JP7614957B2

JP7614957B2 - 磁気共鳴イメージング装置及びその制御方法

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Publication number: JP7614957B2
Application number: JP2021105158A
Authority: JP
Inventors: 良太佐藤; 亨白猪; 俊横沢; 陽谷口; 善隆佐藤; 一穂神波
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Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2025-01-16
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Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置に係り、特に拡散強調イメージングにおける画質向上技術に関する。

磁気共鳴イメージング（以下、MRIという）装置を用いた撮像方法の一つに拡散強調イメージング（DWIと略す）がある。DWIは、複数の方向（軸）に強度の大きい傾斜磁場（MPG）を印加してエコー信号を計測し、MPGが与える影響の違いから水の拡散度合いを画像化する技術で、拡散制限が生じる梗塞や腫瘍の診断に有用である。DWIでは、複数軸のMPGを用いるため、パルスシーケンスとして、1回の励起で多くのエコーを取得できるEPIが用いられることが多い。

DWIの課題として、画像に歪みやぼけが生じやすいことがある。これはEPIが静磁場不均一の影響を受けやすいことや読み出し傾斜磁場の方向がエコー毎に変わるというEPI特有の問題と、ショット毎に与えられる一対の大きな傾斜磁場（MPG）の影響により、動きある部分においてショット毎に位相が異なってしまうという問題に起因する。

歪み量は、位置毎の周波数（磁場強度分布）、ＩＥＴ（エコー間隔）、及びＦＯＶ（位相エンコード方向がｙ方向であればｙ方向のＦＯＶｙ）に比例する。従って、Interleave法のマルチショットの場合、ショット数を多くすることで、歪み量はＦＯＶ/ショット数に比例することとなり、歪み量をショット数分の１に低減することができ、同時にぼけも改善する。しかしマルチショットにした場合、計測時間がショット数分、倍加する。また上述したようにDWIでは、MPGに起因してショット毎で動きのある領域の位相が変化するため、各ショットの信号を合成した画像には位相誤差によるアーチファクトを生じるという課題もある。
一方、位相エンコード方向の傾斜磁場の極性を異ならせて２回の撮像で信号を取得し、後処理により歪みを補正することも提案されている（非特許文献１、特許文献１）。この方法では、位相方向を異ならせて取得した２つの画像では、y方向に生じる歪みは逆になるため、画像間の演算で歪みを取り除くことができる。

Andersson, et al. Neuroimage 2003;20:870

米国特許第１０２６２３８５号

非特許文献１等に記載された方法では、２回以上の励起が必要となるため、ショット毎に、また異なるMPG条件毎に２回以上の撮影を行うこととなり、撮像時間が延長するという課題がある。

ところで一般にＭＲＩでは体動による位相の乱れを補正するため、ナビゲーションエコーを収集するためのスキャン（以下、ナビスキャン）を行うことが多く、上述したＤＷＩでもこのようなナビスキャンを追加することが考えられる。しかし、ナビスキャンで得られる歪み量は、画像を再構成するためのエコー信号を取得するスキャン（本スキャンという）で得られる歪み量とは異なるため、そのまま用いることはできず、補正が必要であり、補正用の磁場マップ（周波数情報を得るためのマップ）が必要となる。このような磁場マップを用いた補正は、誤差の原因ともなりえる。

本発明は、撮像時間を延長することなく、効果的にＤＷＩ等のEPIシーケンスを用いた撮像において画像に発生する歪みを補正できる手法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、本スキャンに連続して、本スキャンとは位相エンコードの極性を逆極性としたナビスキャンを行い、ナビスキャンで得たナビエコーを用いて画像の歪みを補正する。

即ち、本発明のMRI装置は、パルスシーケンスを用いて被検体から核磁気共鳴信号を収集する計測部と、計測部が収集した核磁気共鳴信号を用いて画像を生成する画像演算部と、を備え、計測部は、１つの励起ＲＦパルス印加（１ショット）後に、画像生成用のエコー信号を計測する本スキャンと歪み補正用のエコー信号を計測するナビスキャンとを実行するパルスシーケンスであって且つ前記ナビスキャンは位相エンコードの印加極性が本スキャンの位相エンコードの印加極性と逆であるナビスキャンを含むパルスシーケンスを実行し、画像演算部は、ナビスキャンで得たエコー信号を用いて画像の変位量を算出する変位量算出部と、算出した変位量を用いて画像の歪みを補正する歪み補正部と、を備える。

また本発明のMRI装置の制御方法は、パルスシーケンスを用いて被検体から核磁気共鳴信号を収集する計測部と、前記計測部が収集した核磁気共鳴信号を用いて画像を生成する画像演算部と、を備えた磁気共鳴イメージング装置の制御方法であって、計測部に、１つの励起ＲＦパルス印加後に、画像生成用のエコー信号を計測する本スキャンと歪み補正用のエコー信号を計測するナビスキャンとを実行するパルスシーケンスであって且つナビスキャンは位相エンコードの印加極性が本スキャンの位相エンコードの印加極性と逆であるナビスキャンを含むパルスシーケンスを実行させる計測ステップと、本スキャンと位相エンコードの印加極性が逆であるナビスキャンで得たエコー信号を用いて画像の変位量を算出し、当該変位量を用いて画像の歪みを補正する画像処理ステップと、含む。

