JP6169909B2 - Magnetic resonance imaging apparatus and real number component image acquisition method - Google Patents
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Description
本発明は,被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴(以下,「NMR」という)信号を測定し,核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する核磁気共鳴イメージング(以下,「MRI」という)装置に関し,特に,実数成分画像を得る技術に関する。 The present invention measures nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as “NMR”) signals from hydrogen, phosphorus, etc. in a subject, and images nuclear density distribution, relaxation time distribution, etc. In particular, the present invention relates to a technique for obtaining a real component image.
MRI装置は,被検体,特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するNMR信号(エコー信号)を計測し,その頭部,腹部,四肢等の形態や機能を2次元的に或いは3次元的に画像化する装置である。撮影において,エコー信号には,傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて,時系列データとして計測される。計測されたエコー信号は,2次元又は3次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。
MRI equipment measures the NMR signals (echo signals) generated by the spins of the subject, especially the tissues of the human body, and the shape and function of the head, abdomen, limbs, etc. in two or three dimensions. It is a device that images. Shooting smell Te, the echo signals are different phase encoding by the gradient magnetic field is frequency encoded with is granted, is measured as time-series data. The measured echo signal is reconstructed into an image by two-dimensional or three-dimensional Fourier transform.
上記MRI装置を用いた画像診断では,病変組織と周辺組織との間の画像コントラストを高めるため,脂肪プロトンからのエコー信号(以下,脂肪信号と略記する)に基づく画像上の脂肪成分を抑制する撮像方法が望まれる。 In diagnostic imaging using the MRI system described above, the fat component on the image is suppressed based on echo signals from fat protons (hereinafter abbreviated as fat signals) in order to increase the image contrast between the diseased tissue and surrounding tissues. An imaging method is desired.
一方で医療診断においては,解剖学的情報をある程度残した状態の画像の方が有用な場合があり,たとえば画像上の脂肪成分の抑制度を選択できることが望まれる。 On the other hand, in medical diagnosis, an image with some anatomical information remaining may be more useful. For example, it is desirable to be able to select the degree of fat component suppression on the image.
脂肪成分を抑制した画像を取得するための選択的抑制法としては,CHESS(Chemical Shift Selective)法,STIR(Short TI Inversion Recovery)法,周波数選択的IRパルス法(SPIR法あるいはSPAIR法),及びBinominal IR法等が知られている。 Selective suppression methods for acquiring images with suppressed fat components include CHESS (Chemical Shift Selective) method, STIR (Short TI Inversion Recovery) method, frequency selective IR pulse method (SPIR method or SPAIR method), and The Binominal IR method is known.
CHESS法は,ケミカルシフトによる水プロトンと脂肪プロトンの共鳴周波数の違いを利用し,周波数選択性の高周波磁場パルス(以下,RFパルスと略記する)を用いて予め脂肪の磁化だけを飽和させることで,脂肪信号を抑制する。 The CHESS method uses the difference in resonance frequency between water protons and fat protons due to chemical shift, and saturates only the fat magnetization in advance using a frequency-selective high-frequency magnetic field pulse (hereinafter abbreviated as RF pulse). , Suppress fat signal.
STIR法は,水プロトンと脂肪プロトンの縦緩和時間(T1)の差を利用し,プリパルスとして静磁場方向に対して180度縦磁化を傾ける反転回復(Inversion Recovery)RFパルス(以下,IRパルスと略記する)を照射して,水プロトンと脂肪プロトンの縦磁化を180°反転した後,縦緩和(T1回復)によって脂肪プロトンの縦磁化がnull pointに達したタイミングで撮像を開始することで,脂肪プロトンの磁化を飽和させて脂肪信号を抑制する。 The STIR method uses the difference between the longitudinal relaxation times (T1) of water protons and fat protons, and as a prepulse, an inversion recovery RF pulse (hereinafter referred to as an IR pulse) that tilts the longitudinal magnetization 180 degrees with respect to the static magnetic field direction. (Abbreviated)), the longitudinal magnetization of water protons and fat protons is reversed 180 °, and then imaging starts at the timing when the longitudinal magnetization of fat protons reaches the null point by longitudinal relaxation (T1 recovery). Saturates the magnetization of fat protons and suppresses fat signals.
周波数選択的IRパルス法は,CHESS法とSTIR法を組み合わせて,選択的に脂肪プロトンの共鳴周波数でIRパルスを印加し,脂肪プロトンの縦磁化のみを反転させ,脂肪プロトンの縦磁化がnull pointに達する時点で撮像を開始する。 The frequency selective IR pulse method combines the CHESS method and the STIR method, selectively applies an IR pulse at the resonance frequency of the fat proton, reverses only the longitudinal magnetization of the fat proton, and the longitudinal magnetization of the fat proton is the null point. The imaging is started when reaching.
Binominal IR法は,複数のRFパルスを組み合わせて成るBinominal IRパルスを用いて脂肪プロトンの縦磁化のみを反転する(例えば特許文献1)。 The Binominal IR method reverses only the longitudinal magnetization of fat protons using a Binominal IR pulse formed by combining a plurality of RF pulses (for example, Patent Document 1).
周波数選択的IRパルスおよびBinominal IRパルスを用いた脂肪抑制法は,脂肪プロトンの縦磁化が縦緩和によって回復するのに時間がかかるため,CHESS法に比べ脂肪抑制効果が長続きするという特徴がある。そのため,繰り返し時間(TR)の短い高速撮像法を用いて,これらの脂肪選択的なRFパルスの一回の照射で,脂肪信号が抑制された複数のエコー信号を取得することができる。 The fat suppression method using frequency selective IR pulses and Binominal IR pulses has a feature that the fat suppression effect lasts longer than the CHESS method because it takes time to recover the longitudinal magnetization of fat protons by longitudinal relaxation. Therefore, using a high-speed imaging method with a short repetition time (TR), it is possible to acquire a plurality of echo signals in which fat signals are suppressed by one irradiation of these fat-selective RF pulses.
しかしながら,上記の選択的抑制法においては,周波数選択的IRパルスを印加した後,画像化のためのエコー信号を計測するまでに,脂肪プロトンの縦磁化がnull pointに達するまでの時間(TI)だけ待つ必要がある。 However, in the above selective suppression method, the time until the longitudinal magnetization of the fat protons reaches the null point (TI) after applying the frequency selective IR pulse and measuring the echo signal for imaging. You just have to wait.
そのため,パルスシーケンスを,周波数選択的IRパルスの印加と画像用エコー信号の計測との組みを,複数回繰り返す高速撮像法において,待ち時間(TI)は周波数選択的IRパルスの印加間隔に依存するため,適切な画像のコントラストを得るには,これら2つのパラメータ(TI, 周波数選択的IRパルスの印加間隔)を調整する必要がある(非特許文献1)。 Therefore, in a high-speed imaging method that repeats a pulse sequence, a combination of frequency-selective IR pulse application and image echo signal measurement multiple times, the waiting time (TI) depends on the frequency-selective IR pulse application interval. Therefore, in order to obtain an appropriate image contrast, it is necessary to adjust these two parameters (TI, frequency selective IR pulse application interval) (Non-patent Document 1).
そこで本発明は,上記課題を鑑みてなされたものであり,脂肪プロトン等の特定核種の縦磁化のみを反転する選択的抑制法を用いて特定核種からの信号を抑制する際に,選択的励起の後から画像用のエコー信号の計測までの待ち時間(TI)を実質的に無くすことを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and selective excitation is performed when a signal from a specific nuclide is suppressed using a selective suppression method that reverses only the longitudinal magnetization of a specific nuclide such as a fat proton. The purpose is to substantially eliminate the waiting time (TI) from after the measurement until the measurement of the echo signal for the image.
