JP6076603B2 - 磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

Description

本発明にかかる実施形態は、磁気共鳴撮像装置に関する。

磁気共鳴撮像装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号を再構成して画像を生成する撮像装置である。

磁気共鳴撮像装置では、被検体内部の位置情報を得るために、直交３軸方向に夫々直線的に磁場が変化する３つの傾斜磁場を静磁場に重畳して撮像を行う。再構成処理では、傾斜磁場が位置に比例して線形に変化するという理想的な状態を前提とした処理を行っている。しかしながら、現実には傾斜磁場は非線形性の歪をもつため、単純に再構成処理しただけでは、その画像が歪を持つことになる。

そこで、歪補正テーブルを用いて、傾斜磁場の非線形性歪に起因する画像歪を補正する処理が従来から検討されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２７９６０１号公報

傾斜磁場の非線形性により、再構成された画像内の画素位置と、被検体内の真の位置との間にはズレ（シフト）が生じる。この観測位置と真の位置との位置ズレ量（シフト量）を補正するための補正データをボア空間内の格子点（代表点）ごとに記憶させたものが歪補正テーブルである。

再構成された画像の画素位置と歪補正テーブルとから、補正前の画素位置に対応するシフト先の画素位置（即ち、真の位置）を求めることができる。そして、シフト先の画素位置にある画素値を、補正前の画素位置における画素値とすることにより、歪の補正された画像を得ることができる。

上記の歪補正が成立するためには、歪補正テーブルから求めたシフト先に収集された画像データが存在することが必要である。しかしながら、撮像領域の外縁部近傍の画素を補正しようとするとき、シフト先が撮像領域の外側となることが起こり得る。撮像領域の外側はデータ収集が行われていないため画像データが存在しない。収集したデータを利用して撮像領域の外側でデータを外挿する方法も考えられるが、本来無いはずの信号が誤って生じる恐れもある。そこで、通常、シフト先が撮像領域の外側になる場合は、観測位置の画素値をゼロの画素値で置き換えるものとしている。大きな画素値を高い輝度で表現する場合、画素値ゼロは黒で表現される。このため、画素値ゼロの点が集まった領域のことを「黒抜け」と呼ぶことがある。

歪補正に伴って生じる「黒抜け」は画質の低下をもたらすものであり、その低減或いは予防が要望されている。

実施形態の磁気共鳴撮像装置は、磁場の誤差に起因して生じる再構成画像の歪を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶部と、被検体の撮像領域を設定する撮像領域設定部と、設定した前記撮像領域と前記補正データを用いて、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される画質維持領域を算出する品質領域算出部と、前記被検体に磁場を印加して、設定した前記撮像領域から磁気共鳴信号を収集する収集部と、収集した前記磁気共鳴信号を再構成して再構成画像を生成する再構成部と、前記再構成画像の歪を、前記補正データを用いて補正する歪補正部と、設定した前記撮像領域と算出した前記画質維持領域とを、前記磁気共鳴信号の収集前に表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。

磁気共鳴撮像装置の全体構成例を示す図。 歪補正を考慮した位置決め処理等の機能ブロックの構成例を示す図。 歪補正前と歪補正後の再構成画像の一例を示す図。 本実施形態の歪補正テーブルの概念を示す図。 本実施形態の歪補正処理の概念を説明する図。 第１の実施形態における品質維持領域と撮像領域とを例示する図。 品質維持領域の算出の概念を説明する図。 第２の実施形態における品質維持領域と撮像領域とを例示する図。 撮像領域の算出の概念を説明する図。 ３次元撮像領域と３次元品質維持領域を示す図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（１）構成及び全般動作
図１は、本実施形態における磁気共鳴撮像装置１の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、磁気共鳴撮像装置１は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２２、静磁場用磁石２２の内側において軸を同じにして設けられた筒状のシムコイル２４、傾斜磁場コイル２６、送信用或いは受信用のＲＦコイル２８、制御系３０、被検体（患者）Ｐが乗せられる寝台３２等を備える。さらに、制御系３０は、静磁場電源４０、シムコイル電源４２、傾斜磁場電源４４、ＲＦ送信器４６、ＲＦ受信器４８、シーケンスコントローラ５６、コンピュータ５８等を備えている。また、コンピュータ５８は、その内部構成として、演算装置６０、入力装置６２、表示装置６４、記憶装置６６等を有している。

