JP6049954B1 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

複数のパラメータの計算画像を同時に生成する手法を用いる場合であっても、計算画像の画質やパラメータ推定精度を向上させる技術を提供する。このため、個々の推定対象のパラメータに最適な解像度の再構成画像を用い、当該パラメータの値を推定し、当該パラメータの値の分布である計算画像を得る。最適な解像度の再構成画像は、撮影時に推定対象のパラメータのうち、最適な解像度が最も高い推定パラメータの最適な解像度で取得した再構成画像の解像度を調整することにより得る。または、撮影時に、所定の推定対象パラメータの算出に用いる再構成画像についてのみ、当該推定対象パラメータに最適な解像度で取得する。

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ；Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）技術に関する。特に、計算によって被検体パラメータを推定する技術に関する。

ＭＲＩ装置は、被検体を横切る任意の平面内の水素原子核に核磁気共鳴を起こさせ、発生する核磁気共鳴信号（ＮＭＲ信号；エコー信号）からその平面内における断層像を撮影する医用画像診断装置である。一般的には、撮影面を特定するスライス傾斜磁場を印加すると同時にその面内の磁化を励起させる励起パルスを与え、これにより励起された磁化が収束する段階で発生するエコー信号を得る。このとき、磁化に位置情報を与えるため、励起からエコー信号を得るまでの間に、断層面内で互いに垂直な方向の位相エンコード傾斜磁場とリードアウト傾斜磁場を印加する。

エコー信号を発生させるための励起パルスと位置情報を与える各傾斜磁場は、あらかじめ設定されたパルスシーケンスに基づいて印加される。このパルスシーケンスは、目的に応じて種々のものが知られている。例えば、グラディエントエコー（ＧＥ）タイプの高速撮影法では、そのパルスシーケンスを繰り返して作動させ、繰り返しごとに位相エンコード傾斜磁場を順次変化させることにより、１枚の断層像を得るために必要な数のエコーを順次計測する。

ＭＲＩでは、一般に、得られたエコー信号を再構成することにより画像を得る。この他、異なる撮影パラメータを用いてパルスシーケンスを実行して得られた複数の画像から、ピクセル毎に所望の定量値を計算で求めることにより得る、定量値画像（計算画像、パラメータ分布、パラメータマップ）がある。計算される定量値には、被検体パラメータ、装置パラメータなどがある。

撮影パラメータは、繰り返し時間、高周波磁場の設定強度、高周波磁場の位相など、撮影時に設定するパラメータであり、被検体パラメータは、縦緩和時間Ｔ１、横緩和時間Ｔ２、スピン密度ρ、共鳴周波数ｆ０、拡散係数Ｄ、高周波磁場の照射強度分布(Ｂ_１分布)など、被検体の物性値やそれに依存した値であり、装置パラメータは、磁場強度Ｂ_０、受信コイルの感度分布Ｓ_ｃなど、撮影に用いるＭＲＩ装置に依存するパラメータである。

一般に、撮影パラメータと、被検体パラメータあるいは装置パラメータとピクセル値との関係を信号関数として解析的に求め、この信号関数を用いて、上述の定量値を得る。しかし、撮影シーケンスによっては、信号関数が解析的に求められていないものがある。このような撮影シーケンスの場合、数値シミュレーションによって信号関数を作成することによって計算画像を生成する手法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−０２４９２６号公報

計算画像は、推定対象のパラメータによって、最適な解像度が異なる。例えば、被検体パラメータであるＢ_１分布は、空間的に滑らかに変化するため、Ｔ１、Ｔ２分布に比べ、高い解像度は必要でない。個々のパラメータを別々に計測して算出する従来の手法の場合、各パラメータに最適な解像度で計算画像を算出できる。

しかしながら、特許文献１に開示の手法では、複数の被検体パラメータと装置パラメータとの計算画像を同時に生成する。このため、最適な解像度が最も高いパラメータの解像度に固定して全ての計算画像を算出する。例えば、Ｂ_１、Ｔ１、Ｔ２、ρの分布を同時に算出する際には、Ｂ_１分布の解像度もその他の分布と同じ高い解像度で求めることとなる。しかし、高い解像度を必要としないパラメータの計算画像（例えば、Ｂ_１分布）を高い解像度で算出することにより、ＳＮ比が低下し、その結果、計算画像の画質や精度の低下につながる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数のパラメータの計算画像を同時に生成する手法を用いる場合であっても、計算画像の画質やパラメータ推定精度を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明は、個々の推定対象のパラメータに最適な解像度の再構成画像を用い、当該パラメータの値を推定し、当該パラメータの値の分布である計算画像を得る。最適な解像度の再構成画像は、撮影時に推定対象のパラメータのうち、最適な解像度が最も高い推定パラメータの最適な解像度で取得した再構成画像の解像度を調整することにより得る。または、撮影時に、所定の推定対象パラメータの算出に用いる再構成画像についてのみ、当該推定対象パラメータに最適な解像度で取得する。

本発明によれば、複数のパラメータの計算画像を同時に生成する場合であっても、計算画像の画質やパラメータ推定精度を向上させることができる。

第一の実施形態のＭＲＩ装置の概略構成を示すブロック図である。 第一の実施形態の計算機の機能ブロック図である。 第一の実施形態の計算画像作成処理のフローチャートである。 （ａ）は、第一の実施形態の撮影シーケンスを説明するための説明図であり、（ｂ）は、第一の実施形態の撮影シーケンスによるｋ空間を説明するための説明図である。 第一の実施形態の信号関数作成処理のフローチャートである。 第一の実施形態の信号関数の強度分布例を説明するための説明図である。 第一の実施形態のパラメータ推定処理のフローチャートである。 第一の実施形態のパラメータ推定処理の流れの具体例を説明するための説明図である。 （ａ）は、図８に示す処理において、当初得られる再構成画像例を説明するための説明図であり、（ｂ）〜（ｅ）は、図８に示す処理途中に得られる再構成画像またはパラメータ分布例を説明するための説明図であり、（ｆ）は、従来手法により得られるパラメータ分布例を説明するための説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第一の実施形態の手法で得たパラメータ分布と、従来手法で得たパラメータ分布とをそれぞれ説明するための説明図である。 （ａ）は、第二の実施形態のシングルエコーシーケンスを説明するための説明図であり、（ｂ）は、第二の実施形態のマルチエコーシーケンスを説明するための説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第二の実施形態のパラメータ推定処理を説明するための説明図である。 本発明の各実施形態の受付画面例を説明するための説明図である。 （ａ）は、本発明の変形例の撮影シーケンスを説明するための説明図であり、（ｂ）は、（ａ）の撮影シーケンスによるｋ空間を説明するための説明図である。

＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第一の実施形態について説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、基本的に同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

まず、本実施形態のＭＲＩ装置について説明する。図１は、本実施形態のＭＲＩ装置１００の概略構成を示すブロック図である。ＭＲＩ装置１００は、静磁場を発生するマグネット１０１と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル１０２と、シーケンサ１０４と、傾斜磁場電源１０５と、高周波磁場発生器１０６と、高周波磁場を照射するとともに核磁気共鳴信号を検出する送受信コイル１０７と、受信器１０８と、計算機１０９と、表示装置１１０と、記憶装置１１１とを備える。送受信コイル１０７は、図では単一のものを示しているが送信コイルと受信コイルとを別個に備えていてもよい。

被検体（例えば、生体）１０３は、寝台（テーブル）等に載置され、マグネット１０１の発生する静磁場空間内に配される。

シーケンサ１０４は、傾斜磁場電源１０５と高周波磁場発生器１０６に命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。高周波磁場は、送受信コイル１０７を通じて被検体１０３に印加される。被検体１０３から発生した核磁気共鳴信号（ＮＭＲ信号；エコー信号）は送受信コイル１０７によって受波され、受信器１０８で検波が行われる。

検波の基準とする核磁気共鳴周波数（検波基準周波数；共鳴周波数ｆ_０）は、シーケンサ１０４によりセットされる。検波されたエコー信号は、計算機１０９に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。その結果は、表示装置１１０に表示される。必要に応じて、記憶装置１１１に検波された信号や測定条件を記憶させてもよい。

シーケンサ１０４は、通常、予めプログラムされたタイミング、強度で各装置が動作するように制御を行う。プログラムのうち、特に、高周波磁場、傾斜磁場、信号受信のタイミングや強度を記述したものはパルスシーケンス（撮影シーケンス）と呼ばれる。