画像処理ステップは、ナビスキャンで得たエコー信号を用いて本スキャンの画像を位相補正するステップを含んでいてもよい。

本発明によれば、画像の歪みが本スキャンの画像とは逆方向に生じるナビスキャンの画像を用いることで、磁場マップ等を用いることなく簡易に本スキャン画像の歪みを補正することができる。またナビスキャンのデータは本スキャンに連続して1ショット内で収集できるので、歪み補正用のデータを取るために撮像時間が延長することもない。

本発明はDWIに好適に適用されるが、１回の励起後に連続してエコーを収集するシーケンスを用いる撮像であれば適用することができ、歪みのない画像を得ることができる。

本発明が適用されるMRI装置の全体構成を示す図。一般的なDWIのシーケンスを示す図。実施形態のMRI装置に備えられた計算機の機能ブロック図。実施形態のMRI装置の動作の一例を示すフロー。実施形態１のパルスシーケンスの一例を示す図。本スキャンとナビスキャンで得られるｋ空間データの一例を示す図。実施形態１の処理を説明する図。実施形態２の計算機の機能ブロック図。実施形態２の本スキャンとナビスキャンで得られるｋ空間データの一例を示す図。実施形態２の処理を説明する図。実施形態３のパルスシーケンスの一例を示す図。実施形態３の処理を説明する図。実施形態３の変形例の計算機の機能ブロック図。実施形態３の変形例１の処理を説明する図。実施形態３の変形例２の処理を説明する図。 MRI装置のGUIの一例を示す図。

以下、本発明のMRI装置の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、ＭＲＩ装置１の概略構成を示すブロック図である。このＭＲＩ装置１は、被検体に平行な方向に静磁場を発生するマグネット１１と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル１２と、傾斜磁場電源１３と、高周波磁場発生器１４と、高周波磁場を照射するとともに核磁気共鳴信号(エコー)を検出するプローブ１５と、受信器１６と、シーケンサ１７と、計算機２０とを備える。被検体(例えば、生体)５０は寝台(テーブル)等に載置され、マグネット１１の発生する静磁場空間内に配される。以下では、マグネット１１、傾斜磁場コイル１２、傾斜磁場電源１３、高周波磁場発生器１４と、プローブ１５、受信器１６、及びシーケンサ１７を総括的に計測部１０と呼ぶ。

シーケンサ１７は、傾斜磁場電源１３と高周波磁場発生器１４とに命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。発生された高周波磁場は、プローブ１５を通じてパルス状の高周波磁場（ＲＦパルス）として被検体６０に印加される。被検体６０から発生した核磁気共鳴信号はプローブ１５によって受波され、受信器１６で検波が行われる。核磁気共鳴信号は、通常グラディエントエコー或いはスピンエコーとして発生したものを収集するので、ここではエコー信号という。

受信器１６において検波の基準とする核磁気共鳴周波数(検波基準周波数ｆ０)は、シーケンサ１７によりセットされる。シーケンサ１７は、予めプログラムされたタイミング、強度で各部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（ＲＦパルス）、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と呼ばれる。

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が、本実施形態では1回の励起後に複数のエコーを連続して収集するシーケンスを採用する。例えばＥＰＩ（ＥｃｈｏＰｌａｎａｒＩｍａｇｉｎｇ）シーケンスやＦＳＥ（ＦａｓｔＳｐｉｎＥｃｈｏ）シーケンスが用いられる。ＥＰＩシーケンスには、反転パルスを用いるＳＥ（ＳｐｉｎＥｃｈｏ）系のＥＰＩシーケンスや、複数回の励起に分けてエコー収集を行うマルチショットＥＰＩも含まれる。また拡散強調画像を得るため、ＭＰＧ（ＭｏｔｉｏｎＰｒｏｂｉｎｇＧｒａｄｉｅｎｔ）を用いることもある。

ＭＰＧパルスを含むＳＥ－ＥＰＩシーケンスの一例を図２に示す。図示するように、スライス選択傾斜磁場３０３とともに励起用ＲＦパルス３０１を印加した後、反転ＲＦパルス３０２をスライス選択傾斜磁場３０４とともに印加し、所望のスライスを励起する。この反転ＲＦパルス３０２の前後に強度の大きいＭＰＧパルス３０９を印加する。次いで位相エンコード傾斜磁場３０５を印加した後、ブリップ状の位相エンコード傾斜磁場３０６と極性を反転させるリードアウト傾斜磁場３０７とを連続して印加し、反転するリードアウト傾斜磁場３０７の印加中にエコー信号３０８を収集する。図２では、ＭＰＧパルスをスライス傾斜磁場Ｇｓの軸で印加した場合を示しているが、通常、ＭＰＧパルス３０９を印加する軸（方向）を異ならせて、複数回の撮像を行う。シングルショットＥＰＩであれば１回の励起で、画像再構成に必要な数のすべてのエコー信号を計測する。

さらに図２には示していないが、本実施形態では、画像再構成用のエコー信号の収集に続けて、歪み補正に用いるナビゲーターエコーを収集するシーケンスが追加される。画像再構成用のエコー信号を収集するまでのシーケンスを本スキャン、それに続くナビゲーターエコーを収集するシーケンスをナビスキャンというものとする。ナビスキャンの詳細は後述する。

