JPH11113877A - 核磁気共鳴イメージング方法 - Google Patents
核磁気共鳴イメージング方法Info
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- JPH11113877A JPH11113877A JP9284944A JP28494497A JPH11113877A JP H11113877 A JPH11113877 A JP H11113877A JP 9284944 A JP9284944 A JP 9284944A JP 28494497 A JP28494497 A JP 28494497A JP H11113877 A JPH11113877 A JP H11113877A
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Abstract
ゲーションエコーを用い被検体の体動を高速且つ高精度
に補正する。 【解決手段】被検体にRFパルスを照射後、各RFパル
スに対して位相エンコード量0のナビゲーションエコー
を付加的に発生させ、そのうちの1つを基準ナビゲーシ
ョンエコーとし、各ナビゲーションエコーと基準ナビゲ
ーションエコー間の各時相における位相差(位相シフト
マップ)を作成する(処理11)。この位相シフトマップ
は更にノイズを除去する処理12〜14を行う。次いで、同
一のRFパルスで生じたエコー信号の各時相における位
相を、そのナビゲーションエコーについて作成された位
相差(位相シフトマップ)で補正し、この補正を各RF
パルスで生じたエコー信号について実施し(処理15)、
補正後のエコー信号を用いて、被検体がピクセル単位以
上で動くことにより生じるアーチファクトを無くす。
Description
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映像化する核磁
気共鳴撮影(MRI)装置におけるイメージグ方法(以
下、MRI方法という)に関し、特に体動アーチファク
トをなくしたMRI方法に関する。
ケンスとしてエコープレナーイメージング(EPI)があ
る。このシーケンスは、図6に示すように、検知する磁
化を含む被検体に高周波(RF)パルス201を照射すると
同時にスライスを選択する傾斜磁場パルス202を印加
し、画像化するスライスを選択する。次に読み出し傾斜
磁場のオフセットを与えるパルス205を印加した後、連
続して反転する読み出し傾斜磁場パルス206を印加す
る。傾斜磁場パルス206に同期して、位相エンコード傾
斜磁場パルス204を離散的に印加する。反転する読み出
し傾斜磁場206の各周期内で各位相エンコードのエコー
信号207が時系列的に発生するので、これを時間範囲208
の間おのおのサンプリングし時系列データを得る。こう
して得られた各エコー信号から画像を再構成する。動作
209により画像再構成に必要な全エコーを収集する。
画像に必要な全エコーを収集するシングルショットEP
Iシーケンスに対し、異なる位相エンコードのエコーを
分割して取得するマルチショットEPIがある。これは
図6の動作209で、一部分のみの位相エンコードデータ
を取得し、次に位相エンコードのオフセットを与えるパ
ルス203を変化させながら動作209を繰り返し、残りのエ
コー信号207を取得する。マルチショットEPIは、動作20
9を繰り返すため、一枚の画像を取得するためのデータ
取得時間は長くなるが、動作209内で取得するエコー207
の数が減り、動作209自体は短時間になる。この結果、
エコーの信号低下が少なくなり、高画質の絵が取得でき
る。
画像に大きなアーチファクトが生じることが知られてい
る。これを体動アーチファクトという。この体動アーチ
ファクトが発生する理由は、動きにより各取得エコーの
位相が変化した場合、変化したエコーを含めて位相エン
コード(又はスライスエンコード)方向にフーリエ変換
するために生じる。この結果、被検体が数mm動いただけ
で当該エンコード方向に画面全体に画像が流れたように
なり、臨床診断に大きな支障をきたす。
する間で被検体が動かない場合は、この体動アーチファ
クトは発生しないため、全エコーを1回のRF励起で取得
するシングルショットEPIでは、著しく体動アーチファ
