磁共振成像裝置及磁共振成像方法

專利名稱：磁共振成像裝置及磁共振成像方法
技術領域：
本發明涉及通過拉莫爾頻率的高頻率(RF: radio frequency)信號磁激 勵被檢體的原子核自旋、根據隨著該激勵產生的核磁共振(NMR: nuclear magnetic resonance)信號重構圖像的磁共振成像(MRI: Magnetic Resonance Imaging)裝置及磁共振成像方法，特別涉及通過不取決于每個被檢體的特 征而進行普遍的B1勻場化(shimming)、能夠降低Bl不均勻性的影響的磁 共振成像裝置及磁共振成像方法。
背景技術：
磁共振成像是通過拉莫爾頻率的RF信號磁激勵被置于靜磁場中的被 檢體的原子核自旋、根據隨著該激勵產生的MR信號重構圖像的攝像法。
近年來，隨著裝置的高磁場化，Bl不均勻性成為問題。Bl不均勻性也 稱作RF磁場不均勻性，是下述現象在共振頻率較高的高磁場裝置中，因 為波長較短的RF脈沖在生物體內衰減而不均勻度增加，并且伴隨RF脈沖 的不均勻性而回波信號也變得不均勻。即，在髙磁場MRI裝置中，由于被 檢體的介電常數的差異等的影響，在攝影區域的中心和周邊部分RF發送脈 沖的信號強度分布較大地不同。
因此，為了減小B1不均勻性的影響，需要進行B1勻場化。即，如果 不進行使RF發送脈沖的信號強度分布變得均勻的修正，則有可能在攝影區 域的中心部分和周邊部分發生感度不均勻。所以，已知有下述研究報告-為了減小Bl不均勻性的影響，有效的方法是對于發生感度不均勻的區域發 送修正了振幅或相位的RF發送脈沖是有效(例如參照G McKinnon et al.， "RF Shimming With a Conventional 3T Body Coil", Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 15 (2007)， p173, D. \^eyers et al.， "Shading Reduction at 3.0T using an Elliptical Drive", Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 14 (2006)， p2023 及J. Nistler et al.， "Homogeneity Improvement Using A 2 Port Birdcage coil",Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 15 (2007)， pi063)。
但是，因Bl不均勻性的影響而發生感度不均勻的區域以及適當的RF 發送脈沖的相位及振幅根據被檢體的體重、身高、體積、水的分布、脂肪 的分布、肌肉的分布等特征而不同。對此，以往提出的Bl勻場化的方法是， 預先求出與某個特定的被檢體的特征對應的發送RF脈沖的相位及振幅，按 照被檢休的特征，將具有所決定的相位及振幅的發送RF脈沖發送給發生感 度不均勻的區域。因此，如果被檢體變化，則感度不均勻區域及適當的RF 發送脈沖的振幅及相位也變化，有不能穩定地進行良好的Bl勻場化的問題。 反言之，如果原樣采用以往的方法，則成為盡管按照每個被檢體而感度不 均勻區域不同，但還是對預先決定的共通的感度不均勾區域調節發送RF 脈沖的振幅或相位。
此外，每當被檢體變化時，用戶需要求出適當的發送RF脈沖的相位及 振幅，并且需要通過手動頻繁地進行發送RF脈沖的相位及振幅的調節。
以上的問題成為B1勻場化功能向高磁場裝置安裝的妨礙。所以，希望 開發即使被檢體變化也可普遍且簡便地進行Bl勻場化的技術。

發明內容