計算機１０９は、パルスシーケンスに従って、各部を動作させ、エコー信号を計測する。また、得られたエコー信号に対し、各種の信号処理を施し、所望の画像を得る。なお、エコー信号の計測は、シーケンサ１０４によりなされる。

計算機１０９は、ＣＰＵとメモリとを備える。そして、計算機１０９が実現する各機能は、記憶装置１１１に格納されたプログラムを、計算機１０９のＣＰＵがメモリにロードして実行することにより実現される。また、全部または一部の機能は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）などのハードウェアによって実現してもよい。また、各機能の処理に用いる各種のデータ、処理中に生成される各種のデータは、記憶装置１１１に格納される。

なお、マグネット１０１は、静磁場発生部、傾斜磁場コイル１０２および傾斜磁場電源１０５は、傾斜磁場発生部、送受信コイル１０７および高周波磁場発生器１０６は、高周波送信部、送受信コイル１０７および受信器１０８は、受信部、シーケンサ１０４と計算機１０９は制御部、計算機１０９は、さらに画像再構成部として、それぞれ機能する。

本実施形態では、撮影パラメータを変えて取得した複数の再構成画像から、それぞれ最適な解像度で被検体パラメータおよび／または装置パラメータの計算画像を得る。これを実現するため、本実施形態の計算機１０９は、図２に示すように、受付部２１０と、再構成画像取得部２２０と、パラメータ推定部２３０と、表示画像作成部２４０と、を備える。また、後述するように、信号関数を作成する必要がある場合、信号関数作成部２５０をさらに備える。

以下、本実施形態では、撮影シーケンス実行時に、ユーザが任意に設定可能なパラメータを撮影パラメータと呼び、被検体１０３に依存するパラメータを被検体パラメータ、ＭＲＩ装置固有のパラメータを装置パラメータと呼ぶ。

撮影パラメータには、例えば、繰り返し時間（ＴＲ）、エコー時間（ＴＥ）、高周波磁場の強度（フリップ角（Ｆｌｉｐ Ａｎｇｌｅ：ＦＡ））、高周波磁場の位相（θ）などがある。また、被検体パラメータには、縦緩和時間（Ｔ１）、横緩和時間（Ｔ２）、スピン密度（ρ）、共鳴周波数差（Δｆ_０）、拡散係数（Ｄ）、高周波磁場強度（高周波磁場の照射強度分布；Ｂ_１）などがある。さらに、装置パラメータには、静磁場強度（Ｂ_０）、受信コイルの感度分布（Ｓ_ｃ）などがある。なお、共鳴周波数差Δｆ_０は、各ピクセルの共鳴周波数と基準周波数ｆ_０との差である。

［受付部］
受付部２１０は、ユーザからの指示を受け付ける。受付部２１０は、再構成画像取得部２２０が撮影を実行するにあたり、必要な情報を受け付ける。さらに、本実施形態では、計算画像（パラメータ分布）を作成する対象の被検体パラメータおよび/または装置パラメータ（推定パラメータ）の指定、撮影に用いる撮影パラメータセットの指定を受け付ける。これらの情報は、表示装置１１０に表示する受付画面を介して受け付ける。また、指定可能なパラメータの情報は、予め記憶装置１１１に保持される。

［再構成画像取得部］
本実施形態の再構成画像取得部２２０は、予め定めた撮影シーケンスに従って、予め設定された撮影パラメータを用い、撮影を実行し、再構成画像を得る。撮影は、撮影パラメータと撮影シーケンスに従って、各部を制御するよう、シーケンサ１０４に指示を行うことにより実行される。

本実施形態では、１以上の撮影パラメータの値が異なる複数の撮影パラメータセットを用いて、予め定めた撮影シーケンスに従って、撮影を行い、撮影パラメータセット毎に再構成画像を取得する。

このとき、本実施形態の再構成画像取得部２２０は、受付部２１０が受け付けた各推定パラメータに応じた撮影条件に従って、撮影を行い、再構成画像を取得する。なお、各推定パラメータに応じた撮影条件は、当該推定パラメータに最適な解像度を含み、予め記憶装置１１１等に保持される。

［パラメータ推定部］
パラメータ推定部２３０は、複数の再構成画像および当該再構成画像を取得する際に従った撮影シーケンスの信号関数を用いて、被検体１０３に依存する被検体パラメータおよび装置に依存する装置パラメータの少なくとも１つのパラメータであって、推定対象のパラメータ（推定パラメータ）の値を推定する。本実施形態では、推定パラメータ毎に最適な解像度の再構成画像を用いて、推定パラメータの値を推定する。

推定パラメータの値の推定は、画素毎に行う。従って、本実施形態のパラメータ推定部２３０は、画素毎のパラメータ値であるパラメータ分布を結果として出力する。本実施形態のパラメータ推定部２３０によるパラメータ推定処理の詳細は、後述する。

［表示画像作成部］
表示画像作成部２４０は、パラメータ推定部２３０が作成したパラメータ分布から表示画像を生成し、表示装置１１０に表示する。なお、表示画像作成部２４０は、備えなくてもよい。

まず、これらの各部による、計算画像作成処理の流れの概略を図３に示す。

まず、再構成画像取得部２２０が、予め定めた撮影シーケンスに従って、撮影を行い、複数の再構成画像３２０を得る（ステップＳ１１０１）。このとき、本実施形態では、上述のように、１以上の撮影パラメータの値が異なる複数の撮影パラメータセット３１０を用いて、撮影を行う。そして、パラメータ推定部２３０は、信号関数３３０と複数の再構成画像３２０とを用い、パラメータ推定処理を行い（ステップＳ１１０２）、所望の推定パラメータの、画素毎のパラメータ値（パラメータ分布）３４０を得る。そして、表示画像作成部２４０が表示画像を作成し（ステップＳ１１０３）、表示装置１１０に表示し（ステップＳ１１０４）、処理を終了する。

［パラメータ推定処理］
以下、本実施形態のパラメータ推定処理を説明する。

上述のように、パラメータ推定部２３０は、パラメータ推定時に信号関数３３０を用いる。パラメータ推定処理の説明に先立ち、信号関数３３０について説明する。

信号関数３３０は、撮影シーケンス毎に、撮影パラメータ、被検体パラメータおよび装置パラメータと、再構成画像の各画素値との関係を定めた関数である。一般に、撮影シーケンス毎に、解析的に算出し、定式化されている。定式化されている信号関数を有する撮影シーケンスを、パラメータ推定時に用いる場合は、当該信号関数３３０を用いる。

一方、信号関数が定式化されていない撮影シーケンスを用いる場合、本実施形態では、信号関数作成部２５０が、予め信号関数３３０を作成する。すなわち、本実施形態の信号関数作成部２５０は、計算画像作成時に用いる撮影シーケンスが、信号関数を解析的に求めることができないシーケンス、あるいは、既知ではないシーケンスである場合、数値シミュレーションにより信号関数３３０を作成する。なお、信号関数が解析的に求められる撮影シーケンス、あるいは、既知であるシーケンスが用いられる場合、信号関数作成部２５０は、備えなくてもよい。

［撮影シーケンス］
信号関数作成部２５０による信号関数作成処理の詳細の説明に先立ち、信号関数を解析的に求められない撮影シーケンスの例を説明する。ここでは、当該撮影シーケンスとして、ＲＦ−Ｓｐｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンスを例にあげて説明する。

図４（ａ）は、ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス６１０のタイミングチャートである。ＲＦ、Ｇｓ、Ｇｐ、Ｇｒは、それぞれ、高周波磁場（ＲＦ）パルス、スライス選択傾斜磁場パルス、位相エンコード傾斜磁場パルス、リードアウト傾斜磁場パルスの印加タイミングを示す。以下、本明細書において、同様とする。

このＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス６１０では、まず、スライス傾斜磁場パルス６１１の印加とともに高周波磁場（ＲＦ）パルス６１２を照射し、対象物体内の所定のスライスの磁化を励起する。次いで、スライスリフェーズ傾斜磁場パルス６１３と、磁化の位相に位相エンコード方向の位置情報を付加するための位相エンコード傾斜磁場パルス６１４と、ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場６１５とを印加する。その後、リードアウト方向の位置情報を付加するためのリードアウト傾斜磁場パルス６１６を印加しながら磁気共鳴信号（エコー信号）６１７を計測する。そして、最後にディフェーズ用位相エンコード傾斜磁場パルス６１９を印加する。

ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス６１０を用いて撮影を行う場合、再構成画像取得部２２０は、以上の手順を、位相エンコード傾斜磁場パルス６１４およびディフェーズ用位相エンコード傾斜磁場パルス６１９の強度（位相エンコード量ｋｐ）を変化させるとともにＲＦパルス６１２の位相の増分値を１１７度ずつ変化させながら、繰り返し時間ＴＲで繰り返し、１枚の画像を得るのに必要なエコーを計測する。なお、このとき、ｎ番目に印加されるＲＦパルス６１２の位相θ（ｎ）は、θ（ｎ−１）＋１１７ｎとなる。

これにより、各エコー信号は、図４（ｂ）に示すように、ｋ空間上に配置される。そして、再構成画像取得部２２０は、２次元逆フーリエ変換によって画像を再構成する。なお、ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス６１０を用いると、Ｔ１（縦緩和時間）を強調した再構成画像が得られる。

［信号関数作成処理］
以下、信号関数作成部２５０による、ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス６１０の信号関数を作成する処理を説明する。

図５に示すように、信号関数作成部２５０は、それぞれ、１以上の撮影パラメータの値が異なる、複数の撮影パラメータセット４１０を用いて、数値シミュレーションを行い（ステップＳ１２０１）、信号関数４２０を生成する。複数の撮影パラメータセット４１０は、複数の異なる前記撮影パラメータおよび前記被検体パラメータを組み合わせたものである。

［信号関数］
ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス６１０の信号関数ｆ_ｓは、被検体パラメータの縦緩和時間Ｔ１、横緩和時間Ｔ２、スピン密度ρ、高周波磁場強度Ｂ_１と、装置パラメータの受信コイル感度Ｓ_ｃと、ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス６１０において、変更可能な撮影パラメータであるフリップ角ＦＡ、繰返し時間ＴＲ、エコー時間ＴＥ、ＲＦ位相像分値θと、を用いて、以下の式（１）で表わされる。

なお、Ｂ_１は撮影時にはＦＡの係数となるため、ＦＡとの積の形にしておく。また、ρおよびＳ_ｃは、信号強度に対して比例係数として作用するため、関数の外側に出しておく。

［撮影パラメータセット］
本実施形態の信号関数作成部２５０は、被検体パラメータのＴ１、Ｔ２の任意の値に対して、撮影パラメータＦＡ、ＴＲ、ＴＥを網羅的に変化させ、数値シミュレーションにて信号を得、得られた信号を補間することにより信号関数を作成する。

なお、ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス６１０において、変更可能な撮影パラメータは、上述のように、ＦＡ、ＴＲ、ＴＥ、θである。しかし、このうち、ＲＦ位相増分値θは、１１７度に固定される。θが固定されているのは、高速撮影法の一つであるＦＬＡＳＨと同等のＴ２依存性の少ない画像コントラストが得るためである。θを変化させると、画像コントラストのＴ２依存性が大きく変化する。

また、このとき、撮影対象のスピン密度ρとＢ_１、Ｓ_ｃは、一定（例えば１）とする。

信号関数作成時に用いる被検体パラメータＴ１、Ｔ２の値と、変化させる撮影パラメータＦＡ、ＴＲ、θの値の一例を以下に示す。それぞれ、実際の撮影に用いる撮影パラメータの範囲と、被検体のＴ１、Ｔ２の範囲が含まれるようにする。

Ｔ１（１５個）［ｓ］：０．０５，０．０７，０．１，０．１４，０．１９，０．２７，０．３８，０．５３，０．７４，１．０，１．５，２．０，２．８，４．０，５．６
Ｔ２（１７個）［ｓ］：０．０１，０．０２，０．０３，０．０４，０．０５，０．０７，０．１，０．１４，０．１９，０．２７，０．３８，０．５３，０．７４，１．０，１．４，２．０，２．８
ＴＲ（４個）［ｍｓ］：１０，２０，３０，４０
ＦＡ（１０個）［度］：５，１０，１５，２０，２５，３０，３５，４０，５０，６０
θ（１７個）［度］：０，１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２

この場合、信号関数作成部２５０は、以上の撮影パラメータおよび被検体パラメータの全ての組み合わせからなる１７３４００個の撮影パラメータセット４１０を生成し、それぞれの撮影パラメータセット４１０による信号値を数値シミュレーションによって算出する。

［数値シミュレーション］
数値シミュレーションは、格子点上にスピンを配置した被検体モデルと撮影シーケンスと撮影パラメータと装置パラメータとを入力とし、磁気共鳴現象の基礎方程式であるＢｌｏｃｈの式を解いて磁気共鳴信号を出力する。

被検体モデルはスピンの空間分布（γ，Ｍ_０，Ｔ１，Ｔ２，Ｃｓ）として与えられる。ここで、γは磁気回転比、Ｍ０は熱平衡磁化（スピン密度）、Ｔ１とＴ２はそれぞれ縦緩和時間と横緩和時間である。

Ｂｌｏｃｈの式は１階線形常微分方程式であり、次式で表される。

ここで、（ｘ，ｙ，ｚ）は、３次元の直交座標系を表し、ｚは静磁場（強度がＢ_０）の向きに等しい。また、（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）は、スピン、Ｇ_ｘ，Ｇ_ｙ，Ｇ_ｚは、それぞれ添字方向の傾斜磁場強度、Ｈ_１は、高周波磁場強度、ｆ_０は、回転座標系の周波数である。

［補間］
上記式（２）により、撮影パラメータセット４１０毎の信号値を得ると、信号関数作成部２５０は、それらを補間し、信号関数ｆ_ｓ（４２０）を作成する。補間には、１次から３次程度の線形補間やスプライン補間を用いることができる。

上記手法で、本実施形態の信号関数作成部２５０が作成した信号関数４２０の強度の一部を、図６に示す。ここでは、Ｔ１を９００ｍｓ、Ｔ２を１００ｍｓ、θを５度とした場合の、ＦＡとＴＲの値毎の強度を示す。横軸がＦＡ［ｄｅｇ．］で縦軸がＴＲ［ｓ］である。信号強度が大きいほど、濃い色で示す。

［パラメータ推定処理］
次に、本実施形態のパラメータ推定部２３０によるパラメータ推定処理の詳細を説明する。上述のように、本実施形態では、推定パラメータ毎に、最適な解像度の再構成画像を用いて、推定パラメータの値を推定する。推定パラメータ毎の最適な解像度は、上述のように、予め記憶装置１１１等に保持される。

推定の際、パラメータ推定部２３０は、複数の再構成画像３２０と、撮影シーケンスの信号関数３３０とを用いる。この複数の再構成画像３２０は、再構成画像取得部２２０が、複数の撮影パラメータセット３１０を用いて、予め定めた撮影シーケンスに従って撮像を行って、それぞれ、取得する。複数の撮影パラメータセットの中には撮影パラメータが同一のものが含まれていても良い。

このとき、取得する再構成画像３２０の枚数は、推定対象の推定パラメータ数以上とする。また、取得する複数の再構成画像３２０は、推定対象とする推定パラメータのうち、最適な解像度が最も高い推定パラメータの解像度（最高解像度）で取得する。

例えば、被検体パラメータのＴ１、Ｔ２、Ｂ_１、ρと装置パラメータＳ_ｃの積であるａ（＝ρＳ_ｃ）とを推定する場合、Ｂ_１については、上述のように、空間的に滑らかに変化するため、Ｔ１、Ｔ２に比べ、高い解像度は必要ない。従って、この場合、Ｔ１、Ｔ２の推定に必要な解像度の画像を取得する。

なお、解像度は、撮像視野ＦＯＶとエンコードステップ数で定まる。これらの撮影パラメータは受付部２１０を介して設定される。

また、パラメータ推定部２３０は、最適な解像度が最高解像度より低い推定パラメータについては、再構成画像取得部２２０が取得した再構成画像の解像度を、その推定パラメータの最適な解像度に低減し、推定パラメータの値を推定する。

このとき、パラメータ推定部２３０は、最適な解像度が低い推定パラメータから順に推定パラメータの値を推定する。推定を行う際、既に推定されている推定パラメータの値を、推定対象の推定パラメータの最適な解像度に調整し、信号関数３３０とともに用いる。