クトは減少する。しかし、上述したマルチショットEPI
では異なるエンコードのエコーを複数のRF励起に分解し
て撮像するため、依然体動アーチファクトは発生する。
この問題はスライス方向にもエンコードする3D-EPIでも
同様である。
ナビゲーションエコーを用いた方法がある(Seong-Gi K
im ら「ナビゲータを持つ高速インターリーブEPI:
4テスラにおける高分解能の解剖学的及び機能的イメー
ジ」マグネティックレゾナンスインメディスン 35:895
-902、June 1996)。
連のデータ処理ルーチン211との間で、ナビゲーション
エコー発生用傾斜磁場パルスを印加することによりナビ
ゲーションエコーを発生させる。ナビゲーションエコー
は各RF照射毎に1個以上入っている。繰り返し時間210
内での被検体の位置ゆらぎはないものとし、1の繰り返
し時間内で取得されたナビゲーションエコーと他の繰り
返し時間内で取得されたナビゲーションエコーとの変化
から、被検体の動きを推定する。
た信号の位相補正方法は主として2つある。1)ナビゲ
ーションエコーをフーリエ変換してプロファイルを求
め、異なるナビゲーションエコー間のプロファイルの位
置ずれからナビゲーションエコーの位相差を相関関係に
より求め、対応する本計測の信号の位相をk空間上で補
正する方法と、2)ナビゲーションエコーをフーリエ変
換し、フーリエ変換された信号について、異なるナビゲ
ーションエコー間の位相差を求め、ナビゲーションエコ
ーと同じ軸にフーリエ変換された信号について、対応す
るナビゲーションエコーの位相に基づき実空間上で補正
する方法である。
1)の方法は、信号をフーリエ変換するために計算時間
がかかり、また、プロファイルの位置ずれから相関関係
により位相差を求めるため、精度良く位相差を求めるこ
とができない問題がある。2)の補正方法は、フーリエ
変換された信号の位相差を求めるので、0.1ピクセル単
位の小さい動きしか補正できない。
撮像と平行して行うIVR(Interventional Radiolog
y)に適用する場合には、5mm程度の被検体の動きをリア
ルタイムに補正する必要があるが、上述した2つの方法
ではこれに対応することはできない。
アーチファクトをなくすことができる位相補正方法を提
供することを目的とする。また本発明はリアルタイムで
位相補正でき、アーチファクトのない画像を得られるM
RI方法を提供することを目的とする。
に、本発明では、マルチショットEPI或いは3D−EPI法
等の1つのRF照射毎に少なくとも1のエコー信号を発
生させるシーケンスを繰り返すことによって画像再構成
に必要なデータを収集するMRI方法において、各RF
パルス照射毎に少なくとも1のナビゲーションエコーを
発生させ、各ナビゲーションエコーと基準ナビゲーショ
ンエコーとの位相差を直接求め、この位相差に基づきk
空間上で対応するエコーの位相を補正する。
気共鳴周波数fのRFパルスを照射後、エコー信号を時
系列的に検出するシーケンスを複数回繰り返し画像デー
タを得る方法において、a)各RFパルスに対して少な
くも1つの位相エンコード量0のナビゲーションエコー
を付加的に発生させ、そのうちの1つを基準ナビゲーシ
ョンエコーとし、各ナビゲーションエコーと基準ナビゲ
ーションエコー間の各時相における位相差を作成するス
テップ、b)エコー信号の各時相における位相を、その
エコー信号と同一のRFパルスで生じたナビゲーション
エコーについて作成された前記位相差で補正し、この補
正を各RFパルスで生じたエコー信号について実施する
ステップ、c)補正後のエコー信号を用いて、被検体が
ピクセル単位以上で動くことにより生じるアーチファク
トを無くした画像を再構成するステップを備えているも
のである。
共鳴周波数fのRFパルスを照射すると同時にスライス
方向の傾斜磁場パルスを印加してスライス選択し、読み
出し方向の傾斜磁場オフセット量を与えるとともにスラ
イス方向及び/又は位相エンコード方向の傾斜磁場パル
スを印加し、更に連続して反転する読み出し方向の傾斜
磁場パルスを印加し、これに同期して位相エンコード方
向の傾斜磁場パルスを印加し、反転する読み出し傾斜磁
場の各周期内で発生するエコー信号S(kx,ky,kz)(こ