計算機２０は、上述した計測部１０の動作を制御するとともに、計測部（受信器１６）１０が検波した信号、即ち本スキャンのエコー信号及びナビスキャンの信号（ナビゲーターエコー）を受け取り、画像再構成などの信号処理を行う。また計算機２０は、ユーザーが撮像条件や処理条件などを入力するための入力デバイス３０、信号処理の結果得られた被検体の画像やユーザーとのインターフェイスとなる画像（ＧＵＩ）を表示する表示装置４０、及び、処理結果や処理に必要なデータなどを格納する記憶装置５０を備えることができる。なお記憶装置５０は、計算機２０に有線或いは無線で接続されるもののほか、ネットワークを通じて接続される外部の記憶装置を含む。

上記機能を実現する計算機２０の構成例を図３に示す。図３に示すように、計算機２０は、計測部１０の動作を制御する計測制御部２１、計測部１０から受け取った信号を用いて画像再構成等の演算を行う画像演算部２２、及び、表示制御部２３を備えている。計測制御部２１には、本スキャン制御部２１１及びナビスキャン制御部２１２が含まれ、シーケンサ１７に所定のパルスシーケンスとユーザー指定の撮像条件（撮像パラメータ）などを送り、計測部１０を制御する。画像演算部２２は、計測信号をｋ空間に配置したデータ（ｋ空間データ）を実空間データに変換するための演算、例えばフーリエ変換を行うＦＴ部２２１と、ナビスキャンで得られたデータを用いて、画像に生じる歪み（変位量）を算出する変位量算出部２２２と、変位量算出部２２２が算出した変位量を用いて本スキャン等の画像の歪みを補正する歪み補正部２２３（図では、一例として本スキャン画像の歪みを補正する本スキャン歪み補正部を示している）とを備える。これらの構成により、歪みが補正された画像、例えば拡散強調画像を生成される。画像は、表示制御部２３によって、必要な付帯情報（例えば、撮像条件や被検体に関する情報など）とともに表示装置４０に表示される。計算機２０は、必要に応じて、記憶装置５０に、検波された信号や撮像条件、信号処理後の画像情報などを格納する。

計算機２０の機能は、予め設計されたプログラムを計算機２０のＣＰＵ或いはＧＰＵがアップロードすることによって実現される。なお計算機２０の機能の一部は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどのハードウェアで実現される場合もある。

以上のような構成におけるMRI装置の動作（計算機２０の各制御部による制御）の概要を図４に示す。まず入力デバイス３０を介したユーザー設定或いは予め設定された検査プロトコル等に従って、パルスシーケンスと撮像条件が設定されると、本スキャン制御部２１１及びナビスキャン制御部２１２は、設定された条件に従ってシーケンサ１７に指令を送る。シーケンサ１７の制御のもとで、計測部１０がナビスキャンを含むEPIシーケンスを実行し、本スキャンのエコー信号及びナビスキャンのエコー信号をそれぞれ収集し、計測空間データである本スキャンデータとナビスキャンデータとを得る（Ｓ401）。

画像演算部２２は、まずＦＴ部２２１が本スキャンデータ及びナビスキャンデータを実空間の複素データに変換し、本スキャン画像及びナビスキャン画像を生成する（Ｓ402）。本スキャンデータ及びナビスキャンデータは位相エンコードの印加極性を逆にしてなっていることから、静磁場不均一等に起因する位相誤差の蓄積によって本スキャン画像及びナビスキャン画像に生じる歪みは、逆方向の歪みとなる。変位量算出部２２２は、ナビスキャン画像を用いて歪み補正に用いる変位量（実空間の変位量）を算出する（S403）。歪み補正部２２３は、この変位量を用いて、本スキャン画像の歪み補正を行う（Ｓ404）。

計測ステップS401で実行するエコープレナー系シーケンスは、一回のＲＦパルス印加（これを１ショットという）で画像再構成に必要なエコーを全て収集するシングルショットEPIでもよいし、マルチショットEPIでもよい。マルチショットEPIの場合には、ショット間に生じる位相誤差を補正する処理（S405）を含むことが好ましい。特にDWIのように強度の大きい傾斜磁場（MPG）を用いる撮像方法では、マルチショットの場合、ショット間の位相誤差が大きくなるので、上記位相補正を行うことが好ましい。

以下、上述のＭＲＩ装置の概要を踏まえ、本発明のＭＲＩ装置の実施形態を説明する。以下の説明において、図１～図４の構成と共通する構成については、適宜これら図面を参照する。

＜実施形態１＞
本実施形態は、計測部１０は1回の励起ＲＦパルス後に、画像再構成用のエコー信号を全て収集するシングルショットの本スキャンを行い、続いてナビスキャンを実行する。ナビスキャンでは、位相エンコード傾斜磁場の極性を本スキャンと逆にし、本スキャンで得られる画像とは逆方向の歪みを持つ画像を得て、その画像を用いた変位量を用いて本スキャンの画像の歪みを補正する。