上記目的を達成するために,本発明のMRI装置及び実数成分画像取得方法は以下のように構成される。即ち,
抑制核種からの信号を抑制するための抑制核種励起プリパルス部と,抑制核種励起プリパルス部によって励起された抑制核種の縦磁化が負の状態を維持している期間内に画像用のエコー信号を計測する画像用エコー計測部と,画像の位相補正を行うためのエコー信号を計測する位相補正用エコー計測部と,を有して成るパルスシーケンスを用いて被検体からエコー信号を計測する。そして,位相補正用エコー計測部で計測されたエコー信号を用いて作成された位相補正マップを用いて,画像用エコー計測部で計測されたエコー信号を用いて構成された画像の位相を補正し,位相補正された画像の実数成分のうちから正の画素値を抽出して正画像を得て,負の画素値を抽出して負画像を得て,正画像と負画像とを重み付け加算して重畳画像を取得する。
In order to achieve the above object, the MRI apparatus and the real number component image acquisition method of the present invention are configured as follows. That is,
Measurement of echo signals for images within the period in which the longitudinal magnetization of the suppression nuclide excited prepulse part for suppressing the signal from the suppression nuclide and the suppression nuclide excited by the suppression nuclide excitation prepulse part remains negative An echo signal is measured from a subject using a pulse sequence that includes an image echo measurement unit that performs an image signal correction and a phase correction echo measurement unit that measures an echo signal for performing phase correction of the image. Then, using the phase correction map created using the echo signal measured by the phase correction echo measurement unit, the phase of the image formed using the echo signal measured by the image echo measurement unit is corrected. , Extract a positive pixel value from the real component of the phase-corrected image to obtain a positive image, extract a negative pixel value to obtain a negative image, and weight-add the positive image and the negative image. To obtain a superimposed image.
本発明のMRI装置及び実数成分画像取得法によれば,脂肪プロトン等の特定核種の縦磁化のみを反転する選択的抑制法を用いて特定核種からの信号を抑制する際に,選択的励起の後から画像用のエコー信号の計測までの待ち時間(TI)を実質的に無くすことができる。その結果,周波数選択的IRパルスの印加と画像用エコー信号の計測との組みを,複数回繰り返す高速撮像法において,待ち時間(TI)と周波数選択的IRパルスの印加間隔を調整する必要を無くすことができる。 According to the MRI apparatus and the real component image acquisition method of the present invention, when suppressing a signal from a specific nuclide using a selective suppression method that reverses only the longitudinal magnetization of a specific nuclide such as a fat proton, selective excitation is performed. It is possible to substantially eliminate the waiting time (TI) from the later measurement of the echo signal for the image. As a result, it is not necessary to adjust the waiting time (TI) and the frequency selective IR pulse application interval in high-speed imaging that repeats the combination of frequency selective IR pulse measurement and image echo signal measurement multiple times. be able to.
以下,添付図面に従って本発明のMRI装置の好ましい実施例について詳説する。なお,発明の実施例を説明するための全図において,同一機能を有するものは同一符号を付け,その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the MRI apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In all the drawings for explaining the embodiments of the invention, those having the same function are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted.
最初に,本発明に係るMRI装置を図1に基づいて説明する。図1は,本発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。 First, an MRI apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of an MRI apparatus according to the present invention.
このMRI装置は,NMR現象を利用して被検体101の断層画像を得るもので,図1に示すように,静磁場発生磁石102と,傾斜磁場コイル103及び傾斜磁場電源109と,RF送信コイル104及びRF送信部110と,RF受信コイル105及び信号処理部107と,計測制御部111と,全体制御部112と,表示・操作部118と,被検体101を搭載する天板を静磁場発生磁石102の内部に出し入れするベッド106と,を備えて構成される。
This MRI apparatus uses a NMR phenomenon to obtain a tomographic image of a
静磁場発生磁石102は,垂直磁場方式であれば被検体101の体軸と直交する方向に,水平磁場方式であれば体軸方向に,それぞれ均一な静磁場を発生させるもので,被検体101の周りに永久磁石方式,常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。
The static magnetic
傾斜磁場コイル103は,MRI装置の実空間座標系(静止座標系)であるX,Y,Zの3軸方向に巻かれたコイルであり,それぞれの傾斜磁場コイルは,それを駆動する傾斜磁場電源109に接続され電流が供給される。具体的には,各傾斜磁場コイルの傾斜磁場電源109は,それぞれ後述の計測制御部111からの命令に従って駆動されて,それぞれの傾斜磁場コイルに電流を供給する。これにより,X,Y,Zの3軸方向に傾斜磁場Gx,Gy,Gzが発生する。この傾斜磁場コイル103と傾斜磁場電源109とを含めて傾斜磁場発生部となる。
The gradient
2次元スライス面の撮像時には,スライス面(撮像断面)に直交する方向にスライス傾斜磁場パルス(Gs)が印加されて被検体101に対するスライス面が設定され,そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの2つの方向に位相エンコード傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード(読み出し)傾斜磁場パルス(Gf)が印加されて,核磁気共鳴信号(エコー信号)にそれぞれの方向の位置情報がエンコードされる。
When imaging a two-dimensional slice plane, a slice gradient magnetic field pulse (Gs) is applied in a direction orthogonal to the slice plane (imaging cross section) to set a slice plane for the
RF送信コイル104は,被検体101にRFパルスを照射するコイルであり,RF送信部110に接続され高周波パルス電流が供給される。これにより,被検体101の生体組織を構成する原子のスピンにNMR現象が誘起される。具体的には,RF送信部110が,後述の計測制御部111からの命令に従って駆動されて,高周波パルスを振幅変調し,増幅した後に被検体101に近接して配置されたRF送信コイル104に供給することにより,RFパルスが被検体101に照射される。このRF送信コイル104とRF送信部110とを含めてRFパルス発生部となる。
The
RF受信コイル105は,被検体101の生体組織を構成するスピンのNMR現象により放出されるエコー信号を受信するコイルであり,信号処理部107に接続されて受信したエコー信号が信号処理部107に送られる。
The
信号処理部107は,RF受信コイル105で受信されたエコー信号の検出処理を行う。具体的には,後述の計測制御部111からの命令に従って,信号処理部107が,受信されたエコー信号を増幅し,直交位相検波により直交する二系統の信号に分割し,それぞれを所定数(例えば128,256,512等)サンプリングし,各サンプリング信号をA/D変換してディジタル量に変換する。従って,エコー信号は所定数のサンプリングデータからなる時系列のデジタルデータ(以下,エコーデータという)として得られる。そして,信号処理部107は,エコーデータに対して各種処理を行い,処理したエコーデータを計測制御部111に送る。
The
計測制御部111は,被検体101の断層画像の再構成に必要なエコーデータ収集のための種々の命令を,主に,傾斜磁場電源109と,RF送信部110と,信号処理部107に送信してこれらを制御する制御部である。具体的には,計測制御部111は,後述する全体制御部112の制御で動作し,ある所定のパルスシーケンスの制御データに基づいて,傾斜磁場電源109,RF送信部110及び信号処理部107を制御して,被検体101へのRFパルスの照射及び傾斜磁場パルスの印加と,被検体101からのエコー信号の検出と,を繰り返し実行し,被検体101の撮像領域についての画像の再構成に必要なエコーデータの収集を制御する。繰り返しの際には,2次元撮像の場合には位相エンコード傾斜磁場の印加量を,3次元撮像の場合には更にスライスエンコード傾斜磁場の印加量も,変えて行なう。位相エンコードの数は通常1枚の画像あたり128,256,512等の値が選ばれ,スライスエンコードの数は,通常16,32,64等の値が選ばれる。これらの制御により信号処理部107からのエコーデータを全体制御部112に出力する。
The
全体制御部112は,計測制御部111の制御,及び,各種データ処理と処理結果の表示及び保存等の制御を行うものであって,演算処理部(CPU)114と,メモリ113と,磁気ディスク等の内部記憶部115と,外部ネットワークとのインターフェースを行うネットワークIF116と,を有して成る。また,全体制御部112には,光ディスク等の外部記憶部117が接続されていても良い。
The
具体的には,計測制御部111に撮像シーケンスの実行によりエコーデータを収集させ,計測制御部111からのエコーデータが入力されると,演算処理部114がそのエコーデータに印加されたエンコード情報に基づいて,メモリ113内のk空間に相当する領域に記憶させる。以下,エコーデータをk空間に配置する旨の記載は,エコーデータをメモリ113内のk空間に相当する領域に記憶させることを意味する。また,メモリ113内のk空間に相当する領域に記憶されたエコーデータ群をk空間データともいう。
Specifically, when the
そして演算処理部114は,このk空間データに対して信号処理やフーリエ変換による画像再構成等の処理を実行し,その結果である被検体101の画像を,後述の表示・操作部118に表示させ,内部記憶部115や外部記憶部117に記録させたり,ネットワークIF116を介して外部装置に転送したりする。
The
表示・操作部118は,再構成された被検体101の画像を表示する表示部と,MRI装置の各種制御情報や上記全体制御部112で行う処理の制御情報を入力するトラックボール又はマウス及びキーボード等の操作部と,から成る。この操作部は表示部に近接して配置され,操作者が表示部を見ながら操作部を介してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。
The display /
現在MRI装置の撮像対象核種は,臨床で普及しているものとしては,被検体の主たる構成物質である水素原子核(プロトン)である。プロトン密度の空間分布や,励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで,人体頭部,腹部,四肢等の形態または,機能を2次元もしくは3次元的に撮像する。 Currently, the radionuclide to be imaged by the MRI apparatus is a hydrogen nucleus (proton), which is the main constituent material of the subject, that is widely used in clinical practice. By imaging information about the spatial distribution of proton density and the spatial distribution of relaxation time in the excited state, the form or function of the human head, abdomen, limbs, etc. can be imaged two-dimensionally or three-dimensionally.
