JPH1014902A

JPH1014902A - Ｍｒｉシーケンス

Info

Publication number: JPH1014902A
Application number: JP9072018A
Authority: JP
Inventors: Weiguo Zhang; ウェイグオ・ツァン; David M Kramer; デイビッド・エム・クレーマー; David M Goldhaber; デイビッド・エム・ゴールドハーバー
Original assignee: Toshiba America MRI Inc
Current assignee: Toshiba America MRI Inc
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-01-20
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: GB2311613A; GB9626061D0; JP3970371B2; US5652514A

Abstract

(57)【要約】【課題】静磁場のドリフトに起因する位相エラーを効果
的に補正すること。【解決手段】ゼロｋ−空間ラインの収集を繰り返し、連
続するゼロｋ−空間ラインの間の位相の変化を、フィー
ルド変動の指標として使い、フィールドドリフトの時間
変化を計り、これによりフィールドの変動の影響を補正
して、画像アーチファクトを補正できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴（ＮＭ
Ｒ）イメージングに係り、特に静磁場の時間変動に起因
する画像アーチファクトを補正するＮＭＲイメージング
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）は、商
業上利用価値の高い広く普及した技法である。この技法
によると、ＮＭＲ現象に敏感な原子核を多く有する被検
体（人体）の内部構造をディジタル可視画像として取得
できる。ＭＲＩにおいて、強い静磁場Ｈ₀ を印加する
と、ある種の原子核が分極する。この原子核を使って画
像化を行う。この分極した状態で、ＲＦパルスを特定の
ＮＭＲ周波数で印加することにより、特定の原子核を選
択的に励起することができる。このようなＲＦパルスや
傾斜磁場を所定の手順に従って印加し、それにより得ら
れたＲＦ信号を適当に処理して、ＮＭＲ信号のマップ又
は画像を得、このマップをフーリエ解析することによ
り、原子核の空間分布を表すデータを再構成して、ＣＲ
Ｔに表示することができる。

【０００３】図１に示すように、ＮＭＲイメージングシ
ステムは、一般的に、静磁場を発生するマグネット１０
と、傾斜の向きが直交する３種の傾斜磁場を発生する勾
配コイル１２と、原子核にＲＦパルスを印加し、また原
子核からのＲＦ信号を受信するＲＦコイル１４とを有し
ている。ＲＦコイル１４で受信されたＮＭＲ信号はコン
ピュータ１６に送られ、これに基づいてディスプレイ１
８に表示するための画像データが再構成される。またコ
ンピュータ１６は、ＲＦ増幅器２０と傾斜磁場増幅器
２２とを介してＲＦコイル１４と勾配コイル１２の動作
をそれぞれ制御するようになっている。

【０００４】図２に、２次元ＭＲＩにおいてこれらコイ
ルがどのようにＮＭＲ信号を発生させるか、その一例を
定常状態における典型的なＮＭＲ収集シーケンスにより
示している。最初に、傾斜磁場Ｇzを印加する。そして
ＲＦパルスを特定の周波数で印加すると、この周波数に
応じたスライス内の原子核が、静磁場に直交する向きに
倒れて歳差運動を行う。次に、傾斜磁場Ｇｙを印加する
と、Ｙ軸の場所によって原子核の周波数が変化する。こ
の周波数の違いは、傾斜磁場Ｇｙを切った後に位相の違
いとして保存される（位相エンコード）。そして傾斜磁
場Ｇxで原子核をディフェーズし、そしてリフェーズす
ると、フィールドエコーが生じる。このフィールドエコ
ーの継続期間中、傾斜磁場Ｇxを印加して、スライス内
の原子核をＸ軸方向に周波数でエンコードする。そして
このエコー信号をフーリエ変換により解析する。その解
析の周波数（領域）のプロットは、原子核の密度に関す
る情報をフーリエ空間上で表すために適当にスケールさ
れている。このスケールは実空間上ではＸＹＺ位置に相
当する。

【０００５】上述の例は原子核を分極する静磁場が変動
しないことを前提にしている。静磁場が時間的に変動す
ると、スライス選択、位相エンコード、データ収集の間
の周波数エンコードに異常が生じる。理論上では、静磁
場は変動しないと仮定している。この静磁場には、例え
ばＹ方向に線形に変化し他の方向には一様な位相エンコ
ード傾斜磁場Ｇy が重畳される。この場合、磁場強度は
Ｈ₀とＧy の合計になる。これにより原子核の位相によ
ってＹ方向の位置を信号にエンコードすることができ
る。