以下、本実施形態のパラメータ推定部２３０によるパラメータ推定処理の詳細を、処理の流れに従って、説明する。図７は、本実施形態のパラメータ推定処理の処理フローである。ここでは、推定パラメータ数をＭ（Ｍは２以上の整数）とする。

この場合、予め、複数の撮影パラメータセット（ＦＡ，ＴＲ，θ）３１０が用意され、上述のステップＳ１１０１において、再構成画像取得部２２０は、用意された撮影パラメータセット３１０の数の再構成画像３２０を取得する。

用意する撮影パラメータセット３１０の数は、一般に、推定パラメータ数であるＭ以上とする必要がある。これは、方程式の解を求める際に、未知数(推定パラメータ)の数よりも方程式(撮影パラメータセットとそれによって撮影された画像)の数が等しいか多くなければならないからである。ここでは、一例としてＮ（ＮはＭ以上の整数）セット用意するものとする。従って、再構成画像３２０の数もＮ枚である。

例えば、推定パラメータ数が４つ（Ｔ１、Ｔ２、Ｂ_１、ａ）である場合、撮影パラメータセット３１０の数は、４組より多めの例えば６組とする。なお、撮影パラメータセット数を多くすればするほど推定精度は向上するが、撮影時間が長くなる。また、ここでは、推定対象の推定パラメータのうち、最も高解像度が求められる推定パラメータの解像度で複数の再構成画像３２０を取得する。

パラメータ推定部２３０は、Ｍ個の推定パラメータを推定する。本実施形態では、最適な解像度の小さい推定パラメータから順に推定を行う（ステップＳ１３０１）。また、最適な解像度が同じ推定パラメータについては、同時に推定する。以下、ｍ番目に最適な解像度の低い推定パラメータ数をｋ（ｍ）個とする。

まず、Ｎ枚の再構成画像３２０を、ｍ番目に最適な解像度の低い、ｋ（ｍ）個の推定パラメータに最適な解像度に調整する（ステップＳ１３０２）。ここでは、Ｎ枚の再構成画像３２０の解像度を低減する。低解像度化は、例えば、複数ピクセルの値を加算する等により行う。

なお、低解像度化する際、どの程度の解像度にするかは、再構成画像３２０のＳＮ比と処理対象の推定パラメータに最適な解像度とにより決定する。すなわち、再構成画像３２０のＳＮ比が十分に高い場合は任意に解像度を決定してよい。しかし、ＳＮ比が低い場合は、推定パラメータの分布に応じてできるだけ低解像度とする。これにより、ＳＮ比が低くてもパラメータの推定精度を可能な限り高く保つことができる。

既に推定されている推定パラメータのパラメータ分布の解像度を、ステップＳ１３０２で調整した画像の解像度に合わせ、調整する(ステップＳ１３０３）。ここでは、先に推定されている推定パラメータのパラメータ分布の解像度は、現在推定中の推定パラメータ以下であるため、補間拡大処理を行い、解像度を調整する。補間拡大には、例えば、以下の式（３）に示す、予め定めた次数ｎ以下の同次関数の和を用いる。例えば、次数ｎは６程度が望ましい。

そして、ステップＳ１３０２で得た解像度の画像と、既に推定済みの推定パラメータの、解像度調整済みのパラメータ分布と、先に作成した信号関数３３０とを用い、推定対象のパラメータを推定する（ステップＳ１３０４）。その結果、当該推定パラメータのパラメータ分布３４０を得る。

具体的には、ピクセル毎の信号値Ｉを、式（１）を変形した、以下の式（４）の関数ｆにフィッティングすることにより、推定パラメータを推定する。

なお、関数フィッティグは、以下の式（５）で表される最小二乗法により行う。

ここで、χは、信号関数とファントムのピクセル値の残差の総和、Ｉは、（ＦＡ、θ、ＴＲ）におけるピクセル値である。

以上の処理を、全推定パラメータについて、繰り返し（ステップＳ１３０５、Ｓ１３０６）、処理を終了する。

＜実施例＞
以下、本実施形態のパラメータ以上の、パラメータ推定部２３０によるパラメータ推定処理を、図８、および、図９（ａ）〜図９（ｆ）を用いて、具体例で説明する。

ここでは、推定パラメータを、（Ｂ_１、ａ、Ｔ１、Ｔ２）の４つとする。このため、用意する撮影パラメータセット３１０の数は、それより多めの６組とする。各撮影パラメータセット３１０を、それぞれ、Ｐ１〜Ｐ６とする。

Ｐ１からＰ６までの撮影パラメータセット３１０は、それぞれＦＡが１０度と３０度、θが２度、６度、２０度、ＴＲが１０ｍｓ、４０ｍｓの組み合わせで得られる１２組の撮像パラメータセットの中の６組とした。なお、ＴＥは５ｍｓに固定した。なお、撮影パラメータセット３１０は、例えば、誤差伝搬の法則等に従って、高精度に推定可能なセットを選択する。

また、推定対象の推定パラメータのうち、Ｂ_１のみ、最適な解像度が、他の推定パラメータに比べ低いものとする。すなわち、この例では、１番目に最適な解像度が低い推定パラメータは、Ｂ_１のみの１つであり、２番目に最適な解像度の低い推定パラメータは、ａ、Ｔ１、Ｔ２の３つである。

従って、まず、再構成画像取得部２２０は、６枚の再構成画像３２０を、ａ、Ｔ１、Ｔ２の最適な解像度に合わせて取得する。再構成画像取得部２２０が、各撮影パラメータセット３１０を用いて得た、６枚の再構成画像３２０の例を、図９（ａ）に示す。

パラメータ推定部２３０は、まず、Ｂ_１のパラメータ値（Ｂ_１分布）を推定する（ステップＳ１４１０）。この際、Ｂ_１の最適な解像度に合わせて画像を低解像度化し、推定する。

Ｂ_１分布の推定では、まず、６枚の再構成画像３２０の解像度を、推定パラメータＢ_１に最適な解像度に低減する（ステップＳ１４０１）。図９（ａ）に示す再構成画像３２０を、それぞれ、低解像度化した画像３２１を、図９（ｂ）に示す。

図９（ｂ）に示す画像３２１は、元の再構成画像３２０の４×４ピクセルを加算し、１つのピクセルとしたものである。例えば、元の再構成画像３２０の解像度が１．６ｍｍｘ１．６ｍｍである場合、４ｘ４ピクセルを加算して一つのピクセルにし、６．４ｍｍｘ６．４ｍｍとし、画像３２１を得る。

そして、信号関数３３０と、低解像度化した６枚の画像３２１とを用いて、Ｂ_１の、画素毎のパラメータ値を推定し（ステップＳ１４０２）、パラメータ分布（Ｂ_１分布）３４１を得る。なお、このとき、ａ、Ｔ１、Ｔ２も、Ｂ_１と同じ解像度で推定される。これらの推定結果３４１を図９（ｃ）に示す。

次に、パラメータ推定部２３０は、残りの推定パラメータ（Ｔ１、Ｔ２、ａ）を推定する（ステップＳ１４２０）。ここでは、補間拡大したＢ_１分布と取得時の解像度の複数の再構成画像３２０とを用いる。

そのため、まず、Ｂ_１分布３４１を補間拡大し、その解像度を、元の６枚の再構成画像３２０の解像度と等しくする（ステップＳ１４２１）。補間拡大したＢ_１分布３４２を、図９（ｄ）に示す。

そして、図９（ａ）に示す元の再構成画像３２０と補間拡大後のＢ_１分布３４２と信号関数３３０とを用い、元の再構成画像３２０の解像度で、ａ、Ｔ１、Ｔ２、ａの３つのパラメータを推定し（ステップＳ１４０２）、パラメータ分布を得る。補間拡大されたＢ_１分布３４２と、推定されたａ、Ｔ１、Ｔ２のパラメータ分布３４３とを、図９（ｅ）に示す。

なお、ステップＳ１４０２における推定処理では、Ｂ_１については、補間拡大されたＢ_１分布３４２を正解値として使用するため、既知となり、未知数はａ、Ｔ１、Ｔ２の３個である。未知数の数が減るため、処理速度が速くなり、推定精度が向上する。