<パルスシーケンスの概要>
次に,本発明に係る特定核種の選択的抑制法を用いた実数成分画像取得シーケンスの一例を図2に基づいて説明する。図2(a)は実数成分画像取得シーケンスの一例についての一繰り返し分の構成を表すブロック図を,図2(b)は(a)に示したパルスシーケンスによる抑制核種の縦磁化についての挙動を,それぞれ示す。図2(a)に示す実数成分画像取得シーケンスは,抑制核種励起プリパルス部201と,画像用エコー計測部202と,位相補正用エコー計測部203とを有して成り,これら3つの部分シーケンスの組合せが一繰り返し時間(TR)内で実行されるとともに,繰り返し時間(TR)毎に3つの部分シーケンスの組合せが所定回数繰り返されることを示している。
<Overview of pulse sequence>
Next, an example of a real component image acquisition sequence using the specific nuclide selective suppression method according to the present invention will be described with reference to FIG. Fig. 2 (a) is a block diagram showing the structure of one repetition of an example of the real component image acquisition sequence, and Fig. 2 (b) shows the behavior of longitudinal magnetization of the suppression nuclide by the pulse sequence shown in (a). , Respectively. The real component image acquisition sequence shown in FIG. 2 (a) includes a suppression nuclide
抑制核種励起プリパルス部201は,画像上において信号を抑制すべき抑制核種の縦磁化のみを所定角度に励起するためのRFプリパルスを有する部分シーケンスである。ここで所定角度とは,励起後の縦磁化が静磁場方向と反対(負)方向になるような角度であり,このように励起された抑制核種からの信号の極性が,励起されない所望核種からの信号の極性と反対になるような角度である。具体的には90度より大きく180度以下となる。抑制核種励起プリパルスとして,周波数選択的IRパルスを用いる例を後述する実施例1で説明し,Binominal IRパルスを用いる例を後述する実施例2で説明する。
The suppression nuclide
画像用エコー計測部202は,抑制核種励起プリパルス部201により抑制核種の縦磁化が所定角度に励起され,抑制核種の縦磁化が静磁場方向と反対方向を維持している状態で,画像を得るためのエコー信号を計測する部分シーケンスである。そのためには,抑制核種励起プリパルス部201の実行の後,時間を空けずに(時間の経過を待たずに,抑制核種の縦磁化がnull pointまでT1回復するのを待つことなく),好ましくは抑制核種励起プリパルス部201の直後に,画像用エコー計測部202が実行されて画像用のエコー信号が計測される。
The image echo
これにより,抑制核種励起プリパルス部201により抑制核種の縦磁化が所定角度に励起された状態が,画像用のエコー信号に反映されて計測され,このエコー信号を用いて再構成される画像にも抑制核種の縦磁化の状態が反映されることになる。この抑制核種励起プリパルス部201と画像用エコー計測部202との間の待ち時間(TI)は,抑制核種の縦磁化の励起直後からnull pointまでT1回復するまでの間の時間であれば任意に設定可能であり,待ち時間(TI)の変更によらない。
As a result, the state in which the longitudinal magnetization of the suppression nuclide is excited at a predetermined angle by the suppression nuclide
画像用エコー計測部202の一例として高速グラディエントエコー(GE)シーケンスが可能であり,その一例のシーケンスチャートを図5に示す。図5のシーケンスチャートにおいて,上から順に,RF送信コイル104より照射するRFパルス(RF),傾斜磁場コイル103から印加するスライス選択傾斜磁場(Gs),位相エンコード傾斜磁場(Gp),周波数エンコード(リードアウト)傾斜磁場(Gr),及び被検体101からのエコー信号(Echo)をそれぞれ示し,縦軸はそれらの強度を,横軸は時間を示している。
As an example of the image
図5の高速GEシーケンスでは,8つのエコー信号を計測する例を示し,各エコー信号を計測する単位シーケンスは,以下の様に実行される。即ち,抑制核種と所望核種の共鳴周波数を含むように設定されたRFパルス512と共にスライス選択傾斜磁場514が印加されて所望核種の核磁化(スピン)が励起される。RFパルス512による励起角度は20度〜90度が好ましい。その後に,位相エンコード方向に位相エンコード傾斜磁場515が印加され,周波数エンコード方向に周波数エンコード傾斜磁場517が印加されて,各方向の位置情報がエコー信号518にそれぞれエンコードされて,エコー信号(グラディエントエコー)518が計測される。エコー信号518の計測後は,位相エンコード傾斜磁場515と同面積で極性の異なるリワインド傾斜磁場516が印加されて,励起されたスピンに印加された位相エンコード傾斜磁場515による位相がキャンセルされる。
The high-speed GE sequence in FIG. 5 shows an example in which eight echo signals are measured, and the unit sequence for measuring each echo signal is executed as follows. That is, the slice selective gradient
以上の一繰り返し分の単位シーケンスが,位相エンコード傾斜磁場515及びリワインド傾斜磁場516の印加量を変えて繰り返されることで,一スライス画像分又はk空間を複数のセグメントに分割するセグメント計測の場合には、一セグメント分のエコーデータが取得されることになる。
In the case of the segment measurement in which one slice image or k space is divided into a plurality of segments by repeating the unit sequence for one repetition described above by changing the application amount of the phase encode gradient
画像用エコー計測部202で計測されたエコー信号から再構成された画像には,静磁場不均一や周波数エンコード傾斜磁場の不良といった装置の不完全性などから生じる位相変化も含まれている。実数成分画像を取得するためには,このような位相変化を除去する必要がある。そのため,この位相変化を除去するための位相補正データを次の位相補正用エコー計測部203で取得する。
The image reconstructed from the echo signal measured by the image