本実施形態のパルスシーケンスの一例を図５に示す。
このパルスシーケンスは、計測制御部２１（本スキャン制御部２１１及びナビスキャン制御部２１２）の制御のもとで計測部１０が実行する。図５に示すように、このパルスシーケンスでは１回の励起パルス301を印加した後、反転パルス302を印加して画像用のエコーを収集する本スキャン300と、それに続く反転パルス312の印加後にナビゲーターエコーを収集するナビスキャン310とを含む。図５では、図２と異なり、MPGパルス309の印加軸がGｒ軸の場合を示しているが、MPGの印加軸は任意であり、その他の構成は本スキャンについては図２と同様である。

ナビスキャン310では、位相エンコードパルス316の極性を本スキャン300の位相エンコードパルス306とは逆極性にして、リードアウト317の反転毎にナビゲーターエコー318を収集する。収集するナビゲーターエコー318の数や範囲は、再構成されるナビスキャン画像としてフルＦＯＶ（本スキャン画像のFOVと同じFOV）の画像が得られれば良く、特に限定されないが、図示する例では、位相エンコードパルス306は本スキャンよりも印加強度も小さく設定し、ｋ空間の中心付近（低周波領域）のデータを収集している。

本スキャン300とナビスキャン310とは、位相エンコード傾斜磁場の極性を逆にしてエコー収集するので、図６に示すように、本スキャンでは、ｋ空間は上から下に走査されるのに対し、ナビスキャンでは下から上に走査される。或いはその逆となる。図６において左側が本スキャンのデータ600、右側がナビスキャンのデータ610である。

次に画像演算部２２の処理を、図7を参照して説明する。まずＦＴ部２２１が、本スキャンで得たｋ空間データ600及びナビスキャンで得たｋ空間データ610を、それぞれ、フーリエ変換（ＦＴ）することにより実空間データ（画像データ）601、611に変換する。この際、ナビスキャンで得たｋ空間データ610を、得られる画像のマトリックスサイズが本スキャンの画像のマトリックスサイズと揃うように、周りのデータをゼロ埋めしてＦＴする。これによりナビスキャンの画像は、空間分解能は低いが、本スキャンの画像とマトリックスサイズが同じ画像となる。

次に変位量算出部２２２が本スキャン画像600を補正するための変位量を算出する。各画像601、611に生じる歪みは、ある点（ｘ、ｙ）の歪み量をΔy[mm]とすると、次式で表される。

ここでｆ０は、周波数[kHz]、IＥＴは１ショットにおけるエコー間隔[ms]、ＦＯＶｙはｙ方向のＦＯＶ[mm]、Rはパラレルイメージング撮像を行った場合の倍速数、Nshはマルチショット撮像を行った場合のショット数である（以下、同じ）。

式（１）に示すように、各画像の歪み量を算出するためには、周波数ｆ０を求めるために、磁場マップが必要となるが、本実施形態では、両画像の歪みが逆方向であることを利用し、変位量を求める。具体的には、本スキャンの画像とナビスキャンの画像とでは、歪みの方向が逆になるため、図７に示すように、例えば本スキャンの画像601が位相方向に延びた画像となった場合、ナビスキャンの画像611では位相方向に縮んだ画像（読み出し方向に延びた画像）となる。変位量算出部２２２は、これらの画像を用いて、本スキャン画像の歪みを補正する変位量を算出する。

極性の異なる二つの画像から磁場分布を求める方法は様々な公知例があり、例えば非特許文献１に記載の方法を用いることができる。

歪み補正部２２３は、算出された変位量を用いて、本スキャン画像の歪みを補正し、補正後の画像602を生成する。画像演算部２２は、この補正処理を、ＭＰＧが異なる画像毎に行い、所望のＤＷＩ画像を得る。

本実施形態によれば、画像の歪みが逆方向に生じるエコー信号をナビスキャンで収集しておくことで、撮像時間を延長することなく、歪み補正を行うことができる。なお上記実施形態では、撮像方法がＤＷＩである場合を説明したが、本実施形態はＭＰＧを用いないＥＰＩ系の撮像についても同様に適用することができる。

＜実施形態２＞
実施形態１は、シングルショットのEPIシーケンスを用いたが、本実施形態ではマルチショットのEPIシーケンスを用いるとともに、ナビゲーターエコーを用いて、ショット間の位相補正を行った後、各ショットの画像を合成する。その後、ナビゲーターエコーを用いて画像の歪みを補正する。

このため本実施形態の計算機２０は、図８に示すように、画像演算部２２にマルチショット合成部２２４が追加される。それ以外の要素は、図３に示す実施形態１と同様である。

以下、本実施形態の処理を説明する。
計測制御部２１の制御のもとで、マルチショットのＥＰＩシーケンスを実行する。本実施形態で採用するＥＰＩシーケンスは、１回の励起で収集するエコー信号の数および位相エンコードステップが異なることを除き、図５に示すパルスシーケンスと同様であり、励起ＲＦパルス301からナビスキャンまでをショット数の分だけ繰り返す。本スキャンの各ショットでは、位相エンコードのオフセット305と位相エンコードステップを異ならせることで、ｋ空間の異なるラインのデータを収集し、最終的に図９に示すようなｋ空間データ800を得る。本スキャンに続くナビスキャンは実施形態１と同様であり、本スキャンとは逆極性の位相エンコードを用い、ｋ空間の中心領域のナビスキャンデータ810を得る。

