基準エコー間の位相差分データとしてもよい。
再び図２を参照して、ステップ230以降の処理を説明する。
The details of step 230 in FIG. 2 have been described above with reference to FIG. 5. This step 230 is a combination of a plurality of odd and even echoes (for example, a first echo, a second echo, and a third echo). And the fourth echo) or a set, but it is preferable to perform at least the reference echo in the next phase accumulation process (step 217). When phase difference fitting data is obtained for a plurality of sets, the average value may be used as phase difference data between reference echoes.
Referring to FIG. 2 again, the processing after step 230 will be described.
＜＜偶数エコー間の位相差分（ステップ215）＞＞
偶数エコーについても、エコートレイン方向のピークずれを補正するために偶数エコー間の位相差分を行う必要がある。偶数エコー間の位相差分の処理は、奇数エコーと同様に、２つの偶数エコー、例えばエコートレインの２番目のエコーと４番目のエコーについて、エコーデータ（ｘ−ｋｙデータ）の位相差分を取り、周波数方向にフィッティングすることにより求めることもできるが、本実施形態では、ステップ214或いはステップ230で求めた奇数エコーと偶数エコーとの位相差分について、エコートレイン方向の位相変化（差分）を求める。これにより、Ｎ/２アーチファクトの原因である奇数エコーと偶数エコーのピークずれを併せて補正できるデータを得ることができる。具体的には、ステップ230で求めた奇数エコーの基準エコー（奇数基準エコー）と偶数エコーの基準エコー（偶数基準エコー）との位相差分に対する、他の隣接する奇数エコーと偶数エコーとの位相差分との差分を取ることになる。
<< Phase difference between even echoes (step 215) >>
Even for even-numbered echoes, it is necessary to perform a phase difference between even-numbered echoes in order to correct a peak shift in the echo train direction. The processing of the phase difference between even echoes takes the phase difference of echo data (x-ky data) for the two even echoes, for example, the second echo and the fourth echo of the echo train, similarly to the odd echo, Although it can be obtained by fitting in the frequency direction, in this embodiment, the phase change (difference) in the echo train direction is obtained for the phase difference between the odd echo and the even echo obtained in step 214 or step 230. As a result, it is possible to obtain data that can correct the peak shift of the odd-numbered echo and the even-numbered echo that are causes of the N / 2 artifact. Specifically, the phase difference between other adjacent odd and even echoes with respect to the phase difference between the odd echo reference echo (odd reference echo) and the even echo reference echo (even reference echo) obtained in step 230. The difference is taken.
この差分データに対して、閾値処理すること、最小二乗法を用いたフィッティングを行う（ステップ216）。この処理は、奇数エコーに対し行った処理（ステップ212、213）と同じであり、説明を省略する。ステップ216では、次式（１７）で示す一次関数が得られる。
（数７）
Difoe(x)=[DifOE(x)]+ex+g （１７）
式中、[DifOE(x)]は、ステップ230で最終的に得られた、偶数基準エコーと奇数基準エコーとの位相差分を表し、ｅは一次関数の傾き、ｇは切片を示す。
The difference data is subjected to threshold processing and fitting using the least square method (step 216). This process is the same as the process performed for odd-numbered echoes (steps 212 and 213), and a description thereof will be omitted. In step 216, a linear function represented by the following equation (17) is obtained.
(Equation 7)
Dif oe (x) = [Dif OE (x)] + ex + g (17)
In the equation, [Dif OE (x)] represents the phase difference between the even reference echo and the odd reference echo finally obtained in step 230, e represents the slope of the linear function, and g represents the intercept.
＜＜エコートレイン方向位相累積＞＞
位相累積は、奇数エコーの処理と同様に、基準エコーを開始点として、偶数エコー間の位相差分を順次エコートレイン方向に累積する。
<< Phase accumulation in echo train direction >>
Similar to the odd-number echo processing, the phase accumulation sequentially accumulates the phase differences between the even-numbered echoes in the echo train direction, starting from the reference echo.