【０００６】しかし実際には、静磁場は微少ながら変動
する。静磁場が時間的に変動すると、スライス位置、原
子核の位相や周波数に誤差が生じる。これらの誤差を補
正しないと、空間的なエンコードに異常が生じて、ＮＭ
Ｒ画像にアーチファクトが発生してしまう。

【０００７】例えば、傾斜磁場により渦電流が形成さ
れ、この渦電流により時間的に変動する渦磁場が誘導さ
れ、その結果、静磁場は変動する。これは特に他の傾斜
磁場パルスより強度が強く継続時間の長い例えばスライ
ス選択のための傾斜磁場パルスにおいて顕著で、この傾
斜磁場パルスが最大の源である。また、他にシステムや
環境（温度、システム振動等）によっても静磁場が変動
し、またドリフトする。

【０００８】このドリフトによって画質が影響を受け
る。フーリエ変換（ＦＴ）を利用したＭＲＩにおいて
は、数ミリ秒のオーダーで各エコー信号が収集される
（読み出される）。一方、データ収集の総時間（トータ
ル時間）は数分のオーダーである。静磁場が読み出し時
間よりは緩やかに、トータル時間よりは速く時間的に変
動すると、主に位相エンコード方向に関して画像アーチ
ファクトが表れる。これらのアーチファクトにより画像
は使いものにならなくなる場合が多い。変動で信号に位
相エラーが生じると、フーリエ変換では原子核の場所が
誤認されてしまう。この誤認はＣＲＴディスプレイにア
ーチファクトとして表れる。

【０００９】静磁場の変動を補正するために以前開発さ
れたスペクトロスコピック技法（米国特許番号４，８８
５，５４２）は、静磁場の時間変動を測定するために高
精度のＮＭＲ信号を必要とする。これらの静磁場の変化
を記録した信号を使って、磁場変動を補正し、それに関
わっている画像アーチファクトを削除する。この方法で
は、位相エンコードや周波数エンコードを与えないで各
スライスからテンプレート又はキャリブレーションＮＭ
Ｒ応答を取得する。このＮＭＲ信号の周波数から静磁場
の強度を計る。スライスのＮＭＲ信号はキャリブレーシ
ョン応答に従って補正される。実際、例えば所望のプロ
ジェクション数、つまり位相エンコードステップ数が１
２８であるとき、静磁場の変動を記録しまた画像再構成
に使う１２８サイクルに、補正のためのキャリブレーシ
ョンの９サイクルを加えて、１３７サイクルで測定がな
される。

【００１０】多くの場合、このスペクトロスコピックの
アプローチにより申し分のない結果が得られるが、それ
には制約が付けられている。第１に、キャリブレーショ
ンのために高精度のＮＭＲ信号を収集しなければならな
いことがあげられる。高い周波数分解能でＮＭＲ信号を
収集するには、収集時間を長くしなければならないし、
またフィールド情報を得るためのシーケンスセグメント
のＲＦ特性や傾斜特性をイメージングセグメントと大き
く相違させる必要がある。画像データ収集中にこのよう
なセグメントを挿入すると、画像コントラストが変わっ
てしまうおそれがある。第２に、イメージングシーケン
スによっては、核スピンが定常状態で歳差運動をするこ
とが必要とされるが、上記のようなスペクトロスコピッ
クキャリブレーションセグメントを挿入することによ
り、この定常状態が崩れてしまう。これは画像コントラ
ストに影響を及ぼすばかりでなく、画像アーチファクト
をも生じさせてしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、静磁
場のドリフトに起因する位相エラーを効果的に補正でき
るＭＲＩシーケンスを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＭＲＩシーケ
ンスにおいて、イメージング対象の被検体内の原子核の
位置を磁気的に決定するステップ（１）と、ＲＦ信号に
より前記原子核を回転するステップ（２）と、位相エン
コードをかけずに前記原子核からフィールドラインを読
み出し、記憶するステップ（３）と、前記ステップ
（２）を繰り返すステップ（４）と、前記回転された原
子核からイメージラインを読み出し、記憶するステップ
（５）と、前記ステップ（４）とステップ（５）とを繰
り返して、複数のイメージラインを読み出し、記憶する
ステップ（６）と、前記ステップ（２）乃至（６）を繰
り返して、所定数のデータを収集するステップ（７）
と、読み出し方向に関する１次元のフーリエ変換によ
り、前記フィールドデータをハイブリッド領域のフィー
ルドプロファイルに変換するステップ（８）と、異なる
時間に得たフィールドデータの間の位相増分を計算する
ステップ（９）と、前記ステップ（９）で計算された位
相増分に基づいて位相ドリフトを前記イメージラインに
補間することにより、前記イメージラインの位相ドリフ
トを補正するステップ（１０）とからなる。