こで、kxは読み出し方向のデータ番号、ky,kzはそれぞ
れ位相エンコード方向及びスライスエンコード方向のエ
ンコード量を表す)を時系列的に検出するシーケンスを
複数(N)回繰り返し画像データを得る核磁気共鳴イメ
ージング方法において、a)n(1≦n≦N)番目のR
Fパルスに対して、軸α(αはx、y又はzのいずれか
を表す)方向に少なくとも1つの位相エンコード量0の
ナビゲーンョンエコーV(kα,n)を付加的に発生さ
せ、基準ナビゲーションエコーV(kα,n0)とナビゲー
ンョンエコーV(kα,n)との位相差をkα(kαはα
軸方向のデータ番号を表す)の関数として計算した位相
シフトマップC(kα,n)を作成するステップ、b)前
記位相シフトマップC(kα,n)を用いて、n番目のエ
コーと同一のRFパルスで生じたエコー信号S(kx,ky,
kz)の位相をk空間でα方向に補正するステップ、及び
c)前記補正されたエコー信号S’を用いて、被検体の
α方向の体動により生じるアーチファクトを無くした画
像を再構成するステップを備える。
エコー間の位相差を計測空間(例えばkx)の関数として
直接求めるため、実空間におけるプロファイルのずれと
位相との相関を求める相関処理や1次元フーリエ変換が
不要であり、被検体の大きな動きを高速に高精度に補正
できる。
フトマップC(kα,n)にフィルタ処理を行う。または
位相シフトマップC(kα,n)を関数でフィッティング
する。より好適にはフィルタ処理後の位相シフトマップ
C(kα,n)を関数フィッティングする。これにより体
動アーチファクトをほぼ完全に取り除くことができる。
を参照して説明する。
I装置の概略構成を示す図で、このMRI装置は、被検
体401の周囲に静磁場を磁場を発生する磯石402と、該空
間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル403と、この領
域に高周波磁場を発生するRFコイル404と、被検体401が
発生するMR信号を検出するRFプローブ405とを備えてい
る。ベッド412は被検体が横たわるためのものである。
の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源409からの
信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。これら3軸
方向の傾斜磁場コイルにより、スライス方向、位相エン
コード方向及び読み出し方向からなる3軸方向の傾斜磁
場を被検体の置かれた空間に印加することができる。
尚、傾斜磁場の印加軸は必ずしも傾斜磁場コイルのxy
z軸と一致する必要はない。
高周波磁場をパルスとして発生する。RFプローブ405の
信号は、信号検出部406で検出され、信号処理部407で信
号処理され、また計算により画像信号に変換される。画
像は表示部408で表示される。傾斜磁場電源409、RF送信
部410、信号検出部406は制御部411で制御され、制御の
タイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれてい
る。
法が採用するパルスシーケンスの一実施例を図2に示
す。このパルスシーケンスは図6に示すマルチショット
シーケンスにナビゲーションエコーを発生させる手順を
加えたもので、まずスライス傾斜磁場Gs202と同時に
RFパルス2011が照射され、次いでナビゲーションエコ
ー発生のための傾斜磁場Gr301が印加される。この傾
斜磁場301の正負の印加量が等しくなったところでエコ
ー3021が発生し、これを時間範囲303の間サンプリング
し時系列データを得る。このナビゲーションエコーには
位相エンコード傾斜磁場が印加されておらず、位相エン
コード量0である。
は図6における手順211に対応し、ここでは通常のEP
Iシーケンスにより複数のエコー信号からなる時系列デ
ータを取得する手順である。即ち、オフセット読み出し
傾斜磁場205と位相エンコード量にオフセットを与える
ための傾斜磁場Gp203が与えられ、続いて連続して反
転する読み出し傾斜磁場Gr206とこれに同期して位相
エンコード傾斜磁場Gp204が印加される。反転する読
み出し傾斜磁場Gr206の各周期内で各位相エンコード
