JPH0284934A - 核磁気共鳴装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水と脂肪の画像を分離して表示するディクソン
法の位相エラーを補正した化学シフトイメージを青る核
磁気共鳴画像診断装置による化学シフトイメージ作成方
法に関する。

（従来の技術） 核磁気共鳴画像診断装置！（以下ＭＲＩという）によっ
て行われるイメージングは主として水素原子核であるプ
ロトンを用いて行っている。併し、同じプロトンにおし
１ても、例えば水と脂肪のように異なる化合物中の水素
原子核では、共鳴周波数が敏感に化学構造に依存して変
化する。この共鳴周波数のずれをケミカルシフトという
。

水と脂肪の場合のプロトンの共鳴周波数にはｆ＝３．５
ｐｐｍの差がある。この差を利用して水と脂肪の分離像
を得る方法が幾つか提案されている。この中、比較的低
磁場のＭＲＩではディクソン法が多く用いられている。

ディクソン法を第２図を参照して説明する。第２図は３
軸に加える勾配磁場のパルスシーケンスの一部で、高周
波（以下ＲＦという）軸と信号軸のみを示しである。

図において、（イ）図は励起パルス１と反転パルス２の
時間間隔をＴａ＝ＴＥ／２に選んだスキャ、ン１の図で
ある。ここで、ＴＥは励起パルス１とＳＥ信号３の間の
時間間隔である。この時、水と脂肪のそれぞれのプロト
ン成分の磁化ベクトルは第３図（イ）に示すように同位
相になる。（ロ）図は励起パルス１と反転パルス２どの
時間間隔ＴＢをＴｏ　＝　（ＴＥ／２）−εとした時の
スキャン２の図である。この時水と脂肪の化学シフト（
３，５ｐｐｍ）に応じた位相差が水と脂肪の化学ベクト
ルに与えられれ、第３図（ロ）に示すように逆位相にな
る。図において、４は水、５は脂肪の磁化ベクトルであ
る。

このディクソン法においては静りｌ場の不均一が存在す
るとその不均一に応じた位相エラーが生じ、このため正
しい分離像が得られないという欠点をもつ。

上記の静Ｖ！ｉＳ不均一によるエラーを補正する方法に
ディクソン法を改善した第４図の方法がある。

（イ）図は反転パルス２を励起パルス１印加後Ｔａ＝Ｔ
Ｅ／２で印加したスキャン１の図、（ロ）図は励起パル
ス２をＴａ＝（ＴＥ／２＞−εで印加したスキャン２の
図、（〕旬図は励起パルス２をＴｏ　＝　（ＴＥ／２）
＋εで印加したスキャン３の図である。図において、第
３図と同等の部分には同じ符号を用いである。第４図の
ようなスキャンを行った場合の水と脂肪の位相関係は第
５図のようになる。（イ）図はＴＢ＝ＴＥ／２にしたス
キャン１の場合の図で、水と脂肪とは同相である。

（口〉図はＴＢ＝　（ＴＥ／２）−εにしたスキャン２
の場合の図で、水と脂肪とは逆相であるが、静磁場の不
均一のために位相が“＋θ”だけずれている。（ハ）図
はＴＢ＝　（ＴＥ／２）＋εにしたスキャン３の場合の
図で、水と脂肪とは同じく逆相であるが、スキャン３で
は静磁場不均一のため位相が“−θ”だけずれている。

今スキャン１゜２．３における画像データをＳｚ　、８
２　、Ｓｓとし、水の振幅をＷ、脂肪の振幅をＦ９位相
オフセットをαとすると、画像データ８１　、　Ｓ２　
、　Ｓｓは次式のようになる。

Ｓｌ＝　（Ｗ＋Ｆ）６　ｅＸｐ（ｊ（Ｚ）・・・（１） ８２　＝　（Ｗ−Ｆ）　　・ｅＸＤ　（ｊ　θ）ｅｘｐ
　　（ｊα） ・・・（２） Ｓｓ　　＝　　（Ｗ−ｆ）−ｅＸｐ　（−ｊ　θ）　・
ｅｘｐ　　（Ｊ　α） ・・・（３） となる。これらの式から静磁場不均一による位相エラー
〇を求める。

（３）式を（２）式で除して Ｓｓ／５２＝ｅｘｏ（−ｊ２θ） このようにして静磁場不均一エラーを締出することがで
きる。

この改良ディクソン法では上記のようにして静磁場不均
一エラーを求めることができるが、磁場の不均一のΔＥ
が水と脂肪の化学シフトの３．５ｐｐｍを超えると、水
成分と脂肪成分の分離が逆になってしまう。第６図は静
磁場不均一の大きさによって異なる補正値のｔｊＢ様を
示す図である。（イ）図は２θくπの場合の図で、補正
値はＸ軸の正側の×１の位置に来る。（ロ）図は２θ〉
πの図で、補正値はＸ軸の負側の×２の位置に来る。従
って前記の改良ディクソン法で補正をしようとする場合
に不均一の測定範囲は第４図のεの吊によって決まり、
位相がπを超えると超えた領域では測定が正しく行えな
い。このように２０〉πになった場合は位相飛びを生じ
、第７図のように、Ｘεθの関係は不連続になる。図に
おいて、ａ点は位相Ｉ！１０がπを超す点で、位相線１
０は位相１１１１に位相飛びを起こす。