静磁場用磁石２２は静磁場電源４０に接続され、静磁場電源４０から供給される電流により撮像空間に静磁場を形成させる。シムコイル２４はシムコイル電源４２に接続され、シムコイル電源４２から供給される電流により静磁場を均一化する。静磁場用磁石２２は、超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源４０に接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。なお、静磁場電源４０を設けずに、静磁場用磁石２２を永久磁石で構成してもよい。

傾斜磁場電源４４は、Ｘ軸傾斜磁場電源４４ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源４４ｙ、およびＺ軸傾斜磁場電源４４ｚとで構成されている。なお、図１においては、静磁場用磁石２２およびシムコイル２４の軸方向をＺ軸方向、鉛直方向をＹ軸方向、これらに直交する方向をＸ軸方向としている。

傾斜磁場コイル２６は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２６ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２６ｙ、およびＺ軸傾斜磁場コイル２６ｚを有し、静磁場用磁石２２の内側で筒状に形成されている。Ｘ軸傾斜磁場コイル２６ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２６ｙ、およびＺ軸傾斜磁場コイル２６ｚはそれぞれ、Ｘ軸傾斜磁場電源４４ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源４４ｙ、Ｚ軸傾斜磁場電源４４ｚに接続されている。

各傾斜磁場電源４４ｘ、４４ｙ、４４ｚから傾斜磁場コイル２６ｘ、２６ｙ、２６ｚにそれぞれ供給される電流により、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚが撮像空間にそれぞれ形成される。

装置座標系の３軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを合成して、論理軸としてのスライス方向傾斜磁場Ｇｓｓ、位相エンコード方向傾斜磁場Ｇｐｅ、および、読み出し方向（周波数エンコード方向）傾斜磁場Ｇｒｏの各方向を任意に設定できる。各傾斜磁場は、静磁場に重畳される。なお、スライス方向、位相エンコード方向、および、読み出し方向の直交３軸で構成される座標系を画像座標系と呼ぶものとする。

ＲＦ送信器４６は、シーケンスコントローラ５６から入力される制御情報に基づいて、核磁気共鳴を起こすためのラーモア周波数のＲＦパルスを生成し、これを送信用のＲＦコイル２８に送信する。ＲＦコイル２８には、ＲＦパルスを送信すると共に被検体からの磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を受信する送受信用全身コイル（ＷＢＣ：ｗｈｏｌｅ ｂｏｄｙ ｃｏｉｌ）や、寝台３２または被検体Ｐの近傍に設けられる受信専用のコイル（ローカルコイルとも呼ばれる）などがある。

ＲＦコイル２８で受信したＭＲ信号は、信号ケーブルを介してＲＦ受信器４８に供給される。

ＲＦ受信器４８は、受信したＭＲ信号に対して、前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ）変換を施すことで、デジタル化された複素データである生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）を生成する。ＲＦ受信器４８は、生成したＭＲ信号の生データをシーケンスコントローラ５６に入力する。

シーケンスコントローラ５６は、コンピュータ５８の演算装置６０の制御に従って、設定されたパルスシーケンスを含む撮像条件に対応する傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ，ＧｚおよびＲＦパルスを発生させる。また、シーケンスコントローラ５６は、これらの傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ，ＧｚおよびＲＦパルスに応答して受信されたＭＲ信号を、生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）としてＲＦ受信器４８から入力し、演算装置６０に出力する。上記の磁気共鳴撮像装置１の各構成のうち、コンピュータ５８を除く構成を収集部と呼ぶ。

コンピュータ５８の演算装置６０はプロセッサ等を備えて構成される。演算装置６０は、磁気共鳴撮像装置１全体の制御を行う他、ユーザ操作によって入力装置６２に入力された種々の設定情報に基づいて、各種のパルスシーケンスを含む撮像条件の設定や変更を行い、設定或いは変更された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ５６を制御する。

また、演算装置６０は、シーケンスコントローラ５６から入力した生データに対して、逆フーリエ変換等を含む再構成処理を行う他、後述する歪補正に関する処理を行う。歪補正された画像データは、表示装置６４に表示される。

図２は、本実施形態の演算装置６０で実現される、再構成処理、歪補正処理、及び歪補正を考慮した位置決め処理等の機能ブロックの構成例を示す図である。図２に示す機能ブロックの夫々の機能は、演算装置６０のプロセッサが記憶装置６６に記憶されるプログラムコードを実行することによって実現してもよいし、ＡＳＩＣのようなハードウェアで実現してもよい。