本發明就是為了應對以往的狀況而做出的，目的是提供一種通過不取 決于每個被檢體的特征而進行普遍的Bl勻場化、從而能夠減小Bl不均勻 性的影響的磁共振成像裝置及磁共振成像方法。
有關本發明的磁共振成像裝置為了達到上述目的，具備攝影條件取 得單元，取得能夠減小設定在被檢體內的至少1個關注區域中的數據的不 均勻的高頻率發送信號的振幅及相位中的至少一方；以及成像單元，通過 將上述振幅及相位中的至少一方作為攝影條件進行成像，來取得圖像數據。
此外，有關本發明的磁共振成像裝置為了達到上述目的，具備攝影 條件取得單元，基于與被檢體的體型及在高頻率發送信號的發送中使用的 線圈中的至少一方相對應的高頻率磁場分布，取得能夠減小設定在上述被 檢體內的至少1個關注區域中的數據的不均勻的高頻率發送信號的振幅及 相位中的至少一方；以及成像單元，通過將上述振幅及相位中的至少一方 作為攝影條件進行成像，來取得圖像數據。此外，有關本發明的磁共振成像方法為了達到上述目的，具有取得 能夠減小設定在被檢體內的至少1個關注區域中的數據的不均勻的高頻率
發送信號的振幅及相位中的至少一方的步驟；以及通過將上述振幅及相位
中的至少一方作為攝影條件進行成像，來取得圖像數據的步驟。
此外，有關本發明的磁共振成像方法為了達到上述目的，具有基于 與被檢休的體型及在高頻率發送信號的發送中使用的線圈中的至少一方相 對應的高頻率磁場分布，取得能夠減小設定在上述被檢體內的至少1個關 注區域中的數據的不均勻的高頻率發送信號的振幅及相位中的至少一方的 步驟；以及通過將上述振幅及相位中的至少一方作為攝影條件進行成像， 來取得圖像數據的步驟。
在這樣的有關本發明的磁共振成像裝置及磁共振成像方法中，通過不 取決于各個被檢體的特征而進行普遍的Bl勻場化，能夠減小Bl不均勻性 的影響。


圖l是表示有關本發明的磁共振成像裝置的實施方式的結構圖。
圖2是表示圖1所示的順序控制器、發送器及RF線圈的詳細結構例的圖。
圖3是圖1所示的計算機的功能塊圖。
圖4是說明在圖3所示的ROI設定部中基于通過預備掃描而收集的數 據來決定用來設定ROI的區域的方法的圖。
圖5是表示在圖3所示的ROI設定部中設定的多個ROI的一例的圖。
圖6是說明在圖3所示的振幅相位設定部中通過柵格探索法探索最優 的RF發送信號的振幅及相位的方法的圖。
圖7是說明在圖3所示的振幅相位設定部中通過2分法探索最優的RF 發送信號的振幅及相位的方法的圖。
圖8是表示通過圖1所示的磁共振成像裝置隨著基于RF發送信號的相 位及振幅的調節的Bl勻場化而收集被檢體的圖像數據時的順序的流程圖。
具體實施方式
參照附圖對有關本發明的磁共振成像裝置及磁共振成像方法的實施方 式進行說明。
(結構及功能)
圖1是表示有關本發明的磁共振成像裝置的實施方式的結構圖。
磁共振成像裝置20具備形成靜磁場的筒狀的靜磁場用磁鐵21、設在該 靜磁場用磁鐵21的內部中的勻場線圈22、梯度磁場線圈23及RF線圈24。
此外，在磁共振成像裝置20中具備控制系統25。控制系統25具備靜 磁場電源26、梯度磁場電源27、勻場線圈電源28、發送器29、接收器30、 順序控制器31及計算機32。控制系統25的梯度磁場電源27由X軸梯度 磁場電源27x、 Y軸梯度磁場電源27y及Z軸梯度磁場電源27z構成。此 外，在計算機32中，具備輸入裝置33、顯示裝置34、運算裝置35及存儲 裝置36。
靜磁場用磁鐵21與靜磁場電源26連接，具有通過從靜磁場電源26供 給的電流而在攝像區域中形成靜磁場的功能。另外，靜磁場用磁鐵21由超 導線圈構成的情況較多，在勵磁時與靜磁場電源26連接而被供給電流，但 一般一旦被勵磁后就成為非連接狀態。此外，也有將靜磁場用磁鐵21用永 久磁鐵構成而不設置靜磁場電源26的情況。