のエコー信号207が時系列的に発生するので、これを時
間範囲208の間おのおのサンプリングし時系列データを
得る。
ンコード傾斜磁場Gp203のオフセット量を変えなが
ら、全位相エンコード量のエコー信号を計測するまで繰
り返し時間304で繰り返す。例えば位相エンコード方向
のエンコード量(ky)を256、1回のRFパルス照射で
計測されるエコー信号の数(エコートレイン数M)を4
とすると、シーケンスのショット数N(繰り返し数)が
64のマルチショットEPIとなる。この場合、読み出し方
向のデータ数(KX)は256とする。
Nに対応する数(=64)のナビゲーションエコーが得ら
れる。各ナビゲーションエコーはV(kx,n)で表すこと
ができる。ここでkxは読み出し方向のデータ番号で1≦
kx≦KXを満たす。nはn番目のショットにおいて取得さ
れたナビゲーションエコーであることを表し、1≦n≦
Nを満たす。同様にn番目のショットにおいてm番目
(1≦m≦M)に取得されたエコー信号Sは、S(kx,
n,m)で表すことができる。
各エコー信号S(kx,n,m)の位相を補正する手順につい
て図1を参照して説明する。
ーションエコーV(kx,1)を基準ナビゲーションエコー
とし、基準ナビゲーションエコーと各ナビゲーションエ
コーV(kx,n)との位相差Pを求める(ステップ1
1)。位相差は、例えば次のような演算によって求めら
れる。まず、
|は信号の絶対値を表わす。以下、同じ。)、上記演算
によってC(kx,n)を求める。このC(kx,n)を位相シフト
マップと名付ける。n番目のショット(RF照射)につ
いての位相差Pは、C(kx,n)を用いて、下式 P(kx,n)≡arctan(im[C(kx,n)]/re[C(kx,n)]) により求めることができる。尚、基準ナビゲーションエ
コーとしては、64個得られるナビゲーションエコーの
いずれを用いてもよい。
x;時相)毎に求められ、例えば図3(a)に模式的に
示すようになる。この位相差は、実際には図3(a)に
示すように主値を回っている位相変化51やノイズ52を含
んでいるので、エコー信号S(kx,n,m)の位相補正に用
いるに先立って、位相変化51やノイズ52を補正する処理
を行う。
テップ12では、 |P(kx,n)−P(kx-1,n)|>Aかつ|P(kx,n)−P(kx+
1,n)|>A(Aは定数) のときに、P(kx,n)=(P(kx-1,n)+P(kx+1,n))/2
とする処理を行う。
は、図3(b)に摸式的に示すように、ノイズが減少し
ている。しかし位相シフト量の算出の妨げとなり得るノ
イズ成分52が含まれており、これらノイズ成分52を除去
するためにメディアンフィルタをかけるステップ13を
行う。メディアンフィルタの窓は例えば5とする。フィ
ルタ処理によりノイズ成分52は抑制され、図3(c)に
示すように全体的な位相シフトの変化が得られる。尚、
フィルタ処理は、メディアンフィルタの他、バターワー
スフィルタ、局所平均化処理でも良い。
な位相回り53(図3(c)の点線で示す)に近づけるた
め、関数フィッティングする(ステップ14)。関数は
例えばy=ax+b(a,bは定数)であるような1次
関数である。このような関数フィッティングは、全時相
(-kx〜+kx)のデータについて行っても良いが、特にコ
ントラストに対する寄与が大きい低域部分となる中心部
のみ行っても良い。図3(d)にはこのような場合を示
している。
って補正された位相シフトマップC'(kx,n)を用いて、
エコー信号S(kx,n,m)を補正し、位相シフトを補正した
信号S'(kx,n,m)を得る(ステップ15)。位相シフト
の補正は、図4(a)に示すように位相シフトマップ
C'(kx,n)と同一ショット、同一時相(kx及びnが同一)
のエコー信号S(kx,n,m)について次式の演算により行
う。
を再構成する。これにより、図2のパルスシーケンスに
おける繰り返し単位間で被検体にピクセル単位以上の動
きがあった場合でも、その動きによる位相変化を補正
し、体動アーチファクトのない画像を得ることができ
る。
ンスの繰り返し毎に1つのナビゲーションエコーを発生
させた場合を示したが、複数のナビゲーションエコーを
発生させて加算処理したデータを元に位相シフトマップ