本実施形態の演算装置６０で実現される各機能ブロックは、再構成部１１０、歪補正部１２０、補正データ記憶部１３０、撮像条件設定部１４０、撮像領域設定部１５０、品質領域算出部１６０等を有して構成される。

再構成部１１０は、前述したように、シーケンスコントローラ５６から入力した磁気共鳴信号（生データ）に対して、逆フーリエ変換等を含む再構成処理を行って再構成画像を生成する。補正データ記憶部１３０は、磁場の誤差に起因して生じる再構成画像の歪を補正するための補正データを歪補正テーブルとして記憶する。

歪補正部１２０は、補正データ記憶部１３０に記憶された補正データを用いて、再構成画像の歪を補正する。

撮像領域設定部１５０は、撮像技師等のユーザが入力装置６２を介して入力した撮像領域設定情報に基づいて、撮像領域、即ち、ＦＯＶ（Field Of View）を設定する。

撮像条件設定部１４０は、検査対象の患者に対して予め設定された撮像条件、或いは入力装置６２を介して入力、変更された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ５６を制御する。ここで、撮像条件とは、ＦＯＶ等の撮像領域の大きさや位置に関する撮像条件、スライス枚数やスライス厚、スライス内のマトリクスの大きさ等の解像度に関する撮像条件、撮像法やパルスシーケンスの種類等のほか、これらの撮像条件と密接に関連するパルスシーケンスのパラメータを含む諸元のことである。

品質領域算出部１６０は、撮像領域設定部１５０で設定した撮像領域と、補正データ記憶部１３０に記憶された補正データを用いて、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される画質維持領域を算出する。

前述したように、歪補正処理によって「黒抜け」が発生し、歪補正後の画像の一部の領域の画質が劣化することがある。

一般的な撮像手順では、本撮像の前に、例えば、アキシャル断面、サジタル断面、コロナル断面などの位置決め画像を得るための撮像を行う。そして、この位置決め画像を表示装置６４の画面に表示して、本撮像を行うべき撮像領域（ＦＯＶ）を指定する。ＦＯＶの指定は、例えばＦＯＶの大きさや位置に対応する四角のグラフィクス図形を位置決め画像に重ねて表示して行う。その後、指定したＦＯＶに対して本撮像が行われ、本撮像の画像が生成される。

従来の撮像手法では、上記の「黒抜け」は、本撮像が終了した後に本撮像の画像を見て初めてその存在が確認できるものであった。「黒抜け」が多い場合は、撮像領域を設定し直して、再度本撮像を行う必要があった。

これに対して、本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置１では、本撮像の前の、ＦＯＶの位置決め処理において、「黒抜け」が発生しない領域、或いは「黒抜け」発生の割合が所定の割合よりも低い領域（これらの領域を、以下、品質維持領域ＱＲと呼ぶ）を表示装置６４に表示するものとしている。以下、品質維持領域ＱＲの表示を伴う本実施形態の位置決め処理について、より具体的に説明する。

（２）位置決め処理（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る位置決め処理の説明の理解のため、本実施形態における歪補正処理について概略説明する。

図３は、歪補正前の再構成画像（図３（ａ））と歪補正後の再構成画像（図３（ｂ））とを模式的に示す図である。

再構成処理は、磁場に誤差が無い、即ち、静磁場が空間的に均一であり、傾斜磁場も理想的に直線状に変化しているという前提で行われる。したがって、静磁場の空間的不均一性が残留している場合や、傾斜磁場に非線形性の歪があると、真の位置と、これに対応する補正前の再構成画像の画素位置との間に位置ズレが発生し、この結果再構成画像に歪が発生する。換言すれば、真の位置にあるべき画素の画素値が、観測位置に置き換わったことによって画像の歪が発生する。

静磁場の誤差（不均一性）はシミング処理によってある程度解消できる。また、傾斜磁場は、ボア空間の中心近傍では線形性が高く、ボア空間の周辺部では非線形性が強くなる傾向をもつ。したがって、ボア空間の中心近傍に撮像領域を設定すれば、傾斜磁場の非線形性に起因する画像歪はある程度回避することができる。