奇数エコーから偶数エコーへの位相差分について位相累積を行った場合、位相累積された位相データには、奇数エコーと偶数エコーとのピークずれの情報と基準エコーに対するピークずれの情報とを含んでいる。そこでステップ218において、位相差分データに対し、位相累積後の奇数エコーデータの位相を加算し、偶数エコーの補正用データを得る。具体的には、式（１７）を用いて、次式（１８）の計算を行う。
（数８）
P’(x,2*i+2)=P’(x,2*i+1)+Difｏe(x) （１８）
式中「P’(x,ky)」は位相累積後の前計測データの位相変化である。
When phase accumulation is performed for the phase difference from the odd-numbered echo to the even-numbered echo, the phase-accumulated phase data includes information on the peak deviation between the odd-numbered echo and the even-numbered echo and information on the peak deviation with respect to the reference echo. . Therefore, in step 218, the phase of the odd-numbered echo data after the phase accumulation is added to the phase difference data to obtain even-echo correction data. Specifically, the following equation (18) is calculated using equation (17).
(Equation 8)
P ′ (x, 2 * i + 2) = P ′ (x, 2 * i + 1) + Dif oe (x) (18)
In the equation, “P ′ (x, ky)” is the phase change of the previous measurement data after the phase accumulation.
以上の処理（ステップ211〜218）は、マルチスライスの場合には、スライス毎に行い、スライス毎に奇数エコー及び偶数エコーの補正用データを得る。 The above processing (steps 211 to 218) is performed for each slice in the case of multi-slice, and correction data for odd and even echoes is obtained for each slice.
＜本計測データの補正（ステップ222、223）＞
周波数方向にフーリエ変換した本計測データ（ｘ−ｋｙデータ）の位相に対し、上記ステップ217及び218で得た、前計測の奇数エコーの位相と偶数エコーの位相を加算することにより、ｘ−ｋｙ空間上で本計測データの位相が補正される（ステップ222）。ｘ−ｋｙ空間上での位相補正は、ｋ空間上でのピークずれの補正を意味し、この補正によってｋ空間上でのピークずれが解消される。マルチスライス計測の場合には、補正用データはスライス毎に用意されるので、本計測の各スライスに対し、対応するスライスの補正用データを用いて位相補正する。
<Correction of actual measurement data (steps 222 and 223)>
By adding the phase of the odd-numbered echo and the phase of the even-numbered echo obtained in steps 217 and 218 to the phase of the main measurement data (x-ky data) Fourier-transformed in the frequency direction, x-ky The phase of the actual measurement data is corrected on the space (step 222). The phase correction on the x-ky space means correction of the peak shift on the k space, and the peak shift on the k space is eliminated by this correction. In the case of multi-slice measurement, correction data is prepared for each slice, so that phase correction is performed for each slice of main measurement using correction data for the corresponding slice.
位相補正後のｘ−ｋｙデータを位相方向にフーリエ変換することにより（ステップ223）、最終的に画像31が再構成される。再構成画像では、ピークずれに起因するＮ/２アーチファクトやストリークアーチファクトが大幅に低減される。 The image 31 is finally reconstructed by subjecting the phase-corrected x-ky data to Fourier transformation in the phase direction (step 223). In the reconstructed image, N / 2 artifacts and streak artifacts due to peak deviation are greatly reduced.
図１２は、前後の腹部ＤＷ−ＥＰＩ画像を示す図であり、（ａ）は、奇数エコー及び偶数エコーについて、それぞれ位相データに対する単純な一次フィッティングを行って位相補正した場合の画像、（ｂ）は、図５に示す処理（ステップ230）を行って位相補正した場合の画像である。図１２（ａ）ではストリークアーチファクトが発生していたが、（ｂ）では発生していないことが確認できる。 12A and 12B are diagrams showing front and rear abdominal DW-EPI images, and FIG. 12A is an image when phase correction is performed by performing simple primary fitting on phase data for odd and even echoes, respectively. These are images when the phase correction is performed by performing the processing shown in FIG. 5 (step 230). In FIG. 12 (a), streak artifacts occurred, but it can be confirmed that they did not occur in (b).
以上、本発明の一実施形態を説明し、その実施形態では、エコートレイン方向の位相累積を行う際の基準となるエコーデータの、奇数・偶数基準エコー間位相差分について、限定的なフィッティング（図４のステップ230）を行う場合を説明したが、奇数エコー間位相差分に対する周波数方向フィッティング（ステップ213）や偶数エコー間位相差分に対する周波数方向フィッティング（ステップ216）についても、同様の限定的なフィッティングを採用することも可能である。 As described above, an embodiment of the present invention has been described. In the embodiment, limited fitting (see FIG. 5) is performed on the phase difference between odd and even reference echoes of echo data serving as a reference when phase accumulation in the echo train direction is performed. 4 is performed, the same limited fitting is also applied to the frequency direction fitting (step 213) for the odd echo phase difference (step 213) and the frequency direction fitting (step 216) for the even echo phase difference. It is also possible to adopt.