【００１３】また本発明は、ＮＭＲイメージングの間の
静磁場変動に起因する位相ドリフトを補正する方法にお
いて、位相エンコード用傾斜磁場を重畳することなく、
イメージデータセットのｋ−空間上でのゼロ位置に対応
するフィールドデータラインを収集するステップ（１）
と、複数のＮＭＲイメージラインを収集するステップ
（２）と、データ収集を繰り返すためにステップ（１）
と（２）を繰り返すステップ（３）と、時間の異なるフ
ィールドプロファイルの間の位相ドリフトを計算するス
テップ（４）と、ステップ（４）で計算された位相ドリ
フトに基づいて、ステップ（２）で収集されたＮＭＲイ
メージラインに位相を補間することにより、複数のイメ
ージラインの位相ドリフトを補正するステップ（５）と
からなる。

【００１４】また本発明は、ＭＲＩイメージングデータ
を磁場変動の影響に関して補正する方法において、ゼロ
ｋ−空間ラインのフィールドデータを異なる時間に収集
するステップ（１）と、前記フィールドデータを読み出
し方向に関して時間領域から周波数領域に変換して、フ
ィールドプロファイルの系列を得るステップ（２）と、
前記フィールドプロファイルの位相を求めるステップ
（３）と、連続するフィールドプロファイルの間の増分
を位相ドリフトとして計算するステップ（４）と、前記
ステップ（４）で計算された位相ドリフトに従ってイメ
ージングデータを補正するステップ（５）とからなる。

【００１５】（作用）本発明によれば、ゼロｋ−空間ラ
インの収集を繰り返し、連続するゼロｋ−空間ラインの
間の位相の変化を、フィールド変動の指標として使い、
フィールドドリフトの時間変化を計り、これによりフィ
ールドの変動の影響を補正して、画像アーチファクトを
補正できる。イメージングシーケンスをそのまま使って
収集したゼロｋ−空間ラインでフィールド補正を行って
いるので、ＭＲＩデータ収集の間、スピンの歳差運動の
定常状態を妨害することもない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。周知の通り、原子核は特定の周波
数、特定の位相で歳差運動をする。そして傾斜磁場を印
加することにより、歳差運動の周波数と位相によって原
子核を空間的にエンコードすることができる。つまり、
ある１方向の傾斜磁場下において、任意のスライス内の
原子核だけを選択的に励起すると、そのスライス内の原
子核からＮＭＲ信号が生じるようになる。そして、スラ
イス内の直交２方向の一方に関しては、原子核の歳差運
動の周波数を使って空間的にエンコードし、他方向に関
しては歳差運動の位相を使って空間的にエンコードす
る。こうしてエンコードして得たＮＭＲ信号の周波数と
位相とを解析することにより、スライス内の原子核の密
度に関する情報を取得することができる。

【００１７】図２にスピンが定常状態で歳差運動をする
典型的な２次元ＭＲＩ収集シーケンスを示している。図
２には、ＲＦ送信パルスのエコー時間（ＴＥ）後にＮＭ
Ｒ信号が生じる。また、ＲＦ送信パルスから繰り返し時
間（ＴＲ）後に次のＲＦ送信パルスが送信される。ま
ず、送信パルスＴｘを傾斜磁場Ｇｚと共に印加して、特
定のスライス内の原子核だけを選択的に励起する。そし
て、傾斜磁場Ｇｙを印加して、スライス内の原子核を位
相エンコードする。次に傾斜磁場Ｇｘを印加して、スラ
イス内の原子核を周波数によりエンコードする。これら
原子核の周波数や位相は、ＮＭＲ信号の周波数や位相に
表れる。そして、このＲＦ送信パルスＴｘから始まるシ
ーケンスを繰り返す。このシーケンスから分かるよう
に、原子核の歳差運動の定常性は、イメージングシーケ
ンスに依存している。従って、イメージングシーケンス
に特殊なシーケンスを挿入すると、この定常性は乱れて
しまうことがある。このため送信パルスや傾斜磁場を挿
入するには、原子核のリアクションを予想して、ＮＭＲ
シーケンスの間、原子核の定常性を妨害しないように十
分な注意が必要である。