を作成してもよい。
ーを読み出し方向傾斜磁場Grによって発生させている
ので、読み出しGr方向の動きに対し有効である。ナビ
ゲーションエコーを発生させる軸はこれに限定されず、
例えば2D−マルチショットEPIの場合にナビゲーシ
ョンエコー発生用の傾斜磁場として位相エンコードGp
方向の傾斜磁場を用いても良く、また3D−EPIの場
合には位相エンコードGp方向或いはスライスエンコー
ドGs方向の傾斜磁場を用いてもよい。それにより傾斜
磁場の方向の動きに対応した補正が可能となる。更に図
2のRF照射と手順2111との間に、複数の方向の傾斜磁
場を用いて複数のナビゲーションエコーを発生させても
よい。
ード方向の傾斜磁場によって発生させた場合には、位相
エンコード方向のデータ番号kyを関数とする位相マッ
プC(ky,n)が得られる。図4(b)に示すように、n
番目のショットのときに得られたナビゲーションエコー
から作成された位相マップC(ky,n)に基づき、同一シ
ョットで得られたエコー信号S(ky,kx)を対応するk
y毎に補正する。
エコーのky軸と計測データのky軸が一致する場合を
示したが、これらは必ずしも一致するとは限らない。即
ちナビゲーションエコーの読み出しに用いた位相エンコ
ード傾斜磁場強度をGyn、傾斜磁場を印加した時間を
t、データ間隔をΔtとし、計測データを取得する差異
の位相エンコード傾斜磁場強度をGym、傾斜磁場の印
加した時間をτとすると、ナビゲーションエコーの各点
kynと計測データの各点kymとの間には、次の関係が
ある。
に示すように、kyn=kymとなり1対1で対応する
が、αが1より大きい場合、例えばα=2の場合にはナ
ビゲーションエコーのky軸は計測データのky軸の2
倍の間隔になっているので、足りないデータを補間して
補正を行う。
正を行うことにより位相エンコード方向の体動を補正す
ることができる。同様にスライス方向についても本発明
の方法により体動の補正ができる。
示された内容にとどまらず、本発明の趣旨を踏まえた上
で各種形態を取り得る。例えば撮像シーケンスとしては
マルチシットEPIに限らず、画像再構成に必要なデータ
を複数回のRF照射で分けて取得するシーケンスであれ
ば適用でき、例えばマルチショットバースト(Burst)
シーケンス、ハイブリッドバーストシーケンス、グラデ
ィエントエコーシーケンス、エコーボリューマー、スパ
イラルイメージング、EPI型スペクトロスコピックイ
メージングなどに適用してもよい。
よれば、各RF照射毎にナビゲーションエコーを発生さ
せるとともに、このナビゲーションエコーと基準エコー
ナビゲーションエコーとの間の位相差を求め、それに基
づきそのナビゲーションエコーと同一RF照射において
計測された信号をk空間で補正するようにしたので、被
検体の大きな動きを高速に高精度に補正することができ
る。これにより、IVR手技等を行う際に、被検体の体
動をリアルタイムに補正した画像を表示することができ
る。
図。
トEPIのシーケンス図。
られる位相シフトマップ及びその補正処理結果を示す
図。
相補正を説明する図。
Claims (4)
- 【請求項1】被検体に磁気共鳴周波数のRFパルスを照
射後、エコー信号を時系列的に検出するシーケンスを複
数回繰り返し画像データを得る核磁気共鳴イメージング
方法において、 a)各RFパルスに対して少なくも1つの位相エンコー
ド量0のナビゲーションエコーを付加的に発生させ、そ
のうちの1つを基準ナビゲーションエコーとし、各ナビ
ゲーションエコーと基準ナビゲーションエコー間の各時
相における位相差を作成するステップ、 b)前記エコー信号の各時相における位相を、そのエコ
ー信号と同一のRFパルスで生じたナビゲーションエコ
ーについて作成された前記位相差で補正し、この補正を
各RFパルスで生じたエコー信号について実施するステ
ップ、及び c)補正後のエコー信号を用いて、被検体がピクセル単
位以上で動くことにより生じるアーチファクトを無くし
た画像を再構成するステップを含むことを特徴とする核
磁気共鳴イメージング方法。 - 【請求項2】被検体に磁気共鳴周波数のRFパルスを照
射すると同時にスライス方向の傾斜磁場パルスを印加し
てスライス選択し、読み出し方向の傾斜磁場オフセット