一方、近年では、ボア空間に横臥する患者の精神的、肉体的負担を軽減するため、ボアの短軸化が図られている。このため、ボア空間内における傾斜磁場の非線形性領域の比率が従来よりも大きくなってきている。そこで、ボア空間の非線形領域をも撮像領域として使用すべく、傾斜磁場の非線形性に起因する画像歪を積極的に補正する歪補正処理が行われている。

今、Ｘ、Ｙ、Ｚの各傾斜磁場の線形分からの誤差(非線形歪み)を以下のように定義する。
ΔBgrd_x(X,Y,Z)、ΔBgrd_y(X,Y,Z)、ΔBgrd_z(X,Y,Z)
Ｘ、Ｙ、Ｚ各Chのgradientについて磁場歪みは３次元分布となる。Gx, Gy, Gzを理想傾斜磁場強度として、装置座標系の任意の点：(X,Y,Z)において各Chの誤差の割合を、
GxErrRatio(X,Y,Z) = ΔGx(X,Y,Z)/Gx
GyErrRatio(X,Y,Z) = ΔGy(X,Y,Z)/Gy
GzErrRatio(X,Y,Z) = ΔGz(X,Y,Z)/Gz
とすると、点(X,Y,Z)において、Ｘ、Ｙ、Ｚ各Chのgradientのつくる磁場分布誤差は、
ΔBgrd_x(X,Y,Z) = ΔGx(X,Y,Z)*X
ΔBgrd_y(X,Y,Z) = ΔGy(X,Y,Z)*Y
ΔBgrd_z(X,Y,Z) = ΔGz(X,Y,Z)*Z
となる。
よって、線形分からの誤差により任意の点(X,Y,Z)の位置がシフトする量（歪み量）は、
ΔX= ΔBgrd_x(X,Y,Z)/Gx = GxErrRatio(X,Y,Z)*X
ΔY= ΔBgrd_y(X,Y,Z)/Gy = GyErrRatio(X,Y,Z)*Y
ΔZ= ΔBgrd_z(X,Y,Z)/Gz = GzErrRatio(X,Y,Z)*Z
で求められる。

なお、各傾斜磁場の線形分からの誤差は、磁場分布計算モデルにより計算により求めても良いし、実際の装置において代表的な位置での傾斜磁場強度を測定し、フィッティングにより求めても良い。

点(X,Y,Z)は点(X+ΔX, Y+ΔY, Z+ΔZ)にシフトしているので、画素位置(X,Y,Z)の画素値として、画素位置(X+ΔX, Y+ΔY, Z+ΔZ)における画素値を持ってくることで歪み量の補正をすることができる。換言すれば、補正前の再構成画像における画素位置(X,Y,Z)の画素値を、同じく補正前の再構成画像における画素位置(X+ΔX, Y+ΔY, Z+ΔZ)の画素値で置き換えることによって補正後の再構成画像を生成することができる。

図４は、歪補正テーブルの概念を示す図である。歪補正テーブルは３次元の参照テーブルであり、点(X,Y,Z)で指定される各格子点（図４の黒丸）に、点(X,Y,Z)に対応付けられた３次元の補正データが保存されている。

補正データは、例えば、図４の右側に示すように、補正前の画素位置(X,Y,Z)と、補正後の画素位置(X’,Y’,Z’)との差である、シフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)である。ここで、ΔX = X - X’、ΔY = Y - Y’、ΔZ = Z - Z’、である。歪補正テーブルに保存される補正データが上記のようにシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)そのものの場合は、補正データ自体が補正前後の画素位置の位置ズレ量となる。

歪補正テーブルに記憶する補正データは、必ずしもシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)そのものである必要はなく、シフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)を算出可能なデータであればよい。例えば、誤差の割合(GxErrRatio(X,Y,Z), GyErrRatio(X,Y,Z), GzErrRatio(X,Y,Z))を、補正データとして記憶させても良い。この場合、各誤差の割合GxErrRatio(X,Y,Z)、GyErrRatio(X,Y,Z)、 GzErrRatio(X,Y,Z)に、位置X、Y、Zを夫々乗ずれば、シフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)を算出することができる。

図５は、歪補正テーブルを用いた歪補正処理の概念を説明する図であり、図５（ａ）が再構成画像、図５（ｂ）が歪補正テーブルを示す。

前述したように、歪補正テーブルは、通常、装置座標系（X,Y,Z）で表される。これに対して、再構成画像は、リードアウト方向(RO)、位相エンコード方向(PE)、スライス方向(SS)の画像座標系(RO,PE,SS)で表現される。画像座標系(RO,PE,SS)は、装置座標系（X,Y,Z）に対して任意の方向に設定できるが、図５では、説明の便宜上、スライス方向とＺ方向を一致させている。