また上記実施形態では、奇数エコーについて奇数エコー間位相差分を求め、偶数エコーについては奇数エコーとの差分に対しエコー間位相差分を行う場合を説明したが、逆に奇数エコーと偶数エコーの処理を逆にしても同様の結果を得ることができる。 In the above embodiment, the case where the phase difference between the odd-numbered echoes is obtained for the odd-numbered echoes and the phase difference between the odd-numbered echoes is calculated for the even-numbered echoes. Even if it is reversed, the same result can be obtained.
さらに本発明の簡易位相アンラップ処理を含む周波数フィッティングの技術は、上述したＥＰＩ計測におけるエコーデータ間の位相差分に対してのみならず、他のエコー信号の位相補正や画像データの位相補正にも拡張して適用することが可能である。例えば、水脂肪分離計測におけるピークずれの補正、real IR シーケンスやラジアルシーケンスの補正、および、エコーピーク検出による傾斜磁場のディレイ測定にも適用することが可能である。 Furthermore, the frequency fitting technique including the simple phase unwrapping process of the present invention extends not only to the phase difference between echo data in the above-mentioned EPI measurement, but also to the phase correction of other echo signals and the phase correction of image data. It is possible to apply. For example, it can be applied to correction of peak deviation in water / fat separation measurement, correction of real IR sequence and radial sequence, and delay measurement of gradient magnetic field by echo peak detection.
本発明によれば、ＥＰＩ系のパルスシーケンスを用いた撮像において、静磁場の不均一や傾斜磁場のオフセット誤差等の影響を低減し、ストリークアーチファクトのない画像を得ることができる。
本発明によれば、ＭＲＩ信号処理の基本的な位相アンラップ技術として、簡便で且つフィッティング誤差の少ない位相アンラップ技術が提供される。
According to the present invention, in imaging using an EPI-based pulse sequence, it is possible to reduce the influence of non-uniform static magnetic field, offset magnetic field offset error, and the like, and to obtain an image without streak artifacts.
According to the present invention, as a basic phase unwrap technique for MRI signal processing, a simple phase unwrap technique with less fitting error is provided.
１１・・・静磁場発生系、１２・・・傾斜磁場発生系、１３・・・送信系、１４・・・受信系、１５・・・シーケンサ、１６・・・再構成演算部（画像処理部）、１７・・・制御系、１８・・・表示部（ディスプレイ）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Static magnetic field generation system, 12 ... Gradient magnetic field generation system, 13 ... Transmission system, 14 ... Reception system, 15 ... Sequencer, 16 ... Reconstruction calculating part (Image processing part) ), 17... Control system, 18... Display unit (display).
Claims (10)
前記画像処理部が処理するエコー信号は、第１の計測で取得した第１計測データと、第２の計測で取得した第２計測データとを含み、且つ第１計測データ及び第２計測データは、それぞれ、異なる極性の読出し傾斜磁場を用いて取得した第１群のエコーデータと第２群のエコーデータを含み、
前記画像処理部は、前記第１計測データを用いて前記第２計測データを補正する補正手段を備え、
前記補正手段は、前記第１計測データの第１群のエコーデータと第２群のエコーデータとの位相差分データ、前記第１群のエコーデータ間の位相差分、及び前記第２群のエコーデータ間の位相差分を用いて補正用データを作成するものであり、
前記第１群のエコーデータと第２群のエコーデータとの位相差分は、前記第１群のエコーデータ間の位相差分を算出する際の基準となる第1群中のエコーデータと、前記第２群のエコーデータ間の位相差分を算出する際の基準となる第２群中のエコーデータと、の位相差分であり、
前記補正手段は、前記補正用データを作成する際に、前記第１計測データの前記第１群のエコーデータと第２群のエコーデータとの位相差分データを周波数方向に連続する位相差分データに変換し、その際、信号強度が閾値以下の周波数方向のデータ点または領域のみを予め求めたフィッティングデータで置換することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 In a magnetic resonance imaging apparatus comprising: an imaging unit that acquires an echo signal generated by nuclear magnetic resonance to be examined; and an image processing unit that processes the echo signal acquired by the imaging unit and creates a nuclear magnetic resonance image;
The echo signal processed by the image processing unit includes first measurement data acquired by the first measurement and second measurement data acquired by the second measurement, and the first measurement data and the second measurement data are Each including first group echo data and second group echo data acquired using readout gradient magnetic fields of different polarities,
The image processing unit includes a correction unit that corrects the second measurement data using the first measurement data.