位相補正用エコー計測部203は,画像用エコー計測部202で計測されたエコー信号を用いて再構成された画像(複素画像)における前述の位相変化を補正するための,位相補正マップ(位相補正データ)の作成に用いるエコー信号を計測する部分シーケンスである。この位相補正用のエコー信号の計測は,画像用エコー計測部202が計測したスライスと同じスライスにて,抑制核種励起プリパルス部201により所定角度に励起された抑制核種の縦磁化が静磁場方向と同じ(正)方向となるまで縦緩和(T1回復)した期間で実行される。
The phase correction
これにより,位相補正用エコー計測部203の実行時には,抑制核種からのエコー信号の極性が正となって計測されることになり,S/Nの良い位相補正データを得ることが可能になる。また,位相補正用エコー計測部203で計測されるエコー信号及びこのエコー信号から作成される位相補正マップ(位相補正データ)には,静磁場不均一や周波数エンコード傾斜磁場の不良といった装置の不完全性などから生じる位相変化を含むが,抑制核種や所望核種の縦磁化の極性情報を含まないことになる。
As a result, when the phase correction
位相補正マップ(位相補正データ)が有する位相情報は,画像用エコー計測部202で計測されるエコー信号から再構成される複素画像に内在する位相変化情報を実質的に含んでいる必要があることから,位相補正用エコー計測部203のパルスシーケンスは,画像用エコー計測部202の一繰り返し分のパルスシーケンスと実質的に同じであることが好ましい。
The phase information included in the phase correction map (phase correction data) must substantially include phase change information inherent in the complex image reconstructed from the echo signal measured by the image
また,複素画像に内在する位相変化情報の空間成分は低空間周波数成分が殆どであること,つまり,空間的には緩やかに変化する位相変化成分が殆どであることから,位相補正マップ(位相補正データ)の空間分解能は複素画像の空間分解能よりも低くてもよい。それ故,画像用エコー計測部202と位相補正用エコー計測部203とを組み合わせて実数成分画像取得シーケンスの一繰り返し(TR)分を構成する場合には,位相補正用エコー計測部203で計測するエコー信号の位相エンコード数は,画像用エコー計測部202で計測するエコー信号の位相エンコード数よりも少なくて良い。換言すれば,画像用エコー計測部202で複数の位相エンコードデータを計測する毎に,位相補正用エコー計測部203で一つの位相エンコードデータを計測する頻度でよい。
In addition, since the spatial components of phase change information inherent in complex images are mostly low spatial frequency components, that is, most of the phase change components change slowly in space, the phase correction map (phase correction The spatial resolution of (data) may be lower than the spatial resolution of the complex image. Therefore, when the echo measurement unit for
ただし,位相補正用エコー計測部203では,k空間の中心周波数0を含む連続したエコーデータが取得され,その際の位相エンコード傾斜磁場の印加面積は,画像用エコー計測部202において同じk空間の中心周波数0を含む連続したエコーデータを取得する際の位相エンコード傾斜磁場と同様の面積にすることが望ましい。
However, the
さらに,位相補正用エコー計測部203で印加される励起用のRFパルスのフリップ角は,その励起による縦磁化の損失を低減するため,画像用エコー計測部202における励起用のRFパルスのフリップ角よりも小さな角度が好ましい。
Furthermore, the flip angle of the excitation RF pulse applied by the phase correction
そこで,位相補正用エコー計測部203の一例として,図5に示した画像用エコー計測部202の一例を構成する単位シーケンスと実質的に同じグラディエントエコー(GE)シーケンスの例を図6に示す。各軸の意味は図5と同じである。抑制核種と所望核種の共鳴周波数を含むように設定され且つ画像用エコー計測部202と同じスライス位置を励起するように設定されたRFパルス613と共にスライス選択傾斜磁場614が印加されて,抑制核種と所望核種の核磁化(スピン)が励起される。RFパルス613の励起角度はRFパルス512より少ない5°程度が好ましい。
Therefore, as an example of the phase correction
その後に,位相エンコード方向に位相エンコード傾斜磁場615が印加され,周波数エンコード方向に周波数エンコード傾斜磁場617が印加され,各方向の位置情報がエコー信号618にそれぞれエンコードされて,エコー信号(グラディエントエコー)618が計測される。エコー信号618の計測後は,位相エンコード傾斜磁場615と同面積で極性の異なるリワインド傾斜磁場616が印加されて,励起されたスピンに印加された位相エンコード傾斜磁場615による位相がキャンセルされる。ただし,位相補正マップ(位相補正データ)の空間分解能が画像用エコー計測部202で取得される画像より低くてよいことから,位相エンコード傾斜磁場615と周波数エンコード傾斜磁場617の各印加量は画像用エコー計測部202の対応する傾斜磁場の印加量より少なくて良い。
After that, a phase encode gradient
以上のように構成された実数成分画像取得シーケンスが,一繰り返し(TR)分実行された場合に取得されるエコーデータのセットは,一スライス画像分あるいは,一スライス画像分のk空間を複数のセグメントに分割して取得するセグメント計測の場合には一セグメント分のみとなる。このため,複数スライス計測あるいはセグメント計測の場合には,それに応じた回数分の実数成分画像取得シーケンスの繰り返し実行が必要になる。 When the real component image acquisition sequence configured as described above is executed for one iteration (TR), the echo data set acquired is one slice image or multiple slices of k space for one slice image. In the case of segment measurement obtained by dividing into segments, only one segment is obtained. For this reason, in the case of multi-slice measurement or segment measurement, it is necessary to repeatedly execute a real component image acquisition sequence corresponding to the number of times.