再構成画像の画素位置ａの補正を行うときは、画素位置ａに対応する装置座標系の位置Ａを求め、その点のシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)を歪補正テーブルから読み取り、画素位置ａのシフト先の画素位置ａ’を算出する。そして、画素位置ａ’の画素値を画素位置ａの画素値とする。

同様に、再構成画像の画素位置ｂの補正を行うときは、画素位置ｂに対応する装置座標系の位置Ｂを求める。位置Ｂが歪補正テーブルの格子点に一致しないときは、位置Ｂの周囲の格子点にある複数のシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)から、公知の補間処理、例えば、cubic spline補間やSinc補間等を用いて、位置Ｂにおけるシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)を推定する。そして、推定したシフト量(ΔX, ΔY, ΔZ)を用いて画素位置ｂのシフト先の画素位置ｂ’を算出する。ここで、画素位置ｂ’が再構成画像データの格子点に一致しない場合は、画素位置ｂ’の周囲の格子点にある複数の画素値から、同様の補間処理、例えば、cubic spline補間やSinc補間等を用いて画素位置ｂ’の画素値を算出する。そして、算出した画素位置ｂ’の画素値を画素位置ｂの画素値とする。

このような処理を補正前の再構成画像の総ての画素に対して行うことによって、歪補正後の再構成画像を生成することができる。

ところで、再構成画像のうち撮像領域の周辺に対応する領域では、図５（ａ）の画素位置ｃと画素位置ｃ’のように、シフト先の画素位置が撮像領域の外部になることが生じうる。このような場合、シフト先の画素位置ｃ’にはそもそも画素が存在しない。このため、通常、画素位置ｃの画素値をゼロに設定する。画素値ゼロの画素は表示上黒く見える。これが、前述した「黒抜け」である。

このように、シフト先の画素位置が撮像領域の外となる場合は、その画素の品質は低下することになる。

そこで、本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置１では、品質の低下しない領域（品質が維持される領域）、言い換えれば、上記の「黒抜け」が発生しない領域、或いは「黒抜け」発生の割合が所定の割合よりも低い領域を、品質維持領域ＱＲとして表示装置６４に表示するものとしている。

図６は、第１の実施形態における品質維持領域ＱＲと撮像領域（ＦＯＶ）とを例示する図である。品質維持領域ＱＲと撮像領域（ＦＯＶ）の表示と設定は、本撮像の前の撮像領域（ＦＯＶ）の位置決め段階で行われる。位置決めは、表示装置６４に被検体の位置決め画像を表示させ、その上に品質維持領域ＱＲや撮像領域（ＦＯＶ）を示す四角のグラフィック図形を重ねて表示して行うが、図６（図７以降も同様）では、被検体の位置決め画像を省略して図示している。

第１の実施形態では、実線で示す撮像領域（ＦＯＶ）がユーザ操作によって設定される。一方、破線でしめす品質維持領域ＱＲは、ユーザが設定した撮像領域（ＦＯＶ）と、歪補正テーブルから直接或いは間接的に求められるシフト量（位置ズレ量）とを用いて装置が算出する。品質維持領域ＱＲは、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される領域であり、「黒抜け」が全く発生しない領域が品質の最も高い領域となる。「黒抜け」が全く発生しない領域とは、その領域内の総ての画素において、歪補正による画素位置のシフト先が撮像領域（ＦＯＶ）内にある領域のことである。したがって、品質維持領域ＱＲは、撮像領域（ＦＯＶ）の内側にあり、撮像領域（ＦＯＶ）よりも狭い領域となる。

撮像領域（ＦＯＶ）は、その外縁にある△部をドラッグする等の操作によって、拡大、縮小できる。また、撮像領域（ＦＯＶ）を回転、移動させることもできる。撮像領域（ＦＯＶ）に対するこのようなユーザ操作によって、位置決め画像と撮像領域（ＦＯＶ）を所望の位置関係に位置合わせすることができる。