画像演算部２２は、ショット毎に得られる本スキャンデータ800及びナビスキャンデータ810を用いて、マルチショットで得られた複数の本スキャン画像を合成し、合成後の画像の歪み補正を行う。また本実施形態では、合成に際し、ショット毎に得られるナビスキャンデータから得られるショット間の位相情報を用いて、各ショットの本スキャン画像の位相補正を行う。このように位相補正された合成後の本スキャン画像に対し、実施形態１と同様に歪み補正を行う。図１０を参照して、これらの処理の詳細を説明する。

まずＦＴ部２２１が、ショット毎に、本スキャンデータ800及びナビスキャンデータ810を用いて本スキャン画像801及びナビスキャン画像811を生成する。マルチショット合成部２２４は、ショット毎に得られたナビスキャン画像811から画像間の位相差を算出し、位相差の情報を用いて、各ショットの本スキャン画像801を合成し、１枚の本スキャン画像802を得る。ショット間の位相差を補正する情報は、複素画像であるナビスキャン画像811の実部と虚部とから位相を求め、ショット間で差分することで算出される。この位相差を用いることで、各ショットの本スキャン画像を位相補正することができる。

マルチショット撮像における位相補正は様々な公知例があるが、例えば以下の式を用いて補正できる。
(数２)
φ_aft(x,y) = arg(exp(i・(φ_bef(x,y)-φ_navi(x,y))))（２）
ここで、φ_aftは補正後の本スキャン画像の位相、φ_befは補正前の本スキャン画像の位相、φ_naviはナビ画像の位相を表す。このように、位相補正は画像空間においてボクセル毎に実施できる。

このように位相補正後に合成することにより、ショット毎の位相差に起因するアーチファクトのない合成画像802が得られる。

続いて変位量算出部２２２が、実施形態１と同様に、本スキャン合成画像802とナビスキャン画像812とを用いて変位量を算出し、その変位量を用いて本スキャン合成画像802の歪み補正を行うこ。変位量の算出に用いるナビスキャン画像812は、各ショットのナビスキャン画像811を合成したものでもよいし、ナビスキャン画像811のいずれかを用いてもよい。

本実施形態によれば、マルチショット合成を行う際に、画像間の位相誤差が補正されているので、より精度の良い歪み補正を行うことができる。

＜実施形態３＞
実施形態１及び実施形態２では、ナビスキャンとして本スキャンと位相エンコードの印加極性を逆にしたスキャンを行ったが、本実施形態は、ナビスキャンにおいて位相エンコードの印加極性が異なる一対のナビゲーターエコーを収集し、歪み方向が異なる一対のナビスキャン画像を得ることが特徴であり、この一対のナビスキャン画像に含まれる位相差情報と歪み情報を用いて、歪み補正された本スキャン画像を得る。本実施形態は、本スキャンがシングルショットＥＰＩの場合にも適用可能であるが、ここではマルチショットＥＰＩの場合を例に説明する。

本実施形態の計算機２０の構成は、図８と同様であるが、変位量算出部２２２は一対のナビスキャン画像を用いて変位マップを算出する変位マップ算出部として機能する。

以下、本実施形態の処理を、図１１及び図１２を参照して、説明する。
計測制御部２１の制御のもとで、マルチショットのＥＰＩシーケンスを実行する。本実施形態で採用するＥＰＩシーケンスの一例を図１１に示す。このパルスシーケンスにおいて、本スキャン300は実施形態２（或いは実施形態１）の本スキャンと同様であるが、ナビスキャンは、位相エンコードを本スキャンと同極性で行うスキャン310-1（第１のナビスキャン）と逆極性で行うスキャン310-2（第２のナビスキャン）とからなる。ナビスキャン310-1とナビスキャン310-2の順序は、どちらが先でもよい。２つのナビスキャンでは、実施形態１、２と同様に、ｋ空間の中心領域のデータを収集する。これにより、ｋ空間を逆方向にスキャンする２つ（或いは２セット）のナビスキャンデータが得られる。

画像演算部２２は、図１２に示すように、まずＦＴ部２２１がショット毎に得られる本スキャンデータ800及びナビスキャンデータ810-1、810-2をそれぞれ実空間データに変換し、本スキャン画像801、２つのナビスキャン画像811-1、811-2を生成する。

２つのナビスキャン画像811-1、811-2は、位相エンコードの極性が異なるので、歪みの方向が異なり、例えば一方は位相エンコード方向に延びた画像で他方は位相エンコード方向に縮んだ画像となる。変位量算出部２２２は、この一対の合成ナビスキャン画像812-1、812-2について、画素ごとに変位量を算出し変位量マップ815を作成する（S1203）。

変位量は、極性の異なる二つの画像から磁場分布または磁場に比例する周波数分布を求めた後に、前掲の式(1)を用いて変位量に変換することで求めることができる。極性の異なる二つの画像から磁場分布を推定する方法は、非特許文献１に記載の方法など公知の方法を用いることができる。

なお変位量を求めるためのナビスキャン画像811-1、811-2は、ショット毎に得られる画像を合成したものでもよいし、所定のショットのナビスキャン画像を用いてもよい。