このように位相飛びを起こした場合の補正の手段として
は、位相１ｉ１１１の示す各点の位相に２πを加えて補
正する。２次元の場合も同様にＸ方向。

ｙ方向に各々１次元軸上に位相をサーチし、不連続があ
れば、それ以降に２πを加えるか、減するかの何れかの
操作をして補正する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このように位相の不連続点を見付け、不連続
がある場合に２πを加減する方法では次のような欠点が
ある。

１、ノイズの影響を受は易い。１点でもノイズがあると
、ノイズに影響されて正確な補正ができない。

２．２次元の場合Ｘ方向からサーチ覆るか、ｙ方向から
サーチするかで補正が左右されていることがある。

３、位相不連続線が第８図に示すように入り組んでいる
とａ点とｂ点で２度位相補正してしまうようなことが起
こる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、ＭＲＩの位相分布において、±πの位相飛びを生じて
いる可能性がある場合に、この位相不連続を補正し、位
相飛びに起因するエラーを生じないＭＲＩによる化学シ
フトイメージ作成方法を実現することにある。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決する本発明は、水と脂肪の画像を分離
して表示するディクソン法の位相エラーを補正した化学
シフトイメージを得る核磁気共鳴画像診断装置による化
学シフトイメージ作成方法において、イメージエリアを
適当数のボクセルに分離する方法と、このボクセル単位
に位相不連続を生じている可能性のある領域を検出する
方法と、前記領域全体に位相シフトを施す方法と、前記
位相シフトを行った領域に対し逆の位相シフトを施す方
法とを備えることを特徴とするものである。

（作用） 画像再、構成された画像データから静磁場不均一による
位相エラーを算出し、複数のピクセルからなるボクセル
を作り、ボクセル単位に位相飛びを見付け、位相シフト
を行う。位相シフトを行った領域のシフト方向を計算し
て求め、結果に基づさ必要に応じて逆の位相シフトを施
し、位相飛びを含む不均一エラー補正を行う。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の方法を実施する手順のフローチャート
である。フローチャートに従って化学シフトイメージ作
成方法を説明する。

ステップ１ スキャンによって得られたデータはそれぞれ位相角θの
ずれを有する複素データなので複素画像再構成演算を行
う。（（１）式、（２）式、（３）式） スキャン３のデータＳ３をスキャン２のデータＳ２で割
って位相エラーｅｘｐ（−ｊ２θ）を出力しく（４）式
）、不均一位相エラーによる位相分布図を作る。

スラブ３ ノイズレベルはスキャン１の生データでワープ方向両端
の各３〜５ラインを１次元フーリエ変換した絶対値の平
均（ｍＯ）と分散（σ）から求める。一般にはノイズレ
ベルＮは Ｎ＝ｍ、）＋３，５σである。Ｎ以下の値を′０″とし
１、Ｎ以上の値を“１″とする。この処理は以後に行わ
れる位相処理においてノイズピクセルを省き、ノイズの
影響を抑えるために行う。

ステップ４ イメージエリアを３２Ｘ３２ボクセルに分割する。イメ
ージエリアが（２５６＞２ピクセルとして１ボクセル＝
６４ビクセルである。この分割はノイズの影響を抑える
と共、に位相の僅かな変化で補正を誤らない様に分解能
を下げて平均的操作を施す目的で行う。

ステップ５ ピクセルの位相がＰｉｊ＞＋α又は Ｐｉｊ＜−αを６ピクセル以上含むボクセルを位相飛び
ボクセルとして描出する。α＝１６０”程度とする。Ｐ
ｉｊは座標（ｉ、ｊ）の点の位相を示す。

ステップ６ 位相飛びボクセルがあるかどうかをチエツクし、ある場
合はステップ７に進む。

ステップ７ 位相飛びボクセルを連結して位相飛び領域を限定する。

この限定は第９図に示すようにイメージ２１中の位相飛
びボクセル２２を連結して、連結線より外側に閉領域２
３を設は位相飛び領域とする。

ステップ８ 位相飛び領域に指定した閉領域２３内のボクセルに対し
、−律にπ（１８０’）の位相シフトを行う。

ステップ９ ステップ８で位相シフトを行った領域に対し、位相飛び
ボクセルが位相シフトを行ったことによって位相飛びを
新たに発生しないか検出を行う。

検出後ステップ６に戻る。

ステップ６ イメージエリア全域に亘って位相飛びボクセルの有無を
チエツクし、なくなればステップ１０に進む。

ステップ１０ 位相マツプの位相（２θ）を１／２にして、位相（θ）
を求めておく。

ステップ１１ ステップ８において位相シフトを行った領域の境界の位
相シフト領域内ボクセルＶｓと、正常領域内ボクセルＶ
Ｎにおいて、次の計郷を行い、位相シフト方向を決定す
る。