The correction means includes phase difference data between first group echo data and second group echo data of the first measurement data, phase difference between the first group echo data, and second group echo data. The correction data is created using the phase difference between
The phase difference between the echo data of the first group and the echo data of the second group is the echo data in the first group serving as a reference when calculating the phase difference between the echo data of the first group, The phase difference between the echo data in the second group, which is a reference when calculating the phase difference between the two groups of echo data,
The correction means converts the phase difference data between the first group of echo data and the second group of echo data of the first measurement data into phase difference data continuous in the frequency direction when creating the correction data. A magnetic resonance imaging apparatus characterized in that at the time of conversion, only data points or regions in the frequency direction whose signal intensity is equal to or less than a threshold value are replaced with fitting data obtained in advance.
前記画像処理部が処理するエコー信号は、第１の計測で取得した第１計測データと、第２の計測で取得した第２計測データとを含み、且つ第１計測データ及び第２計測データは、それぞれ、異なる極性の読出し傾斜磁場を用いて取得した第１群のエコーデータと第２群のエコーデータを含み、
前記画像処理部は、前記第１計測データを用いて前記第２計測データを補正する補正手段を備え、
前記補正手段は、前記第１計測データの第１群のエコーデータと第２群のエコーデータとの位相差分データを周波数方向に連続する位相差分データに変換して補正用データを作成し、その際、第１群及び第２群のエコーデータのうち、閾値以上のデータ点を選択し、選択されなかったデータ点または領域によって隔てられたデータ点の領域（島領域）毎に、位相差分を周波数方向に連続する処理を行い、
隣接する島領域と不連続な点或いは領域によって隔てられた島領域について、当該島領域の端部の位相値を、前記隣接する島領域から外挿によって予測される目標値と実際の位相値との差異を最小にするように決定し、
信号強度が閾値以下の周波数の方向のデータ点または領域のみをフィッティングデータで置換することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 In a magnetic resonance imaging apparatus comprising: an imaging unit that acquires an echo signal generated by nuclear magnetic resonance to be examined; and an image processing unit that processes the echo signal acquired by the imaging unit and creates a nuclear magnetic resonance image;
The echo signal processed by the image processing unit includes first measurement data acquired by the first measurement and second measurement data acquired by the second measurement, and the first measurement data and the second measurement data are Each including first group echo data and second group echo data acquired using readout gradient magnetic fields of different polarities,
The image processing unit includes a correction unit that corrects the second measurement data using the first measurement data.
The correction means generates phase correction data by converting phase difference data between the first group of echo data and the second group of echo data of the first measurement data into phase difference data continuous in the frequency direction, At this time, among the echo data of the first group and the second group, a data point equal to or higher than the threshold value is selected, and the phase difference is calculated for each data point region (island region) separated by the data point or the region not selected. Perform continuous processing in the frequency direction,
For an island region separated from an adjacent island region by a discontinuous point or region, the phase value at the end of the island region is estimated by extrapolation from the adjacent island region and the actual phase value to determine the differences so as to minimize,
A magnetic resonance imaging apparatus, wherein only data points or regions in a frequency direction whose signal intensity is equal to or less than a threshold value are replaced with fitting data .
前記補正手段は、前記島領域が複数存在するとき、データ点数が最大である島領域を検索し、前記最大の島領域の位相差情報をフィッティングすることにより近似関数を求め、当該近似関数の傾きを用いて前記目標値を算出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2.
The correction means, when there are a plurality of island regions, search for the island region having the maximum number of data points, obtain an approximate function by fitting the phase difference information of the maximum island region, the slope of the approximate function The target value is calculated using a magnetic resonance imaging apparatus.