一方、マルチショット合成部２２４は、２つのナビスキャン画像のうち、本スキャンと位相エンコードの印加極性が同じナビスキャンで得られた画像（ショット毎の画像）812‐1のショット間の位相差の情報を用いて、ショット毎の本スキャン画像801を位相補正した後、合成し、合成後の本スキャン画像802を生成する。この位相補正を含む合成処理は、実施形態２と同様の手法で行うことができる。

最後に本スキャン歪み補正部２２３が、合成後の本スキャン画像802を、変位量算出部２２２が作成した変位量マップ815を用いて補正し、補正後の本スキャン画像803を得る。

本実施形態によれば、位相エンコードの極性が異なる一対のナビスキャンデータを用い、歪み方向が逆になるナビスキャン画像を用いて変位量を算出するので、実施形態１や実施形態２のようにナビスキャン画像と本スキャン画像とから変位量を算出する場合に比べ、精度の良い変位量を算出することができ、精度の良い歪み補正を行うことができる。

また本スキャン画像を合成する際に、位相エンコードの印加極性を同極性としたナビスキャン画像から得た位相差情報を用いるので、ショット間の位相差についても補正の精度が向上する。

なお上記説明では本スキャンがマルチショットのＥＰＩである場合を説明したが、シングルショットの場合には、図１２における合成後本スキャン画像802が１ショットで得た本スキャン画像に置き換わり、ショット間の位相補正が省略されることが変わるだけであり、同様に適用することができる。

＜実施形態３の変形例＞
本変形例でも、ナビスキャンデータとして位相エンコード印加軸が正逆異なる二つのナビスキャンデータを用いることは、実施形態３と同様であるが、実施形態３では、これらナビスキャンデータから変位量マップを算出して合成後の本スキャン画像の歪み補正を行ったが、本変形例は、ナビスキャン画像に対し歪み補正を行い、歪み補正後のナビスキャン画像を用いて、各ショットの本スキャン画像のマルチショット合成を行う。

本変形例では、図１３に示すように、画像演算部２２の構成に、ナビ歪み補正部２２５が追加される。変位量算出部２２２は省略してもよい。
以下、画像演算部２２の処理のうち実施形態３と異なる点を中心に説明する。図１４に本変形例の処理の流れを示す。

本変形例でも、計測部１０が実行するパルスシーケンスは実施形態３と同様であり、図１４に示すように、ショット毎に本スキャンデータ800と、位相エンコードが正逆異なるナビスキャンデータ810-1、810-2とから、本スキャン画像801と二つのナビスキャン画像811-1、811-2を得る。

実施形態３では、二つのナビスキャン画像のうち、本スキャン画像と位相エンコードを同じ極性として得たナビスキャン画像を用いて、本スキャン画像のマルチショット合成の際の位相補正を行ったが、本変形例では、まず、ナビ歪み補正部２２５が、２つのナビスキャン画像について歪み補正を行う。２つのナビスキャン画像は、位相エンコードの極性が正逆異なるため、画像の歪みは異なる方向となる。そこでナビ歪み補正部２２５は、以下のようにして、２つのナビスキャン画像の歪みを補正し、本スキャン画像と同程度の歪みとなるように歪み補正を行い、補正後のナビスキャン画像813を得る。

これは、二つのナビスキャン画像から非特許文献１などに示される公知の方法を用いて周波数画像ｆ（ｘ、ｙ）の推定と歪み補正を実施した後に、本スキャン画像のＦＯＶおよびＩＥＴに応じて式（１）を用いて画像を再び歪ませることで実現できる。あるいは、周波数画像ｆ（ｘ、ｙ）を推定した後、両者の撮像条件から各座標における画像間の位置ずれｄ（x、y）を算出し、その量に応じて歪み補正を行ってもよい。ここで、ｄ（x、y）は本スキャンおよびナビスキャン画像の歪み量（それぞれΔy_scanおよびΔy_naviとする）を用いて、下の式から算出できる。

補正後のナビスキャン画像813は、ショット毎に得る。マルチショット合成部２２４は、これら補正後のナビスキャン画像813のショット間位相誤差の情報を用いて、各ショットの本スキャン画像801について位相補正を伴うマルチショット合成を行い、合成後画像804を得る。

本変形例では、歪み補正されたナビスキャン画像813を用いて位相補正を行うことで、高精度の補正を行うことができ、マルチショット合成時の位相誤差によるアーチファクトを高精度に抑制することができる。

従って本変形例では、実施形態３の歪み補正部２２３による処理を省くことも可能であるが、さらにマルチショット合成後の本スキャン画像について、実施形態３と同様の歪み補正を行うことも可能である。この処理を図１５に示す。図１５に示すように、歪み補正では、実施形態３と同様に、二つのナビスキャン画像811-1、811-2から変位量を算出し、変位量マップ815を作成し、この変位量マップに基づき合成後の本スキャン画像802の歪みを補正する。

本変形例によれば、マルチショット合成の際の位相補正を、歪みを補正したナビスキャン画像を用いて行うことにより、実施形態３よりさらに位相補正の精度を高めることができ、結果としてショット合成後の画像の歪み補正の精度も高めることができる。