【００１８】例えば、周波数や位相を空間的にエンコー
ドするための傾斜磁場の印加中、静磁場Ｂ₀は完全に安
定していることが理想的である。しかし、実際には、静
磁場は変動するので、これによる磁場ドリフトに応じて
ＮＭＲデータを補正する必要がある。本発明では、スピ
ンが定常状態で歳差運動する状態でＭＲＩ収集を行い、
静磁場Ｂ₀の変動による影響を、異なる時間に収集され
たｋ−空間のゼロラインの位相情報を解析することによ
り補正できる。

【００１９】空間的に一様な静磁場は、次の（１）式で
与えられる。

【数１】

【００２０】ここでＢ₀₀は静磁場の無変動成分の強度、
ΔＢ_00(t)は時間変動成分の強度をそれぞれ表してい
る。

【００２１】２次元イメージングシーケンスで収集され
たＭＲ信号はｋ−空間上で次の（２）式で表される。

【００２２】

【数２】

【００２３】ここでＭ（ｘ，ｙ）はスライス内の位置
（ｘ，ｙ）での磁化を表し、ｔはイメージングシーケン
スの最初から信号Ｓ（ｋｘ＝０，ｋｙ）の収集までの時
間間隔を表している。またφ_0(t)は全てのエンコード用
傾斜磁場がゼロの時の位相を表している。このφ₀は基
準位相又はキャリブレーション位相として使う。ここで
は１本のｋｘ−ラインを収集している間の磁場変動は極
僅かであると仮定する。なお、このｋｘ−ラインの間の
φ₀の変動が、磁場変動に関わる画像のアーチファクト
を引き起こしている。

【００２４】フィールド補正法の狙いは、磁場ドリフト
の影響を補償するように、ＭＲＩデータを補正すること
にある。磁場ドリフトを完全に補償すると、ＭＲＩデー
タは（３）式のようになる。

【００２５】

【数３】

【００２６】ｋ−空間上のＭＲＩデータラインは、位相
エンコード用傾斜磁場強度が同じの読み出された信号の
平均値を表している。ここでは位相エンコード用傾斜磁
場がゼロのデータラインをゼロｋ−空間ラインと称す
る。読み出し方向をＸとすれば、ゼロｋ−空間ラインは
Ｋｙ＝０に相当する。本発明は、ゼロｋ−空間ラインの
系列を、イメージングシーケンスと同じシーケンスで収
集する。従ってフィールドデータは、位相エンコードが
無いときに得たイメージングデータと同じである。

【００２７】ＭＲＩ信号が単一成分からなり、信号の平
均値の間に重大な位相ドリフトが無い場合、異なる時刻
に繰り返し収集されたゼロｋ−空間ラインは（４）式の
ように表される。

【００２８】

【数４】

【００２９】システム上の不安定さが無いと仮定する
と、ゼロライン間の変化の原因は、フィールドドリフト
である。換言すると、ゼロライン間の位相差を測定する
ことにより、ゼロライン系列からＭＲＩデータの位相ド
リフト量を計測できる。ゼロライン系列からこれらのフ
ィールドドリフト量を計測するためのアルゴリズムにつ
いて後述する。

【００３０】ゼロライン系列はＭＲＩデータのためのシ
ーケンスと同じシーケンスをそのまま使って得ているの
で、イメージングシーケンスでのスピンの歳差運動の定
常性を妨害することなくフィールドドリフト量を計測す
ることができる。

【００３１】図３（ａ）はＭＲＩデータの収集を示して
いる。この収集では、フィールド補正のためのゼロｋ−
空間ラインも収集される。ｋ−空間データラインの全域
に関して収集が繰り返される。Ｆ_ｉは、フィールド補正
に用いられるゼロｋ−空間ライン（フィールドライン）
を表している。Ｉ_ｉは、イメージデータラインを表して
いる。ＮＦは収集するフィールドラインの合計数を表し
ている。ＮＬは２つの連続したフィールドラインの間に
収集されるイメージライン数を表している。ＮＩは収集
するイメージラインの合計数を表している。これらＮ
Ｆ、ＮＬ、ＮＩは次の（５）式の関係にある。

【００３２】

【数５】

【００３３】フィールドラインの収集時に位相エンコー
ド用傾斜磁場を停止する以外は同じシーケンスでフィー
ルドラインとイメージラインを収集する。収集されたデ
ータは２つのマトリクス、つまり図３（ｂ）のイメージ
データマトリクスと、図３（ｃ）のフィールドデータマ
トリクスとに振り分けられる。図３（ｃ）のフィールド
データは、読み出し方向に関する１次元のフーリエ変換
により図３（ｄ）のハイブリット領域に移される。ｋ−
空間におけるゼロラインの系列であるフィールドデータ
は、ハイブリット領域のプロファイル（フィールドプロ
ファイルと称する）の系列を含んでいる。