ここで、従来の手法、すなわち、最適な解像度が最も高い推定パラメータに応じた解像度で得た再構成画像から、全ての推定パラメータ（Ｂ_１、ａ、Ｔ１、Ｔ２）の分布を推定した場合の結果（パラメータ分布）３４４を、図９（ｆ）に示す。

図９（ｅ）に示すパラメータ分布３４３と図９（ｆ）に示すパラメータ分布３４４とを比較すると、本実施形態の手法による結果３４３の方が、従来よりもノイズが減少していることがわかる。

効果をより明確に示すため、図９（ｅ）のＢ_１分布とａ分布３４３の、縦方向の１ライン（横方向の概略中心位置のライン）のプロファイル５１３、５２３を、それぞれ、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に、また、図９（ｆ）のＢ_１分布とａ分布３４４の、同プロファイル５１４、５２４を、それぞれ、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）に示す。なお、本図において、横軸は、１ライン上の位置、縦軸は、信号強度である。

本図に示すように、Ｂ_１分布については、本実施形態の手法によるプロファイル５１３と従来手法のプロファイル５１４とを比較すると、補間拡大されているため、本実施形態の手法による分布には、ノイズがほとんどないことがわかる。ａ分布についても、本実施形態の手法のプロファイル５２３と従来手法のプロファイル５２４とを比較すると、本実施形態の手法で得た分布の方が、ノイズが少ないことがわかる。

以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置１００は、複数の再構成画像３２０および当該再構成画像３２０を取得する際に従った撮影シーケンスの信号関数３３０を用いて、被検体１０３に依存する被検体パラメータおよび装置に依存する装置パラメータの少なくとも１つの推定パラメータの値を推定するパラメータ推定部２３０、を備え、前記複数の再構成画像３２０は、複数の撮影パラメータセット３１０を用いて、前記撮影シーケンスに従って撮像を行い、それぞれ、取得され、前記信号関数３３０は、前記撮影シーケンス毎に、前記撮影パラメータ、前記被検体パラメータおよび前記装置パラメータと、前記再構成画像の各画素値との関係を定めた関数であり、前記パラメータ推定部２３０は、前記推定パラメータ毎に最適な解像度の前記再構成画像を用いて前記値を推定する。

このように、本実施形態によれば、推定対象のパラメータについて、それぞれに最適な解像度の画像を用いて、その値を推定する。従って、高速に、高精度に、ＳＮ比が低下することなく、計算画像を得ることができる。

また、前記複数の再構成画像３２０は、前記推定パラメータのうち、前記最適な解像度が最も高い推定パラメータの当該最適な解像度である最高解像度を有し、前記パラメータ推定部２３０は、前記最適な解像度が前記最高解像度より低い推定パラメータについては、前記再構成画像３２０の解像度を当該推定パラメータに最適な解像度に低減し、前記値を推定してもよい。
このとき、前記パラメータ推定部２３０は、前記最適な解像度が低い前記推定パラメータから順に前記値を推定するとともに、推定する際、既に推定されている推定パラメータの値を、推定対象の前記推定パラメータの最適な解像度に調整し、前記信号関数３３０とともに用いてもよい。

このため、本実施形態によれば、計算量の少ない、最適な解像度の低い推定パラメータから推定され、かつ、最適な解像度が高くなるにつれて、未知の推定対象パラメータ数が少なくなる。従って、処理中の発散等が低減し、高精度な推定結果を得ることができる。

＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明の第二の実施形態を説明する。第一の実施形態では、最適な解像度が最も高い推定パラメータの計算画像に合わせた解像度で画像を取得し、パラメータ値の推定時に、それぞれ、最適な解像度に低減する。一方、本実施形態では、推定パラメータ毎に寄与する再構成画像がはっきりしている場合、当該再構成画像については、再構成画像取得時に、最適な解像度で取得する。

本実施形態のＭＲＩ装置は、基本的に第一の実施形態のＭＲＩ装置１００と同様の構成を有する。ただし、パラメータ推定時の処理が異なるため、計算機１０９の各部の処理内容が異なる。以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なる処理に主眼をおいて説明する。

なお、独立した画像を用い、定量値を算出可能な推定パラメータには、例えば、共鳴周波数差Δｆ_０がある。Δｆ_０は、磁化率画像算出に用いられる。

すなわち、Δｆ_０は、位相と比例関係にある。従って、Δｆ_０分布の各ピクセル値に所定の係数を乗算することにより、位相画像を得ることができる、また、位相画像は、組織間の磁化率を反映したものである。従って、位相画像を元に逆問題を解くことにより、磁化率マップを得ることができる。

このΔｆ_０分布は、ＴＥの異なる２枚以上の画像があれば、算出することができる。また、Δｆ_０分布の算出には、Ｔ１、Ｔ２、ａ等のパラメータに比べ、高い解像度が要求される。

従って、本実施形態では、まず、ＴＥの異なる２枚の第一の再構成画像を得、その２枚の画像から、Δｆ_０分布を算出する。そして、第一の再構成画像とは異なる解像度で、撮影パラメータを変化させて複数の第二の再構成画像を得、第一の実施形態と同様の手法で、他の推定パラメータを推定する。このとき、第一の再構成画像を、第二の再構成画像の解像度に変換し、用いる。そして、本実施形態では、ＴＥの異なる２枚の第一の再構成画像を、マルチエコーシーケンスで取得する。

すなわち、本実施形態の再構成画像取得部２２０は、推定パラメータのうち、最適な解像度が最も高い推定パラメータの、最適な解像度である第一の解像度を有する第一の再構成画像と、第一の解像度とは異なる第二の解像度を有する第二の再構成画像とを取得する。この第一の再構成画像は、マルチエコーシーケンスによって取得されたマルチエコー画像とする。なお、第二の解像度は、他の推定パラメータに最適な解像度の中で、最も高い解像度とする。

そして、本実施形態のパラメータ推定部２３０は、マルチエコー画像から、推定パラメータのうち、Δｆ_０の値を推定する。そして、パラメータ推定部２３０は、マルチエコー画像の解像度を、第二の解像度に調整し、調整後のマルチエコー画像と第二の再構成画像とを、信号関数とともに用い、Δｆ_０以外の推定パラメータの値を推定する。

以下、本実施形態のパラメータ推定部２３０の処理の詳細な説明に先立ち、ＴＥの異なる画像を取得する撮像シーケンスについて説明する。本実施形態においても、第一の実施形態同様、基本的には、ＲＦ−ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス６１０を用いる。ＴＥの異なる画像を取得する場合、１回のＴＲで、２以上のエコー信号を計測する、マルチエコーシーケンスを用いる。

図１１（ａ）は、シングルエコーシーケンスのＲＦ−ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス(以下、シングルエコーシーケンスと呼ぶ。）６１０であり、図１１（ｂ）は、マルチエコーシーケンスのＲＦ−ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス（以下、マルチエコーシーケンスと呼ぶ。）６３０である。なお、ここでは、マルチエコーシーケンス６３０として、１回のＴＲ内に２つのエコー信号を取得する場合を例示する。なお、本図において、Ａ／Ｄは、エコー信号取得タイミングを示す。

図１１（ａ）に示す、シングルエコーシーケンス６１０は、図４（ａ）で説明したとおりである。ただし、図１１（ａ）には、３次元撮像の場合のシーケンスを示す。従って、６１３は、スライスリフェーズ兼スライス位相エンコード傾斜磁場パルスである。

再構成画像取得部２２０は、以上の手順を位相エンコード傾斜磁場パルス６１３および６１４の強度（位相エンコード量ｋｓ，ｋｐ）を変化させるとともに、ＲＦパルス６１２の位相の増分値を１１７度ずつ変化させながら（ｎ番目のＲＦパルスの位相はθ（ｎ）＝θ（ｎ−１）＋１１７ｎとなる）繰り返し時間ＴＲで繰り返し、画像を得るのに必要なエコーを計測する。各エコーは３次元のｋ空間（ｋｒ−ｋｐ−ｋｓ空間）上に配置される。

そして、再構成画像取得部２２０は、３次元逆フーリエ変換によって画像を再構成する。このパルスシーケンス６１０で得られる画像は、Ｔ１（縦緩和時間）を強調した画像である。