前記画像処理部が処理する第１計測データ及び第２計測データは、それぞれ、複数のスライスの計測データを含み、
前記補正手段は、複数のスライスの計測データのうち、信号強度がスライス間で設定された閾値以下のスライスについては、第１群のエコーデータと第２群のエコーデータとの位相差分を、フィッティングデータで置換することにより補正用データを作成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
Each of the first measurement data and the second measurement data processed by the image processing unit includes measurement data of a plurality of slices,
The correction means fits the phase difference between the first group of echo data and the second group of echo data for slices whose signal intensity is equal to or less than a threshold value set between the slices among the measurement data of a plurality of slices. A magnetic resonance imaging apparatus, wherein correction data is created by replacing with data.
前記補正手段が行う位相差を周波数方向に連続する処理は、隣接する２つのデータ点の位相差を複素数に変換するステップと、前記複素数の実部と虚部の値から位相値を算出するステップと、前記隣接する２つのデータ点の一方のデータ点の位相に、前記算出された位相値を加算し、他方のデータ点の位相とするステップとを含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
The process of consecutively performing the phase difference in the frequency direction performed by the correcting means includes a step of converting a phase difference between two adjacent data points into a complex number, and a step of calculating a phase value from the real part and imaginary part values of the complex number And a step of adding the calculated phase value to the phase of one data point of the two adjacent data points to obtain the phase of the other data point.
アンラップ方向の先端にあるデータ点の位相値（第１位相値）とそれに隣接するデータ点の位相値（第２位相値）の位相差が±２πを超えるときに、
前記第１位相値と前記第２位相値との位相差を複素数に変換するステップと
前記複素数の実部と虚部の値から位相値を算出するステップと、
前記算出された位相値を前記第１位相値に加算した値を、第２位相値に置き換えるステップと、を含む位相アンラップ方法。 A phase unwrapping method for removing around the main value from the data obtained from the echo signal generated by the nuclear magnetic resonance, around the main value of the phase,
When the phase difference between the phase value of the data point at the front end in the unwrap direction (first phase value) and the phase value of the data point adjacent to it (second phase value) exceeds ± 2π,
Converting a phase difference between the first phase value and the second phase value to a complex number; calculating a phase value from values of a real part and an imaginary part of the complex number;
Replacing the value obtained by adding the calculated phase value to the first phase value with a second phase value.
位相アンラップに先立ち、位相値が閾値以下であるデータ点の位相値をゼロとするステップを含み、
位相値がゼロであるデータ点からなる区間によって隔てられた、位相値が閾値を超えるデータ点からなる島領域のデータについて、それぞれ独立して位相アンラップ処理を行うステップと、
島領域のうち最もデータ点数の大きい島領域について、位相アンラップ処理後の位相値の傾斜をフィッティングするステップと、
隣り合う２つの島領域の端部のデータ点の一方について、他方のデータ点の位相値と前記フィッティングするステップで求めたフィッティング関数の傾斜を用いて位相目標値を算出するステップと、
前記一方のデータ点の実際の位相値とフィッティング関数を用いて算出された位相目標値との位相差を求め、当該位相差を前記位相目標値に加算した値を実際の位相値に置換するステップとを含むことを特徴とする位相アンラップ方法。 The phase unwrapping method according to claim 6 ,
Prior to phase unwrapping, including zeroing the phase value of a data point whose phase value is below a threshold value;
Steps for independently performing phase unwrapping on the island region data consisting of data points whose phase value exceeds the threshold, separated by a section consisting of data points whose phase value is zero;
Fitting the slope of the phase value after phase unwrapping for the island region having the largest number of data points among the island regions;
For one of the data points at the ends of two adjacent island regions, calculating the phase target value using the phase value of the other data point and the slope of the fitting function obtained in the fitting step;
Obtaining a phase difference between an actual phase value of the one data point and a phase target value calculated using a fitting function, and replacing a value obtained by adding the phase difference to the phase target value with an actual phase value And a phase unwrapping method.
前記位相値がゼロであるデータ点からなる区間の位相値を、当該区間に隣接する島領域の端部の位相値を用いて線形補間して求めることを特徴とする位相アンラップ方法。 The phase unwrapping method according to claim 7 ,
A phase unwrapping method characterized in that a phase value of a section composed of data points having a phase value of zero is obtained by linear interpolation using a phase value at an end of an island area adjacent to the section.
前記位相値がゼロであるデータ点からなる区間の位相値を、前記フィッティングステップで求めたフィッティング関数を用いて決定することを特徴とする位相アンラップ方法。 The phase unwrapping method according to claim 7 ,
A phase unwrapping method, wherein a phase value of a section composed of data points having a phase value of zero is determined using the fitting function obtained in the fitting step.
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