【００３４】このフィールドプロファイルから、後述の
アルゴリズムを使って静磁場強度を計測し、そしてＭＲ
Ｉデータ上でのフィールドドリフトの影響を補正する。

【００３５】読み出し方向に関する１次元のフーリエ変
換されたフィールドデータは次の（６）式で表される。

【００３６】

【数６】

【００３７】ここでΔｘは、読み出し方向の空間分解能
を表している。フィールドプロファイルの位相は、次の
（７）式で決定される。

【００３８】

【数７】

【００３９】２つの連続するフィールドプロファイルの
間の位相増分は、次の（８）式で計算される。

【００４０】

【数８】

【００４１】φ_{F は}±πの範囲内で一義的に決まるの
で、φ_Fが（９）式を満たすとき、位相ラップアラウン
ド（φ_{F が}±πの範囲内に収まらないこと）が検出さ
れ、（９’）式に従って、アンラッピング処理（φ_{F を}
±πの範囲内に収める処理）を行って、φ’_Fを求め
る。

【００４２】

【数９】

【００４３】一方、φ_Fが（９）式を満たさないとき、
位相ラップアラウンドがないとして、（１０）式の通
り、（８）式の結果をそのままφ’_Fに代入する。

【００４４】

【数１０】

【００４５】なお、Δφ_thresholdは２つの隣り合うフ
ィールドプロファイルの間の予想される位相ドリフトの
最大値であり、sign（）は入力が正のとき＋１を返し、
負のとき−１を返すことを意味している。

【００４６】ＭＲＩ信号が単一成分を含んでいるとき、
ＭＲＩ信号上のフィールド変化に起因する位相シフトが
全体的に起こるので、Δφ´_F（ｎ_x，ｎ_t）は、ｎ_t
が同じ全てのｎ_xで同じになる。従って、Δφ´_F（ｎ
_x，ｎ_t）はｎ_xによらず一定になり、Δφ_F ^fit（ｎ
_t）が得られる。ノイズの影響を効果的に低減するため
に、（１１）式のように信号振幅で加重した最小二乗法
を使って線形フィッティングを行う。

【００４７】

【数１１】

【００４８】ここで、Ｎ_ｘは読み出し方向のデータポイ
ントの総数である。フィールドプロファイルの１つ、つ
まりイメージデータセットの中のゼロｋ−空間ラインと
収集時刻が最も近いフィールドプロファイルは、初期的
位相参照値として扱われる。そして、他のフィールドプ
ロファイルの相対的な位相ドリフトは、次の（１２）式
により計算される。

【００４９】

【数１２】

【００５０】なお、ｎ_t ^refは位相参照値として用いら
れるフィールドデータプロファイルである。

【００５１】フィールドデータセットの位相ドリフトか
ら、線形データ補間を使って、イメージデータセットの
位相ドリフトを得る。２つの連続するフィールドプロフ
ァイルの間での位相ドリフトが単調であると仮定できる
ようにフィールドラインの繰り返しレートが制御されて
おり、しかも２つの隣り合うフィールドラインの間の近
似値を単純線形データ補間法で得ることができるほどに
２つの隣り合うフィールドラインの間の位相変化が十分
小さいとしたら、線形補間によりイメージデータライン
間のベース位相の増分をフィールドデータから得ること
ができる。Ｐ_thのフィールドデータラインの収集後にＱ
⁺ _thのイメージデータラインとして収集されるイメージ
データライン（ｎ_y）に対して、イメージラインの位相
ドリフトは（１３）式に従って得られる。

【００５２】

【数１３】

【００５３】次に、イメージデータをフィールドドリフ
トで（１４）式に従って補正する。

【００５４】

【数１４】

【００５５】ここで、ＴＥはイメージングシーケンスの
エコー時間であり、またｆ_xは読み出し方向のサンプリ
ングレートである。

【００５６】この補正にはゼロオーダーの位相補正と第
１オーダーの位相補正との両方が含まれる。ゼロオーダ
ーの位相補正によりフィールド変化に起因する位相ドリ
フトを補償でき、また第１オーダーの位相補正によりフ
ィールドドリフトに起因する読み出し方向のピクセルシ
フトを解明できる。