図１１（ｂ）に示す、マルチエコーシーケンス６３０は、印加されるパルスは、シングルエコーシーケンス６１０の場合と基本的に同様である。すなわち、まず、スライス傾斜磁場パルス６１１の印加とともに高周波磁場（ＲＦ）パルス６１２を照射し、対象物体内のあるスライスの磁化を励起する。次いでスライスリフェーズ兼スライス位相エンコードパルス６１３と位相エンコード傾斜磁場パルス６１４、ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場パルス６１５を印加した後、リードアウト方向の位置情報を付加するためのリードアウト傾斜磁場パルス６１６を印加しながら第一の磁気共鳴信号（エコー信号）６１７を計測する。

エコー信号６１７計測後、続いてリードアウト傾斜磁場パルス６１８を印加しながら２個目のエコー信号６２２を計測する。最後に、ディフェーズ用位相エンコード傾斜磁場パルス６１９、６２０、およびクラッシャーパルス６２１を印加する。

本シーケンス６３０において、エコー信号６１７とエコー信号６２２とは、ＲＦパルス６１２からの時間（ＴＥ）が異なる。

再構成画像取得部２２０は、シングルエコーシーケンス６１０と同様に動作を制御し、ＴＥの異なる２つのエコー信号６１７、６２２をそれぞれ、異なる３次元のｋ空間に配置する。そして再構成画像取得部２２０は、３次元逆フーリエ変換によって、各ｋ空間からそれぞれ画像を再構成する。再構成された２枚の画像は、ＴＥが異なるためＴ２強調度が異なる。

［パラメータ推定処理］
パラメータ推定部２３０は、まず、このＴＥの異なる２枚の画像から、Δｆ_０分布を算出する。

励起されたスピンの横磁化の回転量（位相）は、その横磁化の位置における周波数と基準とする共鳴周波数ｆ０との差（Δｆ_０）にＴＥを乗算した値である。従って、２枚の画像の位相差をＴＥの差で割ると、Δｆ_０が得られる。これを画素毎に算出し、Δｆ_０分布を得る。

なお、ＴＥが異なる画像の数は２個に限らない。例えば、リードアウトパルスをさらに追加して３個目以上のＴＥの異なるエコーを計測するマルチエコーシーケンスを用いて、ＴＥの異なる画像をさらに増やしてΔｆ_０分布の計算に用いてもよい。画像数を増やした方が、Δｆ_０分布の算出精度が向上する。このため、１回のＴＲにおいて３個以上（通常は５個程度）のエコー信号を計測するシーケンスを用いるのが一般的である。

本実施形態のパラメータ推定部２３０は、Δｆ_０を含む、予め定めた推定パラメータを推定する。

上述のように、第一の実施形態では、パラメータ推定部２３０がパラメータ推定処理を行うため、推定パラメータ数以上の画像を、それぞれ撮影パラメータの値を１つ以上変えて取得する。しかしながら、本実施形態では、Δｆ_０分布を算出するためにマルチエコーシーケンス６３０を実行する。このマルチエコーシーケンス６３０により、撮影パラメータは同じではあるものの、ＴＥの異なる２枚以上の画像が得られる。Δｆ_０分布を算出するためにマルチエコーシーケンス６３０を実行して得られる画像（マルチエコー画像と呼ぶ）の枚数をＪ枚、推定パラメータ数をＭとすると、本実施形態では、Ｍ−Ｊ枚以上の画像（シングル画像）を、シングルエコーシーケンス６１０に従って、取得させる。

このとき、シングル画像は、Δｆ_０以外の推定パラメータのうち、そのパラメータ分布（計算画像）の最適な解像度が最も高い推定パラメータの最適な解像度に合わせて取得する。

その後の処理は、第一の実施形態と同様である。すなわち、最適な解像度が低い推定パラメータから順に、推定パラメータの値を推定し、パラメータ分布を得る。推定には、予め用意した信号関数ｆ_ｓと、Ｊ枚のマルチエコー画像、（Ｍ−Ｊ）枚のシングル画像を用いる。このとき、Ｊ枚のマルチエコー画像は、シングル画像の解像度に合わせ、解像度を調整する（ここでは、低減させる）。

なお、例えば、本実施形態において、Δｆ_０以外の推定パラメータに最適な解像度が同レベルである場合、または、マルチエコー画像、シングル画像がともに十分なＳＮ比を有する場合は、Δｆ_０以外の推定パラメータは、シングル画像の解像度を変化させることなく、推定してもよい。

［パラメータ推定処理の流れ］
本実施形態のパラメータ推定処理の流れを、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）を用いて説明する。ここでは、推定パラメータは、Ｔ１、Ｔ２、Ｂ_１、ρＳ_ｃ（＝ａ）、Δｆ_０の５つとする。そして、シングルエコーシーケンス６１０とマルチエコーシーケンス６３０とを用い、各推定パラメータの３次元の分布を取得する場合を例にあげて説明する。マルチエコーシーケンス６３０では、ＴＥの異なる２枚のマルチエコー画像を得るものとする。

なお、信号関数ｆ_ｓは、第一の実施形態で説明した手法等により、予め作成しておく。

この場合も、第一の実施形態同様、推定する推定パラメータ数より多い数の、ＦＡ、ＴＲ、θのいずれかの値が異なる撮影パラメータセット３１０を用意する。すなわち、ＦＡが１０度と３０度、θが２度、６度、２０度、ＴＲが１０ｍｓ、４０ｍｓの組み合わせで得られる１２組の撮像パラメータセットの中から、第一の実施形態同様、選択する。ただし、本実施形態では、マルチエコーシーケンス６３０でも２枚のマルチエコー画像を取得する。従って、第一の実施形態では、６組の撮影パラメータセット（Ｐ１〜Ｐ６）３１０を用意したが、ここでは、５組の撮影パラメータセット（Ｐ１〜Ｐ５）３１０を用意する。これにより、６枚の画像を得る。

また、マルチエコーシーケンス６３０では、ＴＲが適度に長くなければＴＥの長いエコーを計測できない。従って、マルチエコーシーケンス６３０に用いる撮影パラメータセット３１０は、長いＴＲのセットとする。例えば、ＴＲが１０ｍｓと４０ｍｓの撮影パラメータセット３１０が用意されている場合、マルチエコーシーケンス６３０に適用する撮影パラメータセット３１０は、ＴＲが４０ｍｓのものとする。

また、第一の実施形態の例では、ＴＥは５ｍｓに固定している。本実施形態では、マルチエコーシーケンス６３０において、第１エコーのＴＥ（ＴＥ１）をシングルエコーシーケンス６１０と同じ５ｍｓ、第２エコーのＴＥ（ＴＥ２）を２０ｍｓとした。

さらに、上述のように、Δｆ_０は、その後、磁化率分布の算出に用いる。この磁化率分布の算出には、通常の形態画像よりも高い解像度が必要である。そのため、マルチエコーシーケンス６３０で得られる画像（マルチエコー画像）の解像度が、シングルエコーシーケンス６１０で得られる画像（シングルエコー画像）よりも高くなるよう、撮影パラメータは設定される。

例えば、撮影パラメータは、Δｆ_０から磁化率分布を算出する精度を得るため、マルチエコー画像の解像度を示すボクセルサイズが、０．５ｍｍから１ｍｍ程度となるよう設定することが望ましい。ここでは、０．８ｍｍとした。一方、シングルエコー画像の解像度は、１．６ｍｍとした。これは、その他の推定パラメータＴ１、Ｔ２、Ｂ_１、ａの最適な解像度のうち、最も高いものである。

なお、マルチエコーシーケンス６３０の実行に用いた撮影パラメータセットをＰ１、シングルエコーシーケンス６１０の実行に用いた撮影パラメータセットを、Ｐ２〜Ｐ５とする。

これらの撮影パラメータセットを用いて得られた画像を図１２（ａ）に示す。本図において、画像７１１および７１２は、マルチエコーシーケンス６３０で得たマルチエコー画像であり、それぞれ、ＴＥ１、ＴＥ２で得たマルチエコー画像とする。

また、画像７１３〜７１６は、それぞれ、シングルエコーシーケンス６１０を、撮影パラメータセットＰ２〜Ｐ５で実行することにより得たシングルエコー画像である。これらの画像７１３〜７１６は、ＴＥ１で得た画像である。