此外，在靜磁場用磁鐵21的內側，在同軸上設有筒狀的勻場線圈22。 勻場線圈22與勻場線圈電源28連接，構成為，從勻場線圈電源28對勻場 線圈22供給電流而使靜磁場均勻化。
梯度磁場線圈23由X軸梯度磁場線圈23x、 Y軸梯度磁場線圈23y及 Z軸梯度磁場線圈23z構成，在靜磁場用磁鐵21的內部中形成為筒狀。在 梯度磁場線圈23的內側設有診視床37并作為攝像區域，將被檢體P設置 在診視床37上。在RF線圈24中，有內置于機架中的RF信號的收發用的 全身用線圈(WBC: whole bodycoil)、及設在診視床37及被檢體P附近 的RF信號接收用的局部線圈等。
此外，梯度磁場線圈23與梯度磁場電源27連接。梯度磁場線圈23的 X軸梯度磁場線圈23x、 Y軸梯度磁場線圈23y及Z軸梯度磁場線圈23z 分別與梯度磁場電源27的X軸梯度磁場電源27x、 Y軸梯度磁場電源27y 及Z軸梯度磁場電源27z連接。并且，構成為，利用從X軸梯度磁場電源27x、 Y軸梯度磁場電源27y 及Z軸梯度磁場電源27z分別供給到X軸梯度磁場線圈23x、 Y軸梯度磁 場線圈23y及Z軸梯度磁場線圈23z中的電流，能夠在攝像區域中分別形 成X軸方向的梯度磁場Gx、 Y軸方向的梯度磁場Gy、以及Z軸方向的梯 度磁場Gz。
RF線圈24與發送器29及/或接收器30連接。發送用的RF線圈24具 有從發送器29接收RF信號并對被檢體P發送的功能，接收用的RF線圈 24具有接收隨著被檢體P內部的原子核自旋的因RF信號引起的激勵而產 生的NMR信號，并將NMR信號傳送給發送器30的功能。
另一方面，控制系統25的順序控制器31與梯度磁場電源27、發送器 29及接收器30連接。順序控制器31具有存儲順序信息的功能、和通過按 照存儲的規定的順序使梯度磁場電源27、發送器29及接收器30驅動而產 生X軸梯度磁場Gx、 Y軸梯度磁場Gy、 Z軸梯度磁場Gz及RF信號的功 能，上述順序信息記述了使梯度磁場電源27、發送器29及接收器30驅動 所需的控制信息、例如要對梯度磁場電源27施加的脈沖電流的強度及施加 時間、施加定時等動作控制信息。
此外，順序控制器31構成為，接收作為通過接收器30的NMR信號 的檢波及A/D (analog to digital:模數變換)變換得到的復數數據的原始數 據(raw data)并傳遞給計算機32。
因此，在發送器29中，具備基于從順序控制器31接收到的控制信息 將RF信號傳遞給RF線圈24的功能，另一方面，在接收器30中，具備通 過對從RF線圈24接收到的NMR信號進行檢波、執行所需的信號處理并 進行A/D變換來生成作為數字化后的復數數據的原始數據的功能、以及將 生成的原始數據傳遞給順序控制器31的功能。
圖2是表示圖1所示的順序控制器31、發送器29及RF線圈24的詳 細結構例的圖。
如圖2所示，在順序控制器31中，具備振幅控制部31A、相位控制部 31B及信號發生器31C。在發送器29中，具備90度信號分配器29A、振 幅相位平衡器29B、 一對發送前級放大器29C、 一對功率放大器29D、 一 對隔離器29E、 一對50Q終端29F，上述這些部件作為使從1個信號分配而得到的兩個RF信號并列地放大的并列驅動RF放大器發揮功能。此外， 在發送器29與RF線圈24之間設有RF前端38。在RF前端38中，具備 收發切換開關38A、 I信號收發通道38B、 Q信號收發通道38C、 90度相位 合成器38D、 50Q終端38E及接收前級放大器38F。在RF線圈24中，具 備多個線圈元件，該多個線圈元件包括用來收發I信號的線圈元件24A及 用來收發Q信號的線圈元件24B。