【００５７】位相変化やフィールドの変動が非線形性と
空間依存性とを有しているような場合であっても、ゼロ
ｋ−空間ラインから計測される位相ドリフトは、フィー
ルドの変動に起因するＭＲＩデータの位相変化を忠実に
表している。ゼロｋ−空間ラインに基づいてＭＲＩデー
タを補正することにより、画像アーチファクトを十分低
減できる。

【００５８】イメージシーケンスを使ってゼロｋ−空間
ラインを収集するので、ＭＲＩシステムのルーチン・ス
キャン・シーケンスに特殊なシーケンスを追加する必要
がない。

【００５９】これまで空間的に一様な静磁場での２次元
ＭＲＩに関して説明してきたが、３次元や一様でない静
磁場にも適用できる。

【００６０】（実験的検証）上述した解析を検証するた
めに、0.064Teslaの永久磁石を装備している東芝製のAC
CESSを使って実験を行った。４ｍガウスの振幅で、0.03
Hzの周波数の正弦波で磁場変化を起こす外部磁場発生器
を使って、静磁場の時間変化を起こした。

【００６１】この実験は２つのコンテナファントムを使
って行った。一方のコンテナには水が充填され、他方に
はベビーオイル（脂肪）が充填されている。発明者の一
人の頭部画像を収集した。

【００６２】全てのデータを、ＴＥ＝30ms、ＴＲ＝55m
s、ＦＯＶ＝35cm×35cm×16cm、マトリクスサイズが256
×256×16、ＲＦスポイリングを用いたフリップアング
ル30゜という条件下で、グラディエント・エコー・シー
ケンスを使い３次元モードで収集した。１つの信号平均
を複数のファントム画像に対して収集した。頭部画像
を、位相エンコードループ前に実行した２つの信号平均
を用いて収集した。

【００６３】１６のイメージライン毎に１つずつフィー
ルドラインを収集した。その結果、各データセットの合
計２５７のフィールドラインを得た。また２つの連続す
るフィールドライン間の時間差をファントム画像では 9
35msに、頭部画像では1870msにした。

【００６４】図４（ａ）に、読み出し方向（水平）に関
する１次元のフーリエ変換後のハイブリッド領域でのフ
ィールドデータの位相を示している。図４（ｂ）に、加
重最小二乗法を使った線形フィッティングによりフィー
ルドデータから計測した位相ドリフトを示している。図
４（ｃ）に、補正前のファントム画像を示し、図４
（ｄ）に本発明による補正後のファントム画像を示して
いる。

【００６５】図５（ａ）にハイブリッド領域における２
つの連続するフィールドデータライン間の位相変化を読
み出し方向に関し、また同図（ｂ）は時間軸に関して示
している。

【００６６】図６（ａ）はフィールド補正前のＭＲ人頭
画像を、同図（ｂ）は加重最小二乗法を使った線形フィ
ッティングにより得られたフィールドデータの位相ドリ
フトを示し、同図（ｃ）は本発明によるフィールド補正
後のＭＲ人頭画像を示している。

【００６７】スピン定常状態の下でＭＲデータを収集す
るとき、このスタディで開発したフィールド補正法は非
常に効果的である。イメージングシーケンスをＭＲＩデ
ータとフィールドデータとの両方を収集するにのに用い
たので、スピンの歳差運動がフィールドデータの収集で
乱されることもない。つまりデータ収集の間ずっとスピ
ンが定常状態で歳差運動をする。これは、横定常状態の
磁化をＲＦパルスでスポイルして、スピン定常状態を維
持する場合に特に重要である。

【００６８】磁場の時間変動は、イメージングシステム
以外でも起こり得る。例えば機能的ＭＲＩ（ｆＭＲＩ）
において、ヘモグロビンの酸素濃度により磁場が局所的
に変動する。より高い時間分解能を得るために機能的Ｍ
ＲＩをスピンが定常状態で歳差運動している状態で行
う。ｆＭＲＩデータを補間するに際しては、ＭＲＩシー
ケンスそのものによるフィールド変化の影響を、画像ア
ーチファクトの可能性という観点から、考慮する必要が
ある。

【００６９】本発明は、上述した実施形態に限定される
ことなく、種々変形して実施可能である。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、ゼロｋ−空間ラインの
収集を繰り返し、連続するゼロｋ−空間ラインの間の位
相の変化を、フィールド変動の指標として使い、フィー
ルドドリフトの時間変化を計り、これによりフィールド
の変動の影響を補正して、画像アーチファクトを補正で
きる。イメージングシーケンスをそのまま使って収集し
たゼロｋ−空間ラインでフィールド補正を行っているの
で、ＭＲＩデータ収集の間、スピン定常状態を妨害する
こともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＲＩシステムの概略図。