本実施形態のパラメータ推定部２３０は、まず、マルチエコー画像７１１、７１２を用い、Δｆ_０を推定する。

次に、パラメータ推定部２３０は、図１２（ｂ）に示すように、マルチエコー画像７１１、７１２の解像度を、シングルエコー画像７１３〜７１６と同じ解像度に変換する。ここでは、解像度を低減させる。低減後のマルチエコー画像を７２１、７２２とする。

ここでは、マルチエコー画像７１１、７１２のボクセルサイズが、シングルエコー画像７１３〜７１６の２倍と設定されているため、例えば、マルチエコー画像７１１、７１２の２ｘ２ｘ２ボクセルを単純に加算して１ボクセルとすることにより、解像度の低減を実現する。他に、線形補間や２次から３次程度の補間を用いてもよい。

そして、パラメータ推定部２３０は、予め用意した信号関数ｆ_ｓと、マルチエコー画像７２１、７２２と、シングルエコー画像７１３〜７１６とを用い、推定パラメータＢ_１、ａ、Ｔ１、Ｔ２を推定する。これらの推定パラメータの推定手法は、第一の実施形態と同様である。例えば、上記式（４）および式（５）を用い、最小二乗フィッティングにより、これらの推定パラメータを推定する。このとき、第一の実施形態と同様に、まず、低解像度でＢ_１マップを求めてから、Ｔ１、Ｔ２、ａを、元の解像度で求めてもよい。

以上により、図１２（ｃ）に示すように、Δｆ_０、Ｂ_１、ａ、Ｔ１、Ｔ２それぞれのパラメータ分布（計算画像）７４０を得る。

以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置１００は、第一の実施形態と同様のパラメータ推定部２３０を備える。そして、推定パラメータの値を推定する際に用いる前記複数の再構成画像は、前記推定パラメータのうち、前記最適な解像度が最も高い推定パラメータの当該最適な解像度である第一の解像度を有する第一の再構成画像（７１１、７１２）と、前記第一の解像度とは異なる第二の解像度を有する第二の再構成画像（７１３〜７１６）とからなる。

そして、前記第一の再構成画像（７１１、７１２）は、マルチエコーシーケンスによって取得されたマルチエコー画像であり、前記パラメータ推定部２３０は、前記マルチエコー画像から、前記推定パラメータのうち、共鳴周波数差Δｆ_０の値を推定してもよい。また、前記パラメータ推定部２３０は、前記マルチエコー画像の解像度を前記第二の解像度に調整し、調整後のマルチエコー画像と前記第二の再構成画像（７１３〜７１６）とを前記信号関数とともに用い、前記共鳴周波数差以外の前記推定パラメータの値を推定する。

このとき、前記パラメータ推定部２３０は、前記最適な解像度が前記第二の解像度より低い推定パラメータについては、前記再構成画像の解像度を当該推定パラメータに最適な解像度に低減し、前記値を推定してもよい。さらに、Δｆ_０以外の推定パラメータについては、前記最適な解像度が低い前記推定パラメータから順に前記値を推定するとともに、推定する際、既に推定されている推定パラメータの値を、推定対象の前記推定パラメータの最適な解像度に調整し、前記信号関数とともに用いてもよい。

このように、本実施形態によれば、第一の実施形態同様、必要十分な解像度で所望の定量値（被検体パラメータ、装置パラメータの値）を得ることができる。このため、高い品質の計算画像を得ることができる。また、推定時の発散発生回数を抑えることができ、効率よく値を推定できる。

また、本実施形態では、マルチエコーシーケンスで取得した高解像度の画像からΔｆ_０を算出し、また、高解像度の画像を低解像度にし、他の低解像度画像とともに用いて、Ｔ１、Ｔ２、Ｂ_１、ａといった推定パラメータを推定する。このように、マルチエコーシーケンスを用いることにより、取得するパラメータ推定用の画像数を減らすことができる。従って、それぞれ別々に撮影、推定するよりも撮影効率を向上させることができる。

なお、上記各実施形態は、ユーザから推定対象のパラメータの指定を受け付ける、受付画面を備えてもよい。受付画面は、受付部２１０が生成し、表示装置１１０に表示する。この受付画面８００の例を図１３に示す。

本図に示すように、受付画面８００は、例えば、推定対象の推定パラメータの指定を受け付ける推定パラメータ受付領域８１０と、設定する撮像パラメータセットを受け付けるパラメータセット受付領域８２０と、を備える。

受付部２１０は、ユーザからの指示を受け付け、それを再構成画像取得部２２０およびパラメータ推定部２３０に通知する。再構成画像取得部２２０は、受け付けた指示に従って、画像を取得し、パラメータ推定部２３０は、その指示に従って、所定の推定パラメータを推定する。

このとき、例えば、Δｆ_０など、推定するために最適な撮影シーケンスが予め決まっている推定パラメータについては、撮影シーケンスを対応づけて保持しておいてもよい。これにより、ユーザが当該推定パラメータを選択した場合、撮影シーケンスを設定しなくても、自動的に対応づけて保持される撮影シーケンスが選択される。

＜変形例＞
上記各実施形態の表示画像作成部２４０は、得られた計算画像と信号関数ｆ_ｓとを用い、推定された被検体パラメータと装置パラメータ、撮影シーケンス、撮影パラメータの一部を変更した画像（例えば、Ｔ１強調像とＴ２強調像）を任意に生成できる。

ただし、変更可能な撮影シーケンスは、信号関数ｆ_ｓが既知、あるいは、既に数値シミュレーションによって作成されている任意の撮影シーケンスである。

以下、撮影シーケンスとして、最も一般的であるスピンエコー（ＳＥ）シーケンスを用いる場合を例に挙げて説明する。まず、ＳＥシーケンスを説明する。図１４（ａ）は、ＳＥシーケンス９００の例である。

ＳＥシーケンス９００では、まず、スライス選択傾斜磁場パルス９０１の印加とともに高周波磁場（ＲＦ）パルス９０２を照射し、対象物体内のあるスライスの磁化を励起する。次いでスライスリフェーズ傾斜磁場パルス９０３と磁化の位相に位相エンコード方向の位置情報を付加するための位相エンコード傾斜磁場パルス９０４、ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場パルス９０５を印加する。そして、不要な信号を抑圧するクラッシャーパルス９０６、９０７、９０８を各軸に印加した後、スライス選択傾斜磁場パルス９０９とともにリフォーカスパルス９１０を照射し、再びクラッシャーパルス９１１、９１２、９１３を印加する。その後、リードアウト方向の位置情報を付加するためのリードアウト傾斜磁場パルス９１４を印加しながらエコー信号９１８をＡ／Ｄ９１５により計測し、最後にクラッシャーパルス９１６と９１７を印加する。ＲＦパルス９０２の照射からエコーピークまでの時間はエコー時間ＴＥと呼ばれる。

以上の手順を位相エンコード傾斜磁場パルス９０４の強度（位相エンコード量ｋｐ）とスライス位置を変化させながら繰り返し時間ＴＲで繰り返し、必要なスライス枚数分のエコー信号を計測する。スライス位置は、ＲＦパルス９０２の周波数によって変化させる。

各エコー信号９１８は、スライス毎に図１４（ｂ）に示すようにｋ空間上に配置され、逆フーリエ変換によって画像が再構成される。

このＳＥシーケンス９００では、ＴＲとＴＥとを適宜変化させることにより、Ｔ１を強調したコントラストの画像（Ｔ１強調像）や、Ｔ２を強調したコントラストの画像（Ｔ２強調像）が得られる。例えば、ＴＲを数百ミリ秒、ＴＥを十ミリ秒程度とするとＴ１強調像が得られ、ＴＲを数秒、ＴＥを百ミリ秒程度にするとＴ２強調像が得られる。

ＳＥシーケンス９００の信号関数は、解析的に求められ、ＳＥシーケンス９００で撮影される画像の輝度値ＩＳ_Ｅは、以下の式（６）で表される。

式（６）において、推定した被検体パラメータＴ１、Ｔ２を用い、かつ、撮影パラメータのＴＲとＴＥとの値を指定することにより、任意の強調度にて、Ｔ１強調像およびＴ２強調像を自由に作成することができる。また、被検体パラメータの一つであるＢ_１を均一（例えば、Ｂ_１＝１と設定する）とすることにより、Ｂ_１分布が均一な場合の画像を得ることができる。