或いは,図6の例では,エコー信号618は1個だけ計測されているが,この数は任意である。1回の抑制核種励起プリパルス部201実行の後,画像用エコー計測部202で1枚のスライス画像を再構成するのに必要な全てのエコー信号を計測する場合には実数成分画像取得シーケンスは一回のみの繰り返しとなる。この場合,位相補正用エコー計測部203では, k空間の中心周波数0を含む複数個(たとえば8個)のエコー信号618が連続して計測されることになる。
Alternatively, in the example of FIG. 6, only one
ここで,図5,6の例では,エコー信号518は8個計測され,エコー信号618は1個だけ計測されているが,これらの数は任意である。エコー信号518は,画像化のために必要な数分(たとえば256個)計測される。画像化のために256個のデータが取得される場合,図5に示したパルスシーケンスは32回繰り返され,位相補正用のエコー信号も32個計測されることになる。位相補正用エコー計測部203での位相補正用のエコー信号の計測時,各繰り返しにおいて,位相エンコード傾斜磁場パルス615の強度を変えながら,エコー信号618を取得することにより,k空間の中心周波数0を含む32個の連続したデータを収集することができる。
Here, in the examples of FIGS. 5 and 6, eight
なお,図5,6では,2次元撮像の例を示しているが,スライス方向にもエンコード傾斜磁場を印加し,3次元撮像とすることも可能である。また,図5,6では,画像用エコー計測部202として,高速GEシーケンスの例を示したが,画像用エコー計測部202として,スライス方向及び周波数エンコード方向にもリワインド傾斜磁場を印加するTrueFISPシーケンスや,高速スピンエコー(FSE)シーケンスを用いることも可能である。
5 and 6 show an example of two-dimensional imaging, but it is possible to apply three-dimensional imaging by applying an encode gradient magnetic field also in the slice direction. 5 and 6 show an example of a high-speed GE sequence as the image
<位相補正マップについて>
前述したように,画像用エコー計測部202で計測されたエコー信号から再構成された複素画像には,縦磁化の極性による信号の位相反転のほかに,静磁場不均一や周波数エンコード傾斜磁場の不良といった装置の不完全性などから生じる位相変化も含まれている。この位相変化を除去して高精度な実数成分画像を取得するために,位相補正マップを用いて,複素画像を位相補正する。具体的には,複素画像の位相から位相補正マップの位相を画素毎に差し引くことにより,装置や環境に起因する位相変化のみを補正する。これにより,位相補正後の複素画像の位相には抑制核種の縦磁化の極性のみが反映されるため,抑制核種の信号が負の値となり,所望核種の信号が正の値となる。
<About the phase correction map>
As described above, in the complex image reconstructed from the echo signal measured by the image
上記位相補正マップを作成するために,位相補正用エコー計測部203でエコー信号が計測される。位相補正用エコー計測部203で計測されたエコー信号は,2次元又は3次元フーリエ変換が施されて位相補正マップ(位相補正データ)に変換される。この位相補正マップは,2次元空間又は3次元空間における位相分布を表す。位相補正用のエコーデータがk空間の一部しか取得されていない場合は,k空間の残りの未取得領域にゼロが充填されることにより,画像用エコー計測部202で計測される画像用のエコーデータが充填されるk空間領域とのサイズを合わせて,2次元又は3次元のフーリエ変換が実施される。この2次元又は3次元の位相補正相マップは,抑制核種励起プリパルス部201で励起された抑制核種の縦磁化の極性を保持していないため,画像用エコー計測部202の実行による位相変化のみを包含する。
In order to create the phase correction map, an echo signal is measured by the phase correction
上述のように位相補正用エコー計測部203で計測されたエコー信号をフーリエ変換して得られる複素画像をC(x,y)とすると,位相補正マップθ(x,y)は,
θ(x,y)=tan-1{Im(C(x,y))/Re(C(x,y))} (1)
となる。ここで,Re(),Im()は,それぞれ引数の実数成分と虚数成分を表す。そして,画像用エコー計測部202で計測さえたエコー信号から再構成された複素画像の絶対値をIabs(x,y),位相をΦ(x,y)とすると,複素画像はIabs(x,y)exp{iΦ(x,y)}と表され,上記位相補正は,
Iabs(x,y)exp{iΦ(x,y)}Xexp{-iθ(x,y)} (2)
と表すことができる。
Assuming that a complex image obtained by Fourier transforming the echo signal measured by the phase correction
θ (x, y) = tan -1 {Im (C (x, y)) / Re (C (x, y))} (1)
It becomes. Here, Re () and Im () represent the real component and the imaginary component of the argument, respectively. When the absolute value of the complex image reconstructed from the echo signal measured by the image
Iabs (x, y) exp {iΦ (x, y)} Xexp {-iθ (x, y)} (2)
It can be expressed as.
<重畳画像について>
前述のように,抑制核種励起プリパルス部201の実行後に時間を空けずに実行された画像用エコー計測部202で計測されたエコー信号を用いて再構成された複素画像に対して,位相補正用エコー計測部203で計測されたエコー信号に基づいて作成された位相補正マップを用いて位相補正した後は,複素画像の実数成分において,所望核種からの信号が正の画素値となり,抑制核種からの信号が負の画素値となる。従って,位相補正後の複素画像の実数成分から正の画素値のみを抽出し負の画素値をゼロに置換すれば,抑制核種からの信号が除去された所望核種の画像になり,負の画素値のみを抽出し正の画素値をゼロに置換すれば所望核種からの信号が除去された抑制核種の画像になる。
<About superimposed images>
As described above, for the complex image reconstructed using the echo signal measured by the image
そこで,所望核種の画像と抑制核種の画像とを重み付け加算して重畳画像を取得することにより,換言すれば,位相補正後の複素画像の実数成分から正の画素値のみを抽出した画像と,負の画素値のみを抽出した画像とを重み付け加算して重畳画像を取得することにより,抑制核種からの信号が抑制されながらも該抑制核種の分布を表す解剖形状を把握可能な画像を得ることが可能になる。 Therefore, by obtaining the superimposed image by weighted addition of the image of the desired nuclide and the image of the suppression nuclide, in other words, an image obtained by extracting only positive pixel values from the real component of the complex image after phase correction, By obtaining a superimposed image by weighting and adding an image obtained by extracting only negative pixel values, an image capable of grasping an anatomical shape representing the distribution of the suppression nuclide while suppressing the signal from the suppression nuclide is obtained. Is possible.
具体的には,
V(x,y)=Re(Iabs(x,y)exp{iΦ(x,y)}Xexp{-iθ(x,y)})
として,所望核種の画像は,
Idsr(x,y)=V(x,y) if V(x,y)>0
=0 otherwise (3)
抑制核種の画像は,
Ispr(x,y)=|V(x,y)| if V(x,y)<0
=0 otherwise (4)
と表すことができる。従って,重畳画像は,
I(x,y)=a・Idsr(x,y)+b・Ispr(x,y) {a+b=1} (5)
と表すことができる。ここで,(x,y)は,画素の2次元座標であり,3次元の場合には,さらにz座標も追加となる。これら重み係数a,bを調整することによって,重畳画像上における抑制核種からの信号の抑制度合い,即ち重畳画像上で抑制核種の解剖情報をどの程度見えるようにするか,を調整することが可能になる。
In particular,
V (x, y) = Re (Iabs (x, y) exp {iΦ (x, y)} Xexp {-iθ (x, y)})
The image of the desired nuclide is
Idsr (x, y) = V (x, y) if V (x, y)> 0
= 0 otherwise (3)
The image of the suppression nuclide is
Ispr (x, y) = | V (x, y) | if V (x, y) <0
= 0 otherwise (4)
It can be expressed as. Therefore, the superimposed image is
I (x, y) = a · Idsr (x, y) + b · Ispr (x, y) {a + b = 1} (5)
It can be expressed as. Here, (x, y) is a two-dimensional coordinate of a pixel, and in the case of three dimensions, a z-coordinate is also added. By adjusting the weighting factors a and b, it is possible to adjust the degree of suppression of the signal from the suppression nuclide on the superimposed image, that is, how much the anatomical information of the suppression nuclide is visible on the superimposed image. become.