【図２】スピンが定常状態で自由に歳差運動をする２次
元ＭＲＩパルスシーケンスを示す図。

【図３】フィールド及び画像データを得るタイミング
と、フィールド及び画像データを再配列することにより
得られるｋ−空間内の画像及びフィールドのデータマト
リクスと、読み出し方向に１次元フーリエ変換をした後
のフィールドデータマトリクスとを示す図。

【図４】読み出し方向に１次元フーリエ変換をした後の
フィールドデータセットの位相画像に関するディスプレ
イに表示した中間調画像の写真と、このフィールドデー
タの位相ドリフトを示す図と、フィールド補正していな
いＭＲＩ画像に関するディスプレイに表示した中間調画
像の写真と、フィールド補正したＭＲＩ画像に関するデ
ィスプレイに表示した中間調画像の写真。

【図５】読み出し方向と時間軸それぞれに関して２つの
連続的なフィールドラインの間の位相増分を模式的に示
す図。

【図６】フィールド補正をしていない人頭のＭＲＩ画像
に関するディスプレイに表示した中間調画像の写真と、
この画像データを共に収集したフィールドデータの位相
ドリフトを示す図と、フィールド補正をした人頭のＭＲ
Ｉ画像に関するディスプレイに表示した中間調画像の写
真。

【符号の説明】

１０…マグネット、１２…傾斜コイル、１４…ＲＦコイル、１６…コンピュータ、１８…画像ディスプレイ、２０…ＲＦ増幅器、２２…傾斜磁場増幅器。

フロントページの続き (72)発明者デイビッド・エム・クレーマーアメリカ合衆国、カリフォルニア州 94903、サン・ラファエル、ピー・オー・ボックス 6864 (72)発明者デイビッド・エム・ゴールドハーバーアメリカ合衆国、カリフォルニア州 94709、バークレイ、ミルバイア・ストリート 1634