また、例えば、上記各実施形態で推定した被検体パラメータＴ１、Ｔ２を用い、ＴＲを５００ｍｓ、ＴＥを１５ｍｓに設定すると、Ｔ１強調像が得られる。ＳＥシーケンス９００で得たＴ１強調像では、Ｔ１が長い方が、輝度値は小さくなる。例えば、ＴＥをそのまま１５ｍｓとし、ＴＲを１００ｍｓと短くすると、コントラストが強調され、さらにＴ１強調度を高めたＴ１強調像が得られる。

一方、ＴＲとＴＥとをより長くすると（例えば（ＴＲ、ＴＥ）＝（４０００ｍｓ、１００ｍｓ））、Ｔ２強調像が得られる。Ｔ２強調像では、Ｔ２が長い方が、輝度値が大きくなる。

なお、対象とするパルスシーケンスは、ＳＥシーケンス９００に限定されない。グラディエントエコーシーケンスやＲＳＳＧシーケンスなど、上述のように信号関数ｆ_ｓを解析的に得られるシーケンス、あるいは、数値シミュレーションにより作成可能なシーケンスであればよい。

なお、信号関数ｆ_ｓが既知でないかあるいは数値シミュレーションによって作成されていない場合には、設定された撮影シーケンス、撮影パラメータ、被検体パラメータ、装置パラメータを用いて数値シミュレーションによって画像を作成してもよい。

このように、本変形例によれば、推定した推定パラメータの値と、予め定めた撮影シーケンスの信号関数とを用い、当該撮影シーケンスの、予め定めた画質（任意のコントラスト）の画像を得ることができる。

なお、上記各実施形態では、パラメータ推定部２３０、表示画像作成部２４０、信号関数作成部２５０は、ＭＲＩ装置１００が備えるものとしたが、これに限定されない。この中の少なくとも一つの構成が、例えば、ＭＲＩ装置１００とデータの送受信が可能な、ＭＲＩ装置１００とは独立した情報処理装置上に構築されていてもよい。

１００…ＭＲＩ装置、１０１…マグネット、１０２…傾斜磁場コイル、１０３…被検体、１０４…シーケンサ、１０５…傾斜磁場電源、１０６…高周波磁場発生器、１０７…送受信コイル、１０８…受信器、１０９…計算機、１１０…表示装置、１１１…記憶装置、２１０…受付部、２２０…再構成画像取得部、２３０…パラメータ推定部、２４０…表示画像作成部、２５０…信号関数作成部、３１０…撮影パラメータセット、３２０…再構成画像、３２１…低解像度化した画像、３３０…信号関数、３４０…パラメータ分布、３４１…パラメータ分布、３４２…補間拡大後のパラメータ分布、３４３…パラメータ分布、３４４…従来手法によるパラメータ分布、４１０…撮影パラメータセット、４２０…信号関数、５１３…Ｂ_１分布のプロファイル、５１４…Ｂ_１分布のプロファイル、５２３…ａ分布のプロファイル、５２４…ａ分布のプロファイル、６１０…ＲＦ−Ｓｐｏｉｌｅｄ ＧＥシーケンス、６１１…スライス傾斜磁場パルス、６１２…ＲＦパルス、６１３…スライスリフェーズ（兼スライス位相エンコード）傾斜磁場パルス、６１４…位相エンコード傾斜磁場パルス、６１５…ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場パルス、６１６…リードアウト傾斜磁場パルス、６１７…エコー信号、６１８…リードアウト傾斜磁場パルス、６１９…ディフェーズ用位相エンコード傾斜磁場パルス、６２０：ディフェーズ用位相エンコード傾斜磁場パルス、６２１…クラッシャーパルス、６２２…エコー信号、６３０…マルチエコーシーケンス、７１１…マルチエコー画像、７１２…マルチエコー画像、７１３…シングルエコー画像、７１４…シングルエコー画像、７１５…シングルエコー画像、７１６…シングルエコー画像、７２１…マルチエコー画像、７２２：マルチエコー画像、７４０：パラメータ分布、８００…受付画面、８１０…推定パラメータ受付領域、８２０…パラメータセット受付領域、９００…ＳＥシーケンス、９０１…スライス選択傾斜磁場パルス、９０２…ＲＦパルス、９０３…スライスリフェーズ傾斜磁場パルス、９０４…位相エンコード傾斜磁場パルス、９０５…ディフェーズ用リードアウト傾斜磁場パルス、９０６…クラッシャーパルス、９０７：クラッシャーパルス、９０８：クラッシャーパルス、９０９…スライス選択傾斜磁場パルス、９１０…リフォーカスパルス、９１１…クラッシャーパルス、９１２：クラッシャーパルス、９１３：クラッシャーパルス、９１４…リードアウト傾斜磁場パルス、９１５…Ａ／Ｄ、９１６…クラッシャーパルス、９１８…エコー信号

Claims (14)

1. 複数の再構成画像および当該再構成画像を取得する際に従った撮影シーケンスの信号関数を用いて、被検体に依存する１以上の被検体パラメータおよび装置に依存する１以上の装置パラメータの少なくとも１つの推定パラメータの値を推定するパラメータ推定部、を備え、
   前記複数の再構成画像は、複数の撮影パラメータセットを用いて、前記撮影シーケンスに従って撮像を行い、それぞれ、取得されたものであり、
   前記信号関数は、前記撮影シーケンス毎に、前記撮影パラメータ、前記被検体パラメータおよび前記装置パラメータと、前記再構成画像の各画素値との関係を定めた関数であり、
   前記パラメータ推定部は、前記推定パラメータ毎に最適な解像度の前記再構成画像を用いて前記値を推定すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記複数の再構成画像は、それぞれ、前記推定パラメータ毎の最適な解像度のうち最も高い解像度である最高解像度を有し、
   前記パラメータ推定部は、前記最適な解像度が前記最高解像度より低い推定パラメータについては、前記再構成画像の解像度を当該推定パラメータに最適な解像度に低減し、前記値を推定すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記パラメータ推定部は、前記最適な解像度が低い前記推定パラメータから順に前記値を推定するとともに、推定する際、既に推定されている推定パラメータの値を、推定対象の前記推定パラメータに最適な解像度に調整し、前記信号関数とともに用いること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記推定パラメータは、受信コイル感度、高周波磁場強度、および共鳴周波数差の少なくとも一つを含むこと
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置イメージング装置であって、
   前記推定パラメータは、縦緩和時間、横緩和時間、およびプロトン密度の少なくとも一つを含むこと
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記複数の再構成画像は、前記推定パラメータのうち、前記最適な解像度が最も高い推定パラメータの当該最適な解像度である第一の解像度を有する第一の再構成画像と、前記第一の解像度とは異なる第二の解像度を有する第二の再構成画像とからなること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
7. 請求項６記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記第一の再構成画像は、マルチエコーシーケンスによって取得されたマルチエコー画像であり、
   前記パラメータ推定部は、前記マルチエコー画像から、前記推定パラメータのうち、共鳴周波数差の値を推定すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
8. 請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記パラメータ推定部は、前記マルチエコー画像の解像度を前記第二の解像度に調整し、調整後のマルチエコー画像と前記第二の再構成画像とを前記信号関数とともに用い、前記共鳴周波数差以外の前記推定パラメータの値を推定すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
9. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記複数の再構成画像を取得する再構成画像取得部をさらに備えること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
10. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記複数の撮影パラメータセットは、前記撮像パラメータのうち、繰り返し時間、高周波磁場の強度、高周波磁場の位相の少なくとも一つの値が、それぞれ異なること
    を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
11. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記再構成画像の枚数は、前記推定パラメータ数以上であること
    を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
12. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    推定した前記推定パラメータの値と、予め定めた撮影シーケンスの信号関数とを用い、当該撮影シーケンスの、予め定めた画質の画像を得る表示画像作成部をさらに備えること
    を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
13. 請求項９記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記推定パラメータの指示を受け付ける受付部をさらに備え、
    前記受付部は、推定パラメータ受付画面を介して、前記推定パラメータの設定を受け付け、
    前記再構成画像取得部は、受け付けた推定パラメータに対応づけて予め保持される前記最適な解像度を含む撮影条件に従って、前記再構成画像を取得すること
    を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
14. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記信号関数は、複数の異なる前記撮影パラメータおよび前記被検体パラメータの組み合わせそれぞれについて、数値シミュレーションを実行し、得られた結果を補間することにより生成されること
    を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

Images