上述した各実施形態の位相補正や歪み補正は、撮像条件に含まれるパルスシーケンスとしてＥＰＩシーケンスやそのショット数が設定されている場合、シングルショットであれば、自動的に実施形態１や実施形態３（変形例を含む）の手法で歪み補正を行ったり、マルチショットであれば自動的に実施形態２や実施形態３（変形例を含む）の歪み補正を行ったりするものとしてもよいし、図１６に示すような、パルスシーケンスや撮像パラメータを設定する撮像条件設定画面１６００において、パルスシーケンスや撮像パラメータを設定する際に、補正の条件を設定可能にしてもよい。

例えば、パルスシーケンスとしてＥＰＩが設定されると、歪み補正を行うか否かを選択可能とし、歪み補正「要」と選択された場合に、プルダウンメニュー方式や新たな設定画面が開くなどで、ユーザーが所望の歪み補正を選択するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態とその変形例を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることなく、画像再構成について公知の技術を組み合わせる等種々の変更が可能である。またDWIを行う場合を説明したが、本発明はMPGパルスを用いない通常のＥＰＩシーケンスであっても適用することができる。

１：ＭＲＩ装置、１０：計測部、１１：マグネット、１２：傾斜磁場コイル、１３：傾斜磁場電源、１４：高周波磁場発生器、１５：プローブ、１６：受信器、１７：シーケンサ、２０：計算機、２１：計測制御部、２２：画像演算部、２３：表示制御部、３０：入力デバイス、４０:表示装置、５０：記憶装置、６０：被検体、２１１：本スキャン制御部、２１２：ナビスキャン制御部、２２１：ＦＴ部、２２２：変位量算出部、２２３：本スキャン歪み補正部（歪み補正部）、２２４：マルチショット合成部、２２５：ナビスキャン歪み補正部