撮像領域（ＦＯＶ）を変更すると品質維持領域ＱＲも再計算され、変更後の撮像領域（ＦＯＶ）に対応する品質維持領域ＱＲが表示される。

図７は、品質維持領域ＱＲの算出の概念を説明する図である。品質維持領域ＱＲは、前述したように、撮像領域（ＦＯＶ）の内側となるが、その大きさは設定する品質に依存して変化する。高い品質に設定すると品質維持領域ＱＲは小さくなり、低い品質に設定すると品質維持領域ＱＲの大きさは撮像領域（ＦＯＶ）の大きさに近づいていく。ここでの品質とは、歪補正によってシフト先の画素位置が撮像領域（ＦＯＶ）の外になる画素の数と、撮像領域（ＦＯＶ）内の総画素数との比率で表せる指標である。図７において、●は、歪補正によってシフト先の画素位置が撮像領域（ＦＯＶ）の外になる画素を示しており、●から延びる矢印の先端がシフト先の画素位置を表している。●が少ない領域ほど、黒抜けによる歪補正後の画質の劣化が少なく、高い品質が維持される領域となる。

今、撮像領域（ＦＯＶ）内の総画素数をＮとし、歪補正によって品質維持領域ＱＲから撮像領域（ＦＯＶ）外にシフトする画素の数をｎ（以下、黒抜け画素数ｎと呼ぶ）とすると、品質指標ＱＦを、例えば、
ＱＦ＝１−（ｎ／Ｎ）
と規定することができる。黒抜け画素数ｎが多くなればなるほど品質指標ＱＦは低下する。黒抜け画素数ｎがゼロの場合、品質指標ＱＦは１（パーセント表示にすると１００％）となり、黒抜けに起因する補正後の画質劣化は全く生じないことを意味している。

例えば、図７の右下に例示するように、撮像領域（ＦＯＶ）内の総画素数Ｎを１０,０００としたとき、黒抜け画素数ｎが１,０００となる品質維持領域ＱＲ１の品質指標ＱＦは９０％、黒抜け画素数ｎが５００となる品質維持領域ＱＲ２の品質指標ＱＦは９５％、黒抜け画素数ｎがゼロとなる品質維持領域ＱＲ３の品質指標ＱＦは１００％となる。

撮像領域（ＦＯＶ）が設定されると、歪補正テーブルから決まるシフト先の位置と品質指標ＱＦとから、黒抜け画素数ｎが決定される。黒抜け画素数ｎが決定されれば、品質維持領域ＱＲを決定することができる。

例えば、品質維持領域ＱＲの形状を撮像領域（ＦＯＶ）の形状と相似とし、品質維持領域ＱＲの大きさを撮像領域（ＦＯＶ）の大きさが徐々に小さくしていき、品質指標ＱＦから決定した黒抜け画素数ｎになったときの大きさの領域を品質維持領域ＱＲとすることができる。上記の方法は一例であり、これに限定されるものではない。

（３）位置決め処理（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、ユーザが撮像領域（ＦＯＶ）を設定し、これに基づいて装置が品質維持領域ＱＲを算出している。第２の実施形態では、これとは逆に、ユーザが品質維持領域ＱＲを設定し、これに基づいて装置が撮像領域（ＦＯＶ）を算出する。

図８に示すように、第２の実施形態においては、実線で示す品質維持領域ＱＲがユーザ操作によって設定される一方、破線でしめす撮像領域（ＦＯＶ）は、ユーザが設定した撮像領域（ＦＯＶ）と、歪補正テーブルから直接或いは間接的に求められるシフト量（位置ズレ量）とを用いて装置が算出する。第１の実施形態と同様に、品質維持領域ＱＲは、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される領域であり、この品質を実現するための撮像領域（ＦＯＶ）が算出される。

品質維持領域ＱＲは、その外縁にある△部をドラッグする等の操作によって、拡大、縮小できる。また、品質維持領域ＱＲを回転、移動させることもできる。品質維持領域ＱＲを変更すると撮像領域（ＦＯＶ）も再計算され、変更後の品質維持領域ＱＲに対応する撮像領域（ＦＯＶ）が表示される。

