JP6783642B2 - 磁気共鳴イメージング装置及び受信コイルの感度マップ算出方法 - Google Patents
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Description
表面コイルの感度分布とボディーコイルの感度分布の比は被検体のリファレンススキャンで求めることができるので、表面コイルで撮像したときに比較的均一なボディーコイルの感度むら程度に補正することはできる。しかし、ボディーコイルの感度分布が均一でないときにはボディーコイルの感度分布補正も必要になる。その際、自己参照のような手法でボディーコイルの感度分布を求めると、参照画像のコントラストによっては失敗することがある。
特許文献8では、複数TEの撮像でT2を求め、T2から組織とそのプロトン密度を推定してT2とプロトン密度から撮像時のTEでの参照画像を作成し、感度マップを求める技術が開示されているが、この技術では、T2の計測が必要になる上に、様々な誤差(T2とプロトン密度の対応、計算されるT2値)に影響される恐れがある。
なお前記複数の受信チャンネルそれぞれの感度マップから導出したマップは、前記第一の指標マップのほか、感度マップから第一の指標マップを算出する途中のデータも含んでもよい。
以上の概要を踏まえ、以下、信号処理部7が行う処理の各実施形態を説明する。
本実施形態は、多チャンネルコイルからで得たデータを用い座標変換式を作成し、被検体存在時の感度マップを作成する。本実施形態は、さらに、多チャンネルコイルについて作成された感度マップを用いて、本撮像に用いられた表面コイルの感度を補正する。
[数1]
Σ|(φ12(r)−θ12(r’))2 | (1)
[数3]
I’(x、y)=I(x、y)/(C×S’w) (3)
[数4]
Σ|((φ12(r)−Avg(φ12(r)))−(θ12(r’)−Avg(θ12(r’))))2|
(4)
ここで、Avgは比較する領域での平均を表す。
本実施形態においても、感度マップ保存部31に保存された各受信チャンネルの感度マップから算出した第一指標と、各チャンネルの参照画像を用いて算出した第二指標とを一致させる座標変換式を用いて、基準コイルの感度分布を補正して、感度補正に用いることは第一実施形態と同じである。本実施形態は、その前提である多チャンネル受信コイルの感度分布(感度マップ保存部に格納された感度マップ)の取得手法に特徴がある。
まずシミュレーション部35は、感度マップをFDTD法など公知のシミュレーション技術により算出する(S801)。シミュレーションでは、ファントムのサイズ、物性値、対象とする受信コイルのサイズ、キャパシタやインダクタの値、素子間のサイズ等を設定し、磁気共鳴周波数の信号を流したときの感度分布(感度マップ)を算出する。本実施形態では、図10に示すように、大きな被検体にも対応できるように、シミュレーションではファントムで得られる感度マップD(図10(b))よりも大きなファントムを設定することもできる。これにより、図10(a)に示すような初期感度マップSを得る。
[数5]
S’i(r)=Ki×Si(f(r)) (5)
式中、fは、座標変換式f(r→r’)を表す。
外挿は公知の技術を用いることができるが、係数βは、シミュレーションが完全であれば恒常的に1となる性質のものであるため、単純な処理で安定に外挿できる。例えば、外挿すべき点に最も距離が近い位置の点の係数で置き換えるという処理でも良い。
本実施形態では、撮像用の受信コイルの感度マップとして位相情報を含む感度マップを作成することが特徴である。位相情報を含む感度マップを得ることで、感度むらの補正(いわゆる感度補正)のみならず、受信コイル感度マップをパラレルイメージングに利用することも可能となる。
|Ri|=ki×|Si| (6)
式中、Si(iは、i番目のチャンネルであることを示し、チャンネル数を最大値とする整数)は座標変換されたチャンネルiの感度マップ、Riは、チャンネルiの参照画像である。この係数kiを用いて、次式(7)から、各チャンネルの感度マップ(複素数)R’iを算出する。
R’i=ki×Si×exp(j×di)×(|S|/|R|) (7)
式中、Sは各チャンネルの感度マップの画素値を要素とするベクトル(チャンネル数がnの場合、n次元ベクトル)、Rは参照画像の画素値を要素とするベクトルである。jは虚数単位で、diは、感度マップRiの偏角(arg(Ri))と参照画像Siの偏角arg(Si)との差(位相差)で、式(8)で定義される。
di=arg(Ri)−arg(Si) (8)
なお「arg(Ri)」及び「arg(Si)は、いずれもアンラップ処理後の偏角を表す。
式(7)により得られる各チャンネルの感度マップR’iは、チャンネル間の比は参照画像におけるチャンネル間の比と同じであり、且つ感度マップRiを合成して得られる基準コイル全体の感度マップはフラットなものとなる。
第一〜第三実施形態では、複数チャンネルを有する受信コイルについてチャンネル毎に予め取得した感度マップとチャンネル毎の参照画像とから導出した座標変換式を用いて、当該受信コイルの感度マップを作成(補正)した実施形態であるが、本実施形態は、座標変換式を導出した複数チャンネルを有する受信コイル(第一の受信コイル)とは別の受信コイル(第二の受信コイル)の感度マップを、その座標変換を用いて作成する。
Claims (13)
- 複数の受信チャンネルを有する受信コイルを備え、検査対象の核磁気共鳴信号を受信し、前記検査対象の画像を取得する撮像部と、
前記受信コイルの感度情報を用いて前記検査対象の画像作成に必要な計算を行う計算部と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
前記検査対象がセットされた時以外で予め取得した前記受信コイルの感度マップ、及び、前記複数の受信チャンネルの感度マップまたは前記複数の受信チャンネルの感度マップから導出したマップを記憶する記憶部を更に備え、
前記計算部は、
前記複数の受信チャンネルの感度マップ間の関係を表す第一の指標マップと、前記撮像部が前記検査対象について前記受信コイルの受信チャンネルごとに取得した複数の参照画像間の関係を表す第二の指標マップとの差を最小化するように前記第一の指標マップを座標変換する座標変換式を算出する座標変換式算出部と、