Claims

パルスシーケンスを用いて被検体から核磁気共鳴信号を収集する計測部と、前記計測部が収集した核磁気共鳴信号を用いて画像を生成する画像演算部と、を備え、
前記計測部は、１つの励起ＲＦパルス印加（１ショット）後に、画像生成用のエコー信号を計測する本スキャンと歪み補正用のエコー信号を計測するナビスキャンとを実行するパルスシーケンスであって且つ前記ナビスキャンは位相エンコードの印加極性が本スキャンの位相エンコードの印加極性と逆であるナビスキャンを含むパルスシーケンスを実行し、
前記画像演算部は、前記ナビスキャンで得たエコー信号を用いて画像の変位量を算出する変位量算出部と、算出した変位量を用いて画像の歪みを補正する歪み補正部と、を備え、
前記ナビスキャンは、前記本スキャンと位相エンコードの印加極性が同じである第１のナビスキャンと、前記本スキャンと位相エンコードの印加極性が逆である第２のナビスキャンと、を含み、
前記変位量算出部は、前記第１のナビスキャンで得たナビスキャン画像と前記第２のナビスキャンで得たナビスキャン画像とを用いて、変位量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。
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記本スキャンのシーケンスは、１回の励起ＲＦパルスで画像生成用の全エコーを収集するシングルショットシーケンスであり、
前記歪み補正部は、前記ナビスキャンで得たナビスキャン画像を用いて算出した変位量を用いて前記本スキャンの画像の歪みを補正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、
前記本スキャンのシーケンスは、２以上の励起ＲＦパルスを用いて画像生成用のエコーを収集するマルチショットシーケンスであり、
前記画像演算部は、各ショットの本スキャンで得られたエコー信号を合成するマルチショット合成部をさらに備え、前記マルチショット合成部は、各ショットの前記ナビスキャンで得たナビスキャン画像の位相情報を用いて各ショットの本スキャンで得た画像を位相補正して合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３に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記歪み補正部は、前記ナビスキャンで得た画像を用いて算出した変位量を用いて前記マルチショット合成部が合成した本スキャン画像の歪みを補正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、
前記本スキャンのシーケンスは、２以上の励起ＲＦパルスを用いて画像生成用のエコーを収集するマルチショットエコープレナー系シーケンスであり、
前記画像演算部は、各ショットの本スキャンで得られたエコー信号を合成するマルチショット合成部をさらに備え、
前記歪み補正部は、前記マルチショット合成部が合成した本スキャン画像の歪みを、前記変位量を用いて補正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５に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記マルチショット合成部は、前記第１のナビスキャンで得たナビスキャン画像の位相情報を用いて、各ショットの本スキャンで得た画像を位相補正して合成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
パルスシーケンスを用いて被検体から核磁気共鳴信号を収集する計測部と、前記計測部が収集した核磁気共鳴信号を用いて画像を生成する画像演算部と、を備え、
前記計測部は、１つの励起ＲＦパルス印加（１ショット）後に、画像生成用のエコー信号を計測する本スキャンと歪み補正用のエコー信号を計測するナビスキャンとを実行するパルスシーケンスであって且つ前記ナビスキャンは位相エンコードの印加極性が本スキャンの位相エンコードの印加極性と逆であるナビスキャンを含むパルスシーケンスを実行し、
前記画像演算部は、前記ナビスキャンで得たエコー信号を用いて画像の変位量を算出する変位量算出部と、算出した変位量を用いて画像の歪みを補正する歪み補正部と、を備え、
前記本スキャンのシーケンスは、２以上の励起ＲＦパルスを用いて画像生成用のエコーを収集するマルチショットエコープレナー系シーケンスであり、前記ナビスキャンは、前記本スキャンと位相エンコードの印加極性が同じである第１のナビスキャンと、前記本スキャンと位相エンコードの印加極性が逆である第２のナビスキャンと、を含み、
前記画像演算部は、各ショットの本スキャンで得られたエコー信号を合成するマルチショット合成部と、前記第１のナビスキャンで得たナビスキャン画像と前記第２のナビスキャンで得たナビスキャン画像とを用いて、歪み補正されたナビスキャン画像を生成するナビ歪み補正部とをさらに備え、
前記マルチショット合成部は、前記ナビ歪み補正部が生成した歪み補正後のナビスキャン画像の位相情報を用いて、各ショットの本スキャンで得た画像を位相補正して合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７に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記変位量算出部は、前記第１のナビスキャンで得たナビスキャン画像と前記第２のナビスキャンで得たナビスキャン画像とを用いて、変位量を算出し、
前記歪み補正部は、前記マルチショット合成部が合成した本スキャン画像を、前記変位量を用いて補正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又は７に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パルスシーケンスは、ＭＰＧパルスを含み、
前記画像演算部は、前記本スキャンの画像としてＤＷＩ画像を生成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
パルスシーケンスを用いて被検体から核磁気共鳴信号を収集する計測部と、前記計測部が収集した核磁気共鳴信号を用いて画像を生成する画像演算部と、を備えた磁気共鳴イメージング装置の制御方法であって、
前記計測部に、１つの励起ＲＦパルス印加後に、画像生成用のエコー信号を計測する本スキャンと歪み補正用のエコー信号を計測するナビスキャンとを実行するパルスシーケンスであって且つ前記ナビスキャンは位相エンコードの印加極性が本スキャンの位相エンコードの印加極性と逆であるナビスキャンを含むパルスシーケンスを実行させる計測ステップと、
前記本スキャンと位相エンコードの印加極性が逆であるナビスキャンで得たエコー信号を用いて画像の変位量を算出し、当該変位量を用いて前記画像の歪みを補正する画像処理ステップと、含み、
前記ナビスキャンは、位相エンコードの印加極性が本スキャンの位相エンコードの印加極性が同じである第１のナビスキャンと、逆である第２のナビスキャンとを含み、
前記画像処理ステップは、前記第１のナビスキャンで得た画像と前記第２のナビスキャンで得た画像とを用いて、前記本スキャンの画像の歪み補正に用いる変位量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の制御方法。
パルスシーケンスを用いて被検体から核磁気共鳴信号を収集する計測部と、前記計測部が収集した核磁気共鳴信号を用いて画像を生成する画像演算部と、を備えた磁気共鳴イメージング装置の制御方法であって、
前記計測部に、１つの励起ＲＦパルス印加後に、画像生成用のエコー信号を計測する本スキャンと歪み補正用のエコー信号を計測するナビスキャンとを実行するパルスシーケンスであって且つ前記ナビスキャンは位相エンコードの印加極性が本スキャンの位相エンコードの印加極性と逆であるナビスキャンを含むパルスシーケンスを実行させる計測ステップと、
前記本スキャンと位相エンコードの印加極性が逆であるナビスキャンで得たエコー信号を用いて画像の変位量を算出し、当該変位量を用いて前記画像の歪みを補正する画像処理ステップと、含み、
前記ナビスキャンは、位相エンコードの印加極性が本スキャンの位相エンコードの印加極性が同じである第１のナビスキャンと、逆である第２のナビスキャンとを含み、
前記画像処理ステップは、前記第１のナビスキャンで得たナビスキャン画像の位相情報を用いて前記本スキャンの画像の位相を補正するステップをさらに含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の制御方法。
パルスシーケンスを用いて被検体から核磁気共鳴信号を収集する計測部と、前記計測部が収集した核磁気共鳴信号を用いて画像を生成する画像演算部と、を備えた磁気共鳴イメージング装置の制御方法であって、
前記計測部に、１つの励起ＲＦパルス印加後に、画像生成用のエコー信号を計測する本スキャンと歪み補正用のエコー信号を計測するナビスキャンとを実行するパルスシーケンスであって且つ前記ナビスキャンは位相エンコードの印加極性が本スキャンの位相エンコードの印加極性と逆であるナビスキャンを含むパルスシーケンスを実行させる計測ステップと、
前記本スキャンと位相エンコードの印加極性が逆であるナビスキャンで得たエコー信号を用いて画像の変位量を算出し、当該変位量を用いて前記画像の歪みを補正する画像処理ステップと、含み、
前記ナビスキャンは、位相エンコードの印加極性が本スキャンの位相エンコードの印加極性が同じである第１のナビスキャンと、逆である第２のナビスキャンとを含み、
前記画像処理ステップは、前記第１のナビスキャンで得た画像と前記第２のナビスキャンで得た画像とを用いて歪み補正されたナビスキャン画像を生成するステップと、前記歪み補正されたナビスキャン画像を用いて、前記本スキャンの画像の位相を補正するステップをさらに含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の制御方法。
請求項１０、１１、１２のいずれか一項に記載の制御方法であって、
前記本スキャンのシーケンスは、２以上の励起ＲＦパルスを用いて画像生成用のエコーを収集するマルチショットエコープレナー系シーケンスであり、ショット毎にMPGパルスの印加を含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の制御方法。