図９は、撮像領域（ＦＯＶ）の算出の概念を説明する図である。第１の実施形態と同様に、撮像領域（ＦＯＶ）は品質維持領域ＱＲの外側にあり、品質維持領域ＱＲよりも広い領域となる。品質を高く設定すると撮像領域（ＦＯＶ）はより大きくなり、品質を低く設定すると撮像領域（ＦＯＶ）は品質維持領域ＱＲに近づいていく。ここでの品質は、歪補正によってシフト先の画素位置が撮像領域（ＦＯＶ）の外になる画素の数（黒抜け画素数）と、品質維持領域ＱＲ内の総画素数との比率で表せる指標である。図９において、●は、品質維持領域ＱＲ内の画素のうち、歪補正によってシフト先の画素位置が撮像領域（ＦＯＶ）の外になる画素を示しており、●から延びる矢印の先端はシフト先の画素位置を表している。図９に示す黒抜け画素●は、撮像領域（ＦＯＶ）と品質維持領域ＱＲとが同じ大きさのときの黒抜け画素に対応するが、撮像領域（ＦＯＶ）を大きくしていくにつれてシフト先の画素位置が撮像領域（ＦＯＶ）の外になる画素の数は徐々に減っていく。つまり、品質維持領域ＱＲの大きさを固定にした場合、大きな撮像領域（ＦＯＶ）ほど、品質維持領域ＱＲ内の品質は高くなる。

品質維持領域ＱＲ内の総画素数をＮとし、歪補正によって品質維持領域ＱＲから撮像領域（ＦＯＶ）外にシフトする画素の数をｎ（黒抜け画素数ｎ）とすると、第２の実施形態の品質指標ＱＦも第１の実施形態と同じ式で表すことができ、
ＱＦ＝１−（ｎ／Ｎ）
となる。

例えば、図９の右下に例示するように、品質維持領域ＱＲ内の総画素数Ｎを１０,０００としたとき、品質維持領域ＱＲから撮像領域ＦＯＶ１の外にシフトする黒抜け画素数ｎが１,０００の場合は品質指標ＱＦが９０％、撮像領域ＦＯＶ２の外にシフトする黒抜け画素数ｎが５００の場合は品質指標ＱＦが９５％、撮像領域ＦＯＶ３の外にシフトする黒抜け画素数ｎがゼロの場合は品質指標ＱＦが１００％となる。

品質維持領域ＱＲと品質指標ＱＦとから、黒抜け画素数ｎと黒抜け画素が定まり、黒抜け画素のシフト先の位置も定まる。そして、シフト先の位置の外縁から、撮像領域（ＦＯＶ）を決定することができる。

なお、第１、第２の実施形態のいずれにおいても、シフト先の画素位置が撮像領域（ＦＯＶ）の外になる画素数を求めるとき、撮像領域（ＦＯＶ）の各スライス面内の所定の周辺領域の画素を除外した上で、撮像領域（ＦＯＶ）の外になる画素数を求めるようにしてもよい。スライス面内の所定の周辺領域においては、仮に黒抜け画素が生じたとしても、それ程深刻な影響を与えない場合があるからである。

また、シフト先の画素位置が撮像領域（ＦＯＶ）の外になる画素数を求めるとき、画素値が所定の値以下となる画素を除外した上で、前記撮像領域（ＦＯＶ）の外になる画素数を求めるようにしてもよい。画素値が小さい場合は、仮に黒抜け画素が生じたとしても、それ程深刻な影響を与えない場合があるからである。

ここまでの説明では、撮像領域（ＦＯＶ）や品質維持領域ＱＲを２次元の図を用いて説明してきたが、撮像領域（ＦＯＶ）や品質維持領域ＱＲは２次元領域に限定されるものではなく、図１０に示すように、撮像領域（ＦＯＶ）や品質維持領域ＱＲを３次元領域としてもよい。図１０（ａ）は第１の実施形態に対応し、図１０（ｂ）は第２の実施形態に対応するものであり、上述した第１、第２の実施形態の説明はそのまま適用できる。

同一スライス面内で２次元の歪補正を行う場合は、上記の「黒抜け」はスライスの周辺領域に発生することが殆どであり、「黒抜け」が発生しても画像診断上問題となることは比較的少ないかもしれない。しかしながら、スライス方向も含めて３次元の歪補正を行う場合は、３次元撮像領域のスライス方向の端部では、スライス面内の中央部にも「黒抜け」が発生する可能性があり、観察したい部位が見えにくくなるという現象が発生しうる。

本実施形態では、３次元の歪補正を行う場合であっても、本撮像の前の位置決め処理において、「黒抜け」が発生しない領域、或いは「黒抜け」発生の割合が所定の割合よりも低い領域（これらの領域を、以下、品質維持領域ＱＲと呼ぶ）を表示装置６４に表示することができ、歪補正処理に伴う画像品質の劣化を予防、或いは低減することができる。