前記座標変換式を用いて、前記検査対象存在時の受信感度マップを作成する感度マップ作成部と、を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第一の指標マップは、各受信チャンネルの感度マップの画素値の比、前記画素値を要素とするベクトル、及び、前記ベクトルの偏角のいずれか一つを、画素値とするマップであり、
前記第二の指標マップは、各受信チャンネルの参照画像の画素値の比、前記画素値を要素とするベクトル、及び、前記ベクトルの偏角のいずれか一つを、画素値とするマップであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記計算部は、前記検査対象の画像を、前記感度マップ作成部が作成した受信感度マップを用いて補正する感度補正部を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記感度マップ作成部は、前記複数の受信チャンネルを有する受信コイルについて複数チャンネルを組み合わせた全体としての前記受信感度マップ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。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記複数の受信チャンネルを有する受信コイルは、広域用受信コイルであり、
前記計算部は、前記感度マップ作成部が作成した前記広域用受信コイルの前記受信感度マップと、前記広域用受信コイルとは異なる撮像用受信コイルについて予め求められた感度マップとを用いて、前記撮像用受信コイルの感度マップを補正する感度マップ補正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。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記記憶部に記憶する第一の指標マップまたは前記複数の受信チャンネルの感度マップは、前記複数の受信チャンネルを有する受信コイルを用いてファントムを撮像することにより取得したファントム画像及びシミュレーションで得た感度画像の少なくとも一方を用いて作成された第一の指標マップまたは感度マップであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項6に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記記憶部に記憶する第一の指標マップまたは前記複数の受信チャンネルの感度マップは、前記シミュレーションで得た感度画像を前記ファントム画像で補正して作成されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記記憶部に記憶される感度マップは前記複数の受信チャンネルの感度マップであり、前記複数の受信チャンネルの感度マップ、及び、前記複数の参照画像は、画素値が複素数であり、
前記感度マップ作成部は、前記複数の受信チャンネルの感度マップ及び前記複数の参照画像の位相を揃える位相補正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。 - 請求項8に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記計算部は、前記感度マップ作成部により、位相が補正された、各受信チャンネルの受信感度マップを用いて、パラレルイメージングに基く演算を行い、画像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。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記感度マップ作成部は、前記複数の受信チャンネルを有する受信コイルの一部の受信チャンネルについて、又は、前記複数の受信チャンネルを有する受信コイルと感度領域が重なる別のコイルについて、前記受信感度マップ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。 - 請求項10に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記複数の受信チャンネルを有する受信コイルは、1つの受信チャンネルがソレノイドコイルで、他の受信チャンネルが前記ソレノイドコイルと重なる領域に感度を持つ複数チャンネルコイルであり、
前記座標変換式算出部は、少なくとも前記複数チャンネルコイルについて、前記第一の指標マップと前記第二の指標マップとを用いて座標変換式を作成し、
前記感度マップ作成部は、前記座標変換式を用いて、前記ソレノイドコイルの受信感度マップ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。 - 検査対象がセットされた時以外で取得した受信コイルの感度マップを用いて、検査対象に対する受信コイルの受信感度マップを算出する方法であって、
複数の受信チャンネルを有する受信コイルについて、検査対象がセットされた時以外で取得した前記複数の受信チャンネルの感度マップの画素間の関係を第一の指標として算出し、第一の指標マップを得、
検査対象に対して取得した前記複数の受信チャンネルの参照画像の画素間の関係を第二の指標として算出し、第二の指標マップを得、
前記第一の指標マップと第二の指標マップとが一致するように導出した座標変換式を検査対象がセットされた時以外で取得した受信コイルの感度マップに適用し、前記受信感度マップを算出することを特徴とする、受信コイルの感度マップ算出方法。 - 請求項12に記載の受信コイルの受信感度マップを算出する方法であって、
前記座標変換式を、前記複数の受信チャンネルとは異なる受信コイルに適用し、前記複数の受信チャンネルとは異なる受信コイルについて、前記受信感度マップを作成することを特徴とする、受信コイルの感度マップ算出方法。
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