<実施例の機能について>
次に,本発明のMRI装置及び実数成分画像取得方法の一例を実現するための演算処理部114の各機能の一例を図3に示す機能ブロック図に基づいて説明する。本一例に係る演算処理部114は、撮像パラメータ設定部301と,実数成分画像取得シーケンス設定部302と,画像再構成部303と,位相補正マップ作成部304と,位相補正部305と,正画像取得部306と,負画像取得部307と,重畳画像作成部308と,を有して成る。
<About the functions of the embodiment>
Next, an example of each function of the
撮像パラメータ設定部301は,撮像パラメータの設定用GUI(Graphical User Interface)を表示部に表示し,操作者による撮像パラメータの値の入力設定を受け付ける。図11にこれらの撮像パラメータの設定入力を行うためのGUIの一例を示す。この撮像パラメータには,前述したような抑制核種からの信号抑制を行うかどうかの選択(チェックマークのOn/Off)1101と,抑制核種からの信号抑制を行う場合に該抑制核種からの信号抑制を行うための具体的手法の選択(ラジオボタンの選択)1102と,再構成画像において,所望核種の画像に抑制核種の画像とを重み付け加算するかどうかの設定(チェックマークのOn/Off)1103と,重み付け加算する場合のその重み(加算割合)の設定(重み係数の入力)1104と,を行うパラメータが含まれる。
The imaging
また,設定入力された撮像パラメータの値の内,抑制核種励起プリパルス部201の設定に関わる値を抑制核種励起パルス設定部302-1に,画像用エコー計測部202の設定に関わる値を画像用エコー計測シーケンス設定部302-2に,位相補正用エコー計測部203の設定に関わる値を補正用エコー計測シーケンス設定部302-3に,重畳画像の再構成に関わる値を重畳画像作成部308に,それぞれ通知する。
Of the imaging parameter values that have been set and inputted, the value related to the setting of the suppression nuclide
実数成分画像取得シーケンス設定部302は,撮像パラメータ設定部301から通知された撮像パラメータの値に基づいて実数成分画像取得シーケンスを実行するための制御データを生成する。具合的には,抑制核種励起プリパルス部201の具体的な制御データを生成する抑制核種励起パルス設定部302-1と,画像用エコー計測部202の具体的な制御データを生成する画像用エコー計測シーケンス設定部302-2と,位相補正用エコー計測部203の具体的な制御データを生成する補正用エコー計測シーケンス設定部302-3と,を有して成る。
The real number component image acquisition
画像再構成部303は,計測制御部111から通知された,画像用エコー計測部202で計測されたエコーデータをメモリ113の画像用k空間領域から読み出し,フーリエ変換を施して,複素データからなる複素画像を再構成する。そして,再構成した複素画像のデータをメモリ113に保存する。
The
位相補正マップ作成部304は,計測制御部111から通知された,位相補正用エコー計測部203で計測されたエコーデータをメモリ113の位相補正用k空間領域から読み出し,フーリエ変換を施して,画像再構成部303で再構成した複素画像と同じ次元数であって空間分解能が低い位相補正マップを作成し,作成した位相補正マップのデータをメモリ113に保存する。位相補正マップの生成方法は前述したとおりである。
The phase correction
位相補正部305は,画像再構成部303で再構成された複素画像のデータと,位相補正マップ作成部304で作成された位相補正マップのデータと,をメモリ113から読み出して,複素画像のデータに対して位相補正マップのデータを用いて位相補正を施す。位相補正処理の詳細は前述したとおりである。そして,位相補正後の複素画像のデータを再びメモリ113に保存する。
The
正画像取得部306は,位相補正部305で位相補正された複素画像のデータの内の実数成分から,正の画素値を抽出し,負の画素値をゼロに置き換えて,正画像を得てそのデータをメモリ113に保存する。この正画像は抑制すべき抑制核種からの信号が除去され所望核種からの信号のみを表す画像となる。
The positive
負画像取得部307は,位相補正部305で位相補正された複素画像のデータの内の実数成分から,正の画素値をゼロに置き換え,負の画素値を抽出して絶対値化(絶対値が同じで極性が正の値に変換)して,負画像を得てそのデータをメモリ113に保存する。この負画像は所望核種からの信号が除去され抑制すべき抑制核種からの信号のみを表す画像となる。
The negative
重畳画像作成部308は,撮像パラメータ設定部301で設定された,所望核種の画像に抑制核種の画像を重み付け加算するか否かの設定を確認する。重み付け加算する場合には,正画像のデータと負画像のデータをメモリ113から読み出し,これらを撮像パラメータ設定部301で設定された重み係数を掛けて画素毎に加算して重畳画像を得て,これを最終の実数成分画像とする。これにより,実数成分画像には抑制核種からの信号が一定の割合で残存することになり,抑制核種の空間分布である解剖情報をある程度残した実数成分画像となる。
The superimposed
<実施例の処理フロー>
次に、本発明のMRI装置及び実数成分画像取得方法の一例を実現するための,前述の各機能部が連携して行なう処理フローを図4に示すフローチャートに基づいて説明する。本処理フローは、予めプログラムとして内部記憶部115に記憶されており、演算処理部114が内部記憶部115からそのプログラムを読み込んで実行することにより実施される。以下、各処理ステップの処理内容を詳細に説明する。
<Processing Flow of Example>
Next, a processing flow performed by the above-described functional units in cooperation for realizing an example of the MRI apparatus and the real component image acquisition method of the present invention will be described based on the flowchart shown in FIG. This processing flow is stored in advance in the
ステップ401で,撮像パラメータ設定部301は,撮像パラメータの設定用GUIを表示部に表示し,操作者による撮像パラメータの値の入力設定を受け付ける。具体的な撮像パラメータは前述したとおりである。
In
ステップ402で,撮像パラメータ設定部301は,ステップ401で入力された撮像パラメータの内で,抑制核種からの信号抑制の実施が選択されているか否か(1101のチェックマークのon/off)を判断し,選択されていなかった場合(チェックマークoff;No)には,通常の撮像シーケンスにより絶対値画像の撮像に移行して本処理フローを終了する。選択されていた場合(チェックマークon;Yes)には,撮像パラメータ設定部301は,設定入力された撮像パラメータの値を実数成分画像取得シーケンス設定部302内の各部に通知する。詳細は前述したとおりである。そして,ステップ403に移行する。
In
ステップ403で,撮像パラメータ設定部301は,ステップ401で入力設定された撮像パラメータで撮像可能か否かを確認する。撮像不可であればステップ401に戻って,操作者による撮像パラメータの変更設定を受け付ける。撮像可能であればステップ404に移行する。
In
ステップ404で,ステップ401で入力設定された撮像パラメータの値に基づいて,実数成分画像取得シーケンス設定部302は,図2に示した実数成分画像取得シーケンスを実行するための制御データを生成する。詳細は前述したとおりである。そして,実数成分画像取得シーケンス設定部302は生成した各制御データを計測制御部111に通知する。
In
ステップ405で,計測制御部111は,ステップ404で実数成分画像取得シーケンス設定部302から通知された実数成分画像取得シーケンスの制御データに基づいて実数成分画像取得シーケンスを実行する。そして,計測制御部111は,画像用エコー計測部202で計測されたエコーデータをメモリ113の画像用k空間領域に保存し,位相補正用エコー計測部203で計測されたエコーデータをメモリ113の位相補正用k空間領域に保存する。
In
ステップ406で,画像再構成部303は,ステップ405で計測制御部111から通知された画像用エコー計測部202で計測されたエコーデータをメモリ113から読み出してフーリエ変換を施し,複素データから成る複素画像を再構成し,メモリ113に保存する。詳細は前述したとおりである。また,位相補正マップ作成部305は,ステップ405で計測制御部111から通知された位相補正用エコー計測部203で計測されたエコーデータをメモリ113から読み出してフーリエ変換を施して,位相補正マップを作成し,メモリ113に保存する。詳細は前述したとおりである。
In
ステップ407で,位相補正部304は,ステップ406で再構成された複素画像のデータと位相補正マップのデータとをメモリ113から読み出して,複素画像のデータに対して位相補正を施す。詳細は前述したとおりである。
In
ステップ408で,正画像取得部306は,ステップ406で位相補正された複素画像の内の実数成分から正画像を得てそのデータをメモリ113に保存する。詳細は前述したとおりである。また,負画像取得部307は,ステップ406で位相補正された複素画像の内の実数成分から負画像を得てそのデータをメモリ113に保存する。詳細は前述したとおりである。
In
ステップ409で,重畳画像作成部308は,ステップ401でなされた所望核種の画像に抑制核種の画像を重み付け加算するか否かの設定(1103のチェックマークのon/off)を確認する。重み付け加算しない設定の場合(チェックマークoff;No)にはステップ410へ,重み付け加算する設定の場合(チェックマークのon;Yes)にはステッ411へ移行する。
In
ステップ410で,重畳画像作成部308は,ステップ408で得られた正画像のデータのみをメモリ113から読み出し,これを最終の実数成分画像とする。これにより,抑制すべき抑制核種からの信号が除去され所望核種からの信号のみの実数成分画像となる。そして,ステップ412へ移行する。
In
ステップ411で,重畳画像作成部308は,ステップ408で得られた正画像のデータと負画像のデータをメモリ113から読み出し,これらをステップ401で設定された重み係数1104を掛けて画素毎に加算して実数成分画像を得る。詳細は前述したとおりである。
In
ステップ412は,ステップ410又はステップ411で得られた実数成分画像を表示部に表示する。
以上までが,本発明の処理フローの概要である。
In
The above is the outline of the processing flow of the present invention.