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

１ 磁気共鳴撮像装置
６４ 表示装置
１１０ 再構成部
１２０ 歪補正部
１３０ 補正データ記憶部
１４０ 撮像条件設定部
１５０ 撮像領域設定部
１６０ 品質領域算出部

Claims (12)

1. 磁場の誤差に起因して生じる再構成画像の歪を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶部と、
   被検体の撮像領域を設定する撮像領域設定部と、
   設定した前記撮像領域と前記補正データを用いて、歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される品質維持領域を算出する品質領域算出部と、
   設定した前記撮像領域と算出した前記品質維持領域とを、磁気共鳴信号の収集前に表示する表示部と、
   を備えたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
2. 磁場の誤差に起因して生じる再構成画像の歪を補正するための補正データを記憶する補正データ記憶部と、
   品質維持領域を設定する品質領域設定部と、
   設定した前記品質維持領域と前記補正データを用いて、前記品質維持領域内において歪補正後の画質が所定の品質以上に維持される撮像領域を算出する撮像領域算出部と、
   算出した前記撮像領域と設定した前記品質維持領域とを、磁気共鳴信号の収集前に表示する表示部と、
   を備え、
   前記所定の品質は、歪補正によるシフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素の数と、前記品質維持領域内の総画素数とで表せる品質指標であり、
   前記撮像領域算出部は、前記品質指標が所定値以上となる領域を前記撮像領域として求める、
   ことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
3. 前記品質維持領域は前記撮像領域の内側にあって、前記撮像領域よりも狭い領域である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気共鳴撮像装置。
4. 前記補正データは、前記磁場の誤差が無いとしたときの前記撮像領域内の画素位置と、前記誤差を含む磁場環境の下で収集された磁気共鳴信号から再構成された再構成画像内の画素位置との位置ずれ量又は前記位置ずれ量に関するデータであり、
   前記再構成画像の各画素位置の画素値を、その画素位置を前記位置ずれ量だけシフトさせた先の画素位置の画素値とすることによって歪を補正する歪補正部、をさらに備え、
   前記所定の品質は、前記歪補正部の歪補正によってシフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素の数と、前記撮像領域内の総画素数とで表せる品質指標であり、
   前記品質領域算出部は、前記品質指標が所定値以上となる領域を前記品質維持領域として求める、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
5. 前記品質指標は、前記歪補正部の歪補正によってシフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素の数をｎとし、前記撮像領域内の総画素数をＮとするとき、（Ｎ−ｎ）／Ｎで表せる品質指標であり、
   前記品質指標はユーザ操作によって設定及び変更が可能であり、前記品質指標を高い値に設定すると前記品質維持領域は狭くなり、前記品質指標を低い値に設定すると前記品質維持領域は広くなる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴撮像装置。
6. 前記品質領域算出部は、シフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素数を求めるとき、前記撮像領域の各スライス面内の所定の周辺領域の画素を除外した上で、前記撮像領域の外になる画素数を求める、
   ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴撮像装置。
7. 前記品質領域算出部は、シフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素数を求めるとき、画素値が所定の値以下となる画素を除外した上で、前記撮像領域の外になる画素数を求める、
   ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴撮像装置。
8. 前記品質指標は、前記シフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素の数をｎとし、前記品質維持領域内の総画素数をＮとするとき、（Ｎ−ｎ）／Ｎで表せる品質指標であり、
   前記品質指標はユーザ操作によって設定及び変更が可能であり、前記品質指標を高い値に設定すると前記撮像領域は広くなり、前記品質指標を低い値に設定すると前記撮像領域は狭くなる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
9. 前記撮像領域算出部は、前記シフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素数を求めるとき、前記撮像領域の各スライス面内の所定の周辺領域の画素を除外した上で、前記撮像領域の外になる画素数を求める、
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
10. 前記撮像領域算出部は、前記シフト先の画素位置が前記撮像領域の外になる画素数を求めるとき、画素値が所定の値以下となる画素を除外した上で、前記撮像領域の外になる画素数を求める、
    ことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
11. 前記表示部は、被検体の位置決め画像を表示し、前記撮像領域と前記品質維持領域とを前記位置決め画像に重ねて表示する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の磁気共鳴撮像装置。
12. 前記撮像領域と前記品質維持領域はいずれも３次元領域である、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の磁気共鳴撮像装置。