ＶｓとＶＮの平均位相差Δα！、△α２を求める。

１Δα１１・・・ＶｓＸｅＸｐ（−ｊπ／２）のとき Δα２１　・＝Ｖｓ　Ｘ６Ｘｐ　（ｊ　７ｒ／２）のと
き Δα１　（と１Δα２１を比較し、平均位相差の小さい
方を採用する。

Δα１１く１Δα２Ｉであれば 位相差ＰＳ＝−π Δα１１〉１Δα２１であれば 位相差ＳＰ＝＋π ステップ１２ （２ン式の８２に不均一補正のｅｘｏ（−ｊ（１／２）
２θ）と、位相シフト補正のｅｘｐ（−ｊＰｓ）を乗じ
て補正を行う。

８４　＝８２　・ｅＸｐ（Ｊ　（ＩＶ２）２θ）・ｅｘ
ｐ（−ｊＰｓ） ・・・　（５） ステップ１３ 水と脂肪の分離像を求める。

Ｗ−（１／２）（３１＋８４　） ＝Ｗ−ｅｘｐ　（ｊ　（Ｚ）＝Ｗｒ＋ｊＷｉ・・・　（
６） Ｆ−（１／２＞　　（８１Ｓ４　　） ＝Ｆ−ｅｘｏ　　（ｊｌ−Ｆｒ＋ｊＦｉ・・・　（７） ここで、（５）式のｅｘｐ（−ｊＰｓ）は位相飛び補正
なので、（６）式、（７）式には現れない。

ステップ１４ （６）式からＷ＝ｒ＋Ａ■丁１” ・・・　（８） （７）式からＦ＝ＣＦ１菖］コゴ ・・・（９） （８）式、（９）式により静磁場不均一エラー位相オフ
セットエラーを除去した水と脂肪のそれぞれの絶対値会
が得られる。

以上説明したように本実施例の方法によれば、ボクセル
に分割して、平均化操作を施しているため、ノイズの影
響を受けにくい。又、位相シフト量の補正をステップ１
１とステップ１２で行うため、誤って正常ボクセルに対
して位相飛び領域として扱った場合でも正常に戻されて
問題は生じない。従って位相飛び補正のエラーを起こす
おそれは少ない６以上のことから、従来の方法に比べて
より正確なエラーの少ない位相飛び補正ができる。

尚、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。

位相飛びを最小限に抑えるために、位相マツプに対し画
像中心付近での位相をＯとするように０次補正を先ず行
ってもよい。

位相シフト量を±πで説明したが、他の位相量であって
も差支えない。

均質ファントムを用いた不均一測定の際には、位相シフ
トの補正の代りに、対応する均一量の補正を行えばよい
。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、位相飛びを
起こしている可能性のある化学シフト像作成法において
。位相の不連続を補正し、位相飛びに由来するエラーを
生じなくすることができて、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の方法を実施する７０−ヂャ
ート、第２図はディクソン法のパルスシーケンスの図、
第３図はディクソン法による水と脂肪の成分の磁化ベク
ルトの位相関係を示す図、第４図は改良ディクソン法の
ＲＦパルスシーケンスの図、第５図は改良ディクソン法
において静磁場不均一によって生ずる水と脂肪の位相関
係の図、第６図は静磁場不均一の大きさによる補正値の
態様を示す図、第７図は位相飛びによって起こる不連続
先生の説明図、第８図は位相連続線が入り組んでいる場
合の図、第９図は位相飛び領域設定の図である。 １・・・励起パルス　　　　２・・・反転パルス３・・
・ＳＥ信号　　　　　４・・・水５・・・脂肪　　　　
　　　１０．１１・・・位相線１２・・・位相不連続線
　　２１・−・イメージ２２・・・位相飛びボクセル ２３・・・閉領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水と脂肪の画像を分離して表示するディクソン法の位相
   エラーを補正した化学シフトイメージを得る核磁気共鳴
   画像診断装置による化学シフトイメージ作成方法におい
   て、イメージエリアを適当数のボクセルに分離する方法
   と、このボクセル単位に位相不連続を生じている可能性
   のある領域を検出する方法と、前記領域全体に位相シフ
   トを施す方法と、前記位相シフトを行った領域に対し逆
   の位相シフトを施す方法とを備えることを特徴とする核
   磁気共鳴画像診断装置による化学シフトイメージ作成方
   法。