量を与えるとともにスライス方向及び/又は位相エンコ
ード方向の傾斜磁場パルスを印加し、更に連続して反転
する読み出し方向の傾斜磁場パルスを印加し、これに同
期して位相エンコード方向の傾斜磁場パルスを印加し、
反転する読み出し傾斜磁場の各周期内で発生するエコー
信号S(kx,ky,kz)を時系列的に検出するシーケンスを
複数(N)回繰り返し画像データを得る核磁気共鳴イメ
ージング方法において、 a)n(1≦n≦N)番目のRFパルスに対して、軸α
(αはx、y又はzのいずれかを表す)方向に少なくと
も1つの位相エンコード量0のナビゲーンョンエコーV
(kα,n)を付加的に発生させ、そのナビゲーンョンエ
コーと基準ナビゲーションエコーとの位相差をkα(k
αは軸α方向のデータ番号を表す)の関数として計算し
た位相シフトマップC(kα,n)を作成するステップ、 b)前記位相シフトマップC(kα,n)を用いて、n番
目のナビゲーンョンエコーと同一のRFパルスで生じた
エコー信号S(kx,ky,kz)の位相をk空間でα方向に補
正するステップ、及び c)前記補正されたエコー信号を用いて、被検体のα方
向の体動により生じるアーチファクトを無くした画像を
再構成するステップを含むことを特徴とする核磁気共鳴
イメージング方法。 - 【請求項3】前記位相マップC(kα,n)を作成するス
テップは、更に該位相シフトマップC(kα,n)にフィ
ルタ処理を行うことを特徴とする請求項2記載の核磁気
共鳴イメージング方法。 - 【請求項4】前記位相マップC(kα,n)を作成するス
テップは、該位相シフトマップC(kα,n)を関数でフ
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又は3記載の核磁気共鳴イメージング方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28494497A JP4197059B2 (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 核磁気共鳴イメージング装置 |
| PCT/JP1998/004655 WO1999020176A1 (fr) | 1997-10-17 | 1998-10-15 | Procede et dispositif d'imagerie par resonance magnetique nucleaire |
| US09/529,352 US6541970B1 (en) | 1997-10-17 | 1998-10-15 | Nuclear magnetic resonance imaging method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28494497A JP4197059B2 (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 核磁気共鳴イメージング装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11113877A true JPH11113877A (ja) | 1999-04-27 |
| JPH11113877A5 JPH11113877A5 (ja) | 2005-06-23 |
| JP4197059B2 JP4197059B2 (ja) | 2008-12-17 |
Family
ID=17685097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28494497A Expired - Fee Related JP4197059B2 (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 核磁気共鳴イメージング装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6541970B1 (ja) |
| JP (1) | JP4197059B2 (ja) |
| WO (1) | WO1999020176A1 (ja) |
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