以下,抑制核種として脂肪プロトンを,所望核種として水プロトンを想定し,実数成分画像取得シーケンスの画像用エコー計測部202として図5に示した高速GEシーケンスを,位相補正用エコー計測部203として図6に示したGEシーケンスを想定して,本発明の各実施例を説明するが,本発明は,抑制核種と所望核種としてこれらの核種に限定されるものではない。
Hereinafter, assuming the fat proton as the suppression nuclide and the water proton as the desired nuclide, the fast GE sequence shown in FIG. 5 as the image
次に,本発明の実施例1を説明する。本実施例1は,抑制核種励起プリパルス部201として周波数選択IRパルスを用いる例である。
Next, Example 1 of the present invention will be described. The first embodiment is an example in which a frequency selective IR pulse is used as the suppression nuclide
周波数選択IRパルスとは,抑制核種の共鳴周波数を有して,抑制核種の磁化のみを180度反転する反転(IR;Inversion Recovery)パルスである。実施例1では,抑制核種として脂肪プロトンを想定しているので,本実施例1の周波数選択IRパルスは,脂肪プロトンの共鳴周波数を有して脂肪プロトンの磁化のみを180度反転する。 The frequency selective IR pulse is an inversion recovery (IR) pulse that has the resonance frequency of the suppression nuclide and inverts only the magnetization of the suppression nuclide by 180 degrees. In Example 1, since fat protons are assumed as the suppression nuclides, the frequency selective IR pulse of Example 1 has the resonance frequency of fat protons and reverses only the magnetization of fat protons by 180 degrees.
上記周波数選択IRパルスを用いた実施例1の抑制核種励起プリパルス部201の一例を図7に示す。各軸の意味は図5と同じである。周波数選択IRパルス701を空間非選択で印加して撮影領域を含む領域の脂肪プロトンの磁化のみを180度反転した後に,残存する横磁化の位相を分散させるために,Gs、Gp、Gr軸の内の少なくとも一軸にスポイラー傾斜磁場パルスが印加される。図7の例では,Gs軸にスポイラー傾斜磁場パルス702、Gp軸にスポイラー傾斜磁場パルス703,及びGr軸にスポイラー傾斜磁場パルス704がそれぞれ印加される。
An example of the suppression nuclide
また,上記周波数選択IRパルスを抑制核種励起プリパルス部201として有する実数成分画像取得シーケンスの一例を図8に示す。各軸の意味は図5と同じである。図8の実数成分画像取得シーケンスは,図7に示した抑制核種励起プリパルス部201の後に時間を空けずに,即ち,反転された脂肪プロトンの縦磁化が負の状態(静磁場と反対方向)を維持している期間内に,好ましくは抑制核種励起プリパルス部201のすぐ後に,図5に示した高速GEシーケンスからなる画像用エコー計測部202で画像用のエコー信号が計測され,その後に図6に示したGEシーケンスからなる位相補正用エコー計測部203で位相補正マップ作成用のエコー信号が計測される。
An example of a real component image acquisition sequence having the frequency selective IR pulse as the suppression nuclide
上記実数成分画像取得シーケンスの実行の後の,位相補正及び実数成分画像の取得については,前述したとおりであるので,詳細な説明は省略する。 Since the phase correction and the acquisition of the real number component image after the execution of the real number component image acquisition sequence are as described above, detailed description thereof will be omitted.
以上説明したように,本実施例1によれば,画像用のエコー信号取得まで待ち時間(TI)だけ待つ必要を無くすことができる。その結果,TIおよび周波数選択的IRパルスの印加間隔を調整する必要を無くすことができる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to eliminate the need to wait for a waiting time (TI) before acquiring an echo signal for an image. As a result, it is possible to eliminate the need to adjust the application interval of TI and frequency selective IR pulses.
次に,本発明の実施例2を説明する。本実施例2は,抑制核種励起プリパルス部201としてBinominal IRパルスを用いる例である。
Next, Example 2 of the present invention will be described. The second embodiment is an example in which a Binominal IR pulse is used as the suppression nuclide
Binominal IRパルスとは,各RFパルスが所望核種の共鳴周波数を中心周波数とし抑制核種をも励起可能な周波数帯域を有し,隣接する2つのRFパルスが交互に逆位相を持ち,各RFパルスの振幅強度比を2項係数で重み付けて得られるRFパルス系列であって,所望核種と抑制核種の横磁化が同位相から逆位相になるまでの時間間隔で各RFパルスが印加されるRFパルス群である。これにより,所望核種の縦磁化を静磁場方向に保ち,抑制核種の縦磁化を180度反転(静磁場と反対方向に)させることができる。すなわち,前述した周波数選択IRパルスと同様に,脂肪プロトンの縦磁化のみを180度反転することが可能となる。 Binominal IR pulse is a frequency band in which each RF pulse has the resonance frequency of the desired nuclide as the center frequency and can also suppress the suppression nuclide, and two adjacent RF pulses have opposite phases alternately. An RF pulse sequence obtained by weighting the amplitude intensity ratio with a binomial coefficient, and each RF pulse is applied at a time interval until the transverse magnetization of the desired nuclide and the suppression nuclide change from the same phase to the opposite phase. It is. As a result, the longitudinal magnetization of the desired nuclide can be maintained in the direction of the static magnetic field, and the longitudinal magnetization of the suppression nuclide can be reversed 180 degrees (in the direction opposite to the static magnetic field). That is, as with the frequency selective IR pulse described above, only the longitudinal magnetization of fat protons can be reversed 180 degrees.
Binominal IRパルスの内で,1-1パルスは2つのRFパルスが振幅強度比をπ/2,−π/2で重みづけられたものであり,1-2-1パルスは,3つのRFパルスが振幅強度比をπ/4,−π/2,π/4で重みづけられたものであり,1-3-3-1パルスは,振幅強度比をπ/8,−3π/8,3π/8,−π/8で重みづけられたものである。ここで,振幅強度π/2とは,核種の磁化ベクトルを静磁場方向からπ/2[rad]だけ傾けて励起するのに必要なRFパルスの振幅強度を意味する。 Among the Binominal IR pulses, 1-1 pulses are two RF pulses weighted by an amplitude intensity ratio of π / 2 and -π / 2, and 1-2-1 pulses are three RF pulses. Is weighted by π / 4, -π / 2, π / 4, and the 1-3-3-1 pulse has an amplitude intensity ratio of π / 8, -3π / 8, 3π / 8, weighted by -π / 8. Here, the amplitude intensity π / 2 means the amplitude intensity of the RF pulse necessary for exciting the nuclide magnetization vector by π / 2 [rad] from the static magnetic field direction.