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＭＲＩシーケンスにおいて、イメージング対象の被検体内の原子核の位置を磁気的に
決定するステップ（１）と、ＲＦ信号により前記原子核を回転するステップ（２）
と、位相エンコードをかけずに前記原子核からフィールドラ
インを読み出し、記憶するステップ（３）と、前記ステップ（２）を繰り返すステップ（４）と、前記回転された原子核からイメージラインを読み出し、
記憶するステップ（５）と、前記ステップ（４）とステップ（５）とを繰り返して、
複数のイメージラインを読み出し、記憶するステップ
（６）と、前記ステップ（２）乃至（６）を繰り返して、所定数の
データを収集するステップ（７）と、読み出し方向に関する１次元のフーリエ変換により、前
記フィールドデータをハイブリッド領域のフィールドプ
ロファイルに変換するステップ（８）と、異なる時間に得たフィールドデータの間の位相増分を計
算するステップ（９）と、前記ステップ（９）で計算された位相増分に基づいて位
相ドリフトを前記イメージラインに補間することによ
り、前記イメージラインの位相ドリフトを補正するステ
ップ（１０）とからなることを特徴とするＭＲＩシーケ
ンス。
【請求項２】前記ステップ（９）の後に、位相ラップアラウンドを検出するステップ（９Ａ）と、前記ステップ（９Ａ）で前記位相ラップアラウンドが検
出されたとき、前記位相ラップアラウンドの前記位相増
分を補正するステップ（９Ｂ）とをさらに含むことを特
徴とする請求項１記載のＭＲＩシーケンス。
【請求項３】前記ステップ（９Ｂ）は、加重最小二乗
法で前記位相増分を線形にフィッティングするステップ
を含むことを特徴とする請求項２記載のＭＲＩシーケン
ス。
【請求項４】前記フィールドプロファイルは、読み出
し方向に関する１次元のフーリエ変換を受けたフィール
ドデータであることを特徴とする請求項１記載のＭＲＩ
シーケンス。
【請求項５】前記ステップ（９）は、１つのフィールドプロファイルを参照プロファイルとし
て選択するステップ（９Ｃ）と、前記参照プロファイルに対する他のフィールドプロファ
イルの位相ドリフトを計算するステップ（９Ｄ）とを含
むことを特徴とする請求項１記載のＭＲＩシーケンス。
【請求項６】ＮＭＲイメージングの間の静磁場変動に
起因する位相ドリフトを補正する方法において、位相エンコード用傾斜磁場を重畳することなく、イメー
ジデータセットのｋ−空間上でのゼロ位置に対応するフ
ィールドデータラインを収集するステップ（１）と、複数のＮＭＲイメージラインを収集するステップ（２）
と、データ収集を繰り返すためにステップ（１）と（２）を
繰り返すステップ（３）と、時間の異なるフィールドプロファイルの間の位相ドリフ
トを計算するステップ（４）と、ステップ（４）で計算された位相ドリフトに基づいて、
ステップ（２）で収集されたＮＭＲイメージラインに位
相を補間することにより、複数のイメージラインの位相
ドリフトを補正するステップ（５）とからなることを特
徴とする位相ドリフト補正方法。
【請求項７】前記ステップ（４）は、ｋ−空間の読み出し方向軸と時間軸とを有するフィール
ドデータラインのマトリクスにフィールドデータライン
を記憶するステップ（４Ａ）と、前記フィールドデータラインのマトリクスを時間領域か
ら周波数領域に変換するステップ（４Ｂ）と、前記ステップ（４Ｂ）で変換されたフィールドデータラ
イン間の位相ドリフトを計算するステップ（４Ｃ）とを
含むことを特徴とする請求項６記載の位相ドリフト補正
方法。
【請求項８】前記ステップ（４Ｃ）は、連続するフィールドライン間の位相増分を計算するステ
ップ（４Ｄ）と、前記位相増分を位相ラップアラウンドに関して補正する
ステップ（４Ｅ）と、前記フィールドライン間の位相ドリフトを計算するステ
ップ（４Ｆ）とを含むことを特徴とする請求項７記載の
位相ドリフト補正方法。
【請求項９】前記ステップ（４Ｆ）は、前記ステップ（４Ｅ）の位相増分を加重最小二乗法で線
形にフィッティングするステップ（４Ｇ）と、１つのフィールドデータラインを参照フィールドデータ
ラインとして選択するステップ（４Ｈ）と、前記参照フィールドデータラインと他のフィールドデー
タラインとの位相差を計算するステップ（４Ｉ）とを含
むことをことを特徴とする請求項８記載の位相ドリフト
補正方法。
【請求項１０】ＭＲＩイメージングデータを磁場変動
の影響に関して補正する方法において、ゼロｋ−空間ラインのフィールドデータを異なる時間に
収集するステップ（１）と、前記フィールドデータを読み出し方向に関して時間領域
から周波数領域に変換して、フィールドプロファイルの
系列を得るステップ（２）と、前記フィールドプロファイルの位相を求めるステップ
（３）と、連続するフィールドプロファイルの間の増分を位相ドリ
フトとして計算するステップ（４）と、前記ステップ（４）で計算された位相ドリフトに従って
イメージングデータを補正するステップ（５）とからな
ることを特徴とする補正方法。
【請求項１１】前記ステップ（４）の後に、位相ラップアラウンドを検出するステップ（４Ａ）と、前記ステップ（４Ａ）で前記位相ラップアラウンドが検
出されたとき、前記位相をアンラッピングするステップ
（４Ｂ）とをさらに含むことを特徴とする請求項１０記
載の補正方法。
【請求項１２】前記ステップ（２）は、前記フィールドデータを読み出し方向×時間の領域にマ
トリクス上に配置するステップ（２Ａ）と、前記マトリクスを周波数×時間の領域のフィールドプロ
ファイルに変換するステップ（２Ｂ）とを含むことを特
徴とする請求項１０記載の補正方法。
【請求項１３】前記ステップ（５）は、前記イメージ
データ上に位相ドリフトを線形補間するステップ（５
Ａ）を含むことを特徴とする請求項１０記載の補正方
法。
【請求項１４】変化する位相エンコード傾斜磁場を印
加するステップをさらに含み、前記ステップ（１）の後に、前記位相エンコード傾斜磁
場を使って前記イメージングデータの間にフィールドデ
ータを収集するステップ（１Ａ）をさらに含み、ステップ（４）の後に、前記ステップ（４Ｂ）で計算し
た位相増分を加重最小二乗法を使って線形にフィッティ
ングするステップ（４Ｃ）と、１つのフィールドプロフ
ァイルを位相参照プロファイルとして使って前記位相ド
リフトを計算するステップ（４Ｄ）と、前記フィールド
プロファイルの位相ドリフトを時間関数として記憶する
ステップ（４Ｅ）とをさらに含み、前記ステップ（５）は前記時間関数としてのフィールド
プロファイルの位相ドリフトを前記ステップ（１Ａ）で
収集した前記イメージングデータに線形補間するステッ
プ（５Ａ）を含むことを特徴とする請求項１０記載の補
正方法。