上記Binominal IRパルスの内で1-1パルスを用いた実施例2の抑制核種励起プリパルス部201の一例を図9に示す。1-1パルスを構成する第1の励起RFパルス901と第1のスライス選択傾斜磁場パルス903とが印加されて,スライス選択された領域の水プロトンと脂肪プロトンの磁化が共に90度励起される。
FIG. 9 shows an example of the suppression nuclide
そして,水プロトンの横磁化に対して脂肪プロトンの横磁化がπの角度だけ回転する時間τ後に,Binominal IRパルスを構成する第2の励起RFパルス902と第2のスライス選択傾斜磁場パルス904が印加されて,水プロトンの横磁化が正(静磁場方向)の縦磁化とされ,脂肪プロトンの横磁化が負(反静磁場方向)の縦磁化とされる。次に,残存する横磁化の位相を分散させるために,Gs、Gp、Gr軸の内の少なくとも一軸にスポイラー傾斜磁場パルスが印加される。図9の例では,Gs軸にスポイラー傾斜磁場パルス905、Gp軸にスポイラー傾斜磁場パルス906,及びGr軸にスポイラー傾斜磁場パルス907がそれぞれ印加される。このようにBinominal IRパルスは,スライス選択傾斜磁場を用いることができるので,マルチスライス撮像が可能であることが特徴である。
Then, after the time τ when the transverse magnetization of the fat proton rotates by an angle of π with respect to the transverse magnetization of the water proton, the second
また,上記Binominal IRパルスの内の1-1パルスを抑制核種励起プリパルス部201として有する実数成分画像取得シーケンスの一例を図10に示す。各軸の意味は図5と同じである。図10の実数成分画像取得シーケンスは,図9に示した抑制核種励起プリパルス部201の後に時間を空けずに,即ち,反転された脂肪プロトンの縦磁化が負の状態(静磁場と反対方向)を維持している期間内に,好ましくは抑制核種励起プリパルス部201のすぐ後に,図5に示した高速GEシーケンスからなる画像用エコー計測部202で画像用のエコー信号が計測され,その後に図6に示したGEシーケンスからなる位相補正用エコー計測部203で位相補正マップ作成用のエコー信号が計測される。
FIG. 10 shows an example of a real component image acquisition sequence having 1-1 of the Binominal IR pulses as the suppression nuclide
上記実数成分画像取得シーケンスの実行の後の,位相補正及び実数成分画像の取得については,前述したとおりであるので,詳細な説明は省略する。 Since the phase correction and the acquisition of the real number component image after the execution of the real number component image acquisition sequence are as described above, detailed description thereof will be omitted.
以上説明したように,本実施例2によっても,前述の実施例1と同様の効果を有する。特に,Binominal IRパルスを用いるのでマルチスライス撮像が可能となる。 As described above, the second embodiment also has the same effect as the first embodiment. In particular, the use of Binominal IR pulses enables multi-slice imaging.
101 被検体,102 静磁場発生磁石,103 傾斜磁場コイル,104 送信RFコイル,105 RF受信コイル,106 寝台,107 信号処理部,108 全体制御部,109 傾斜磁場電源,110 RF送信部,111 計測制御部,113 メモリ,114 演算処理部(CPU),115 内部記憶部,116 ネットワークIF,117 外部記憶部,118 表示・操作部 101 subject, 102 static magnetic field generating magnet, 103 gradient magnetic field coil, 104 transmission RF coil, 105 RF reception coil, 106 bed, 107 signal processing unit, 108 overall control unit, 109 gradient magnetic field power source, 110 RF transmission unit, 111 measurement Control unit, 113 memory, 114 arithmetic processing unit (CPU), 115 internal storage unit, 116 network IF, 117 external storage unit, 118 display / operation unit
Claims (6)
前記エコー信号に基づいて前記被検体の画像を再構成する演算処理部と,
を備え,
前記所定のパルスシーケンスは,抑制核種からの信号を抑制するための抑制核種励起プリパルス部と,画像用のエコー信号を計測する画像用エコー計測部と,前記画像の位相補正を行うためのエコー信号を計測する位相補正用エコー計測部と,を有して成り,
前記演算処理部は,
前記位相補正用エコー計測部で計測されたエコー信号を用いて作成された位相補正マップを用いて,前記画像用エコー計測部で計測されたエコー信号を用いて構成された画像の位相を補正する位相補正部と,
前記位相補正された画像の実数成分のうちから正の画素値を抽出して正画像を得る正画像取得部と,
前記位相補正された画像の実数成分のうちから負の画素値を抽出して負画像を得る負画像取得部と,
前記正画像と前記負画像とを重み付け加算して重畳画像を取得する重畳画像作成部と,
を有して成ることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A measurement control unit that controls measurement of echo signals from the subject based on a predetermined pulse sequence;
An arithmetic processing unit for reconstructing an image of the subject based on the echo signal;
With
The predetermined pulse sequence includes a suppression nuclide excitation prepulse unit for suppressing a signal from the suppression nuclide, an image echo measurement unit for measuring an echo signal for an image, and an echo signal for phase correction of the image And an echo measurement unit for phase correction for measuring
The arithmetic processing unit is
Using the phase correction map created using the echo signal measured by the phase correction echo measurement unit, the phase of the image formed using the echo signal measured by the image echo measurement unit is corrected. A phase correction unit;
A positive image acquisition unit that obtains a positive image by extracting a positive pixel value from the real number components of the phase-corrected image;
A negative image acquisition unit that extracts a negative pixel value from a real component of the phase-corrected image to obtain a negative image;
A superimposed image creating unit that obtains a superimposed image by weighted addition of the positive image and the negative image;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
前記抑制核種励起プリパルス部は,周波数選択IRパルスを有して成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 1,
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the suppression nuclide excitation pre-pulse part includes a frequency selective IR pulse.
前記抑制核種励起プリパルス部は,Binominal IRパルスを有して成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 1,
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the suppression nuclide excitation pre-pulse section includes a Binominal IR pulse.
前記計測制御部は,前記抑制核種励起プリパルス部によって励起された前記抑制核種の縦磁化が正の状態に回復した後に前記位相補正用エコー計測部を実行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,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the measurement control unit executes the phase correction echo measurement unit after the longitudinal magnetization of the suppression nuclide excited by the suppression nuclide excitation prepulse unit is restored to a positive state.
前記計測制御部は,前記抑制核種励起プリパルス部によって励起された前記抑制核種の縦磁化が負の状態を維持している期間内に前記画像用エコー計測部を実行することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 In the magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The measurement control unit executes the image echo measurement unit within a period in which longitudinal magnetization of the suppression nuclide excited by the suppression nuclide excitation prepulse unit maintains a negative state. Imaging device.
前記エコー信号に基づいて前記被検体の画像を再構成する演算処理部と,
を備えた磁気共鳴イメージング装置における実数成分画像取得方法であって,
抑制核種からの信号を抑制するための抑制核種励起プリパルスを印加するステップと,
前記抑制核種励起プリパルスの印加によって励起された前記抑制核種の縦磁化が負の状態を維持している期間内に画像用のエコー信号を計測するステップと,
前記画像の位相補正を行うためのエコー信号を計測するステップと,
前記画像の位相補正を行うためのエコー信号を用いて作成された位相補正マップを用いて,前記画像用のエコー信号を用いて構成された画像の位相を補正するステップと,
前記位相補正された画像の実数成分のうちから正の画素値を抽出して正画像を得るステップと,
前記位相補正された画像の実数成分のうちから負の画素値を抽出して負画像を得るステップと,
前記正画像と前記負画像とを重み付け加算して重畳画像を取得するステップと,
を有して成ることを特徴とする実数成分画像取得方法。 A measurement control unit that controls measurement of echo signals from the subject based on a predetermined pulse sequence;
An arithmetic processing unit for reconstructing an image of the subject based on the echo signal;
A real component image acquisition method in a magnetic resonance imaging apparatus comprising:
Applying a suppression nuclide excitation prepulse to suppress signals from the suppression nuclide;
Measuring an echo signal for an image within a period in which the longitudinal magnetization of the suppression nuclide excited by the application of the suppression nuclide excitation prepulse maintains a negative state;
Measuring an echo signal for phase correction of the image;
Correcting a phase of an image configured using the echo signal for the image, using a phase correction map created using an echo signal for performing phase correction of the image;
Extracting a positive pixel value from the real number components of the phase-corrected image to obtain a positive image;
Extracting a negative pixel value from the real component of the phase-corrected image to obtain a negative image;
Obtaining a superimposed image by weighted addition of the positive image and the negative image;
A real number component image acquisition method comprising:
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