順序控制器31的振幅控制部31A、相位控制部31B及信號發生器31C 構成為，能夠分別由來自計算機32的控制信號控制。振幅控制部31A具有 通過對發送器29的振幅相位平衡器29B賦與控制信號來調節I信號的振幅 的功能。相位控制部31B具有通過對發送器29的振幅相位平衡器29B賦 與控制信號來調節I信號的相位的功能。信號發生器31C具有使RF信號產 生并對發送器29的90度信號分配器29A輸出的功能。
在發送器29的90度信號分配器29A上，并聯連接著振幅相位平衡器 29B及Q信號用的發送前級放大器29C。在振幅相位平衡器29B的后級上， 串聯連接著I信號用的發送前級放大器29C、功率放大器29D及隔離器29E， 在Q信號用的發送前級放大器29C的后級上，串聯連接著Q信號用的功率 放大器29D及隔離器29E。此外，在I信號及Q信號用的各隔離器29E上， 分別連接著50Q終端29F。
90度信號分配器29A具有將從信號發生器31C取得的RF信號分配為 相位為0度的I信號及相位為90度的Q信號的功能、和將分配的I信號輸 出給振幅相位平衡器29B并將Q信號輸出給對應的發送前級放大器29C的 功能。發送前級放大器29C具有按照來自振幅控制部31A及相位控制部31B 的控制信號將I信號的振幅及相位設定為規定的值的功能、和將調節后的I 信號輸出給對應的發送前級放大器29C的功能。各發送前級放大器29C及 各功率放大器29D分別具有將信號放大的功能。各隔離器29E分別具有為 了防止信號回旋及電路的保護而通過50 Q終端38E將輸入信號與輸出信號 串聯地絕緣的功能。
RF前端38的收發切換開關38A具有下述功能通過將I信號收發通 道38B在I信號用的隔離器29E側和90度相位合成器38D側之間切換， 將Q信號收發通道38C在Q信號用的隔離器29E側和90度相位合成器38D側之間切換，來切換RF信號發送時的電路連接結構和回波信號接收時的電 路連接結構。I信號收發通道38B發送I信號，并與接收對應于I信號的回 波信號的線圈元件24A連接。Q信號收發通道38C發送Q信號，并與接收 對應于Q信號的回波信號的線圈元件24B連接。90度相位合成器38D具 有通過將從I信號收發通道38B及Q信號收發通道38C分別輸出的回波信 號在進行消除90度的相位差的相位修正之后進行合成而得到單一的回波信 號的功能、和將接收回波信號輸出給接收前級放大器38F的功能。接收前 級放大器38F具有將在90度相位合成器38D中合成的回波信號放大并輸 出給接收器30的功能。
此外，通過由運算裝置35執行保存于計算機32的存儲裝置36中的程 序，在計算機32中能夠具備各種功能。但是，也可以不通過程序，而在磁 共振成像裝置20中設置具有各種功能的特定的電路。
圖3是圖1所示的計算機32的功能塊圖。
計算機32通過程序而作為攝像條件設定部40、順序控制器控制部41、 k空間數據庫42、圖像重構部43、圖像數據庫44、圖像處理部45及振幅 相位平衡數據庫46發揮功能。攝像條件設定部40具有ROI設定部40A及 振幅相位設定部40B。
攝像條件設定部40具有基于來自輸入裝置33的指示信息設定包括脈 沖順序的攝影條件、將設定的攝影條件傳遞給順序控制器控制部41的功能。 因此，攝像條件設定部40具備使顯示裝置34顯示攝影條件的設定用畫面 信息的功能。
攝像條件設定部40的ROI設定部40A具有設定單一或多個關注區域 (ROI: region of interest)的功能。因此，在ROI設定部40A中構成為， 能夠根據需要來參照圖像數據庫44。
此外，振幅相位設定部40B具備決定能夠降低對ROI設定部40A中設 定的各ROI收集的數據間的信號強度的不均勻及/或單一的ROI內的數據的 不均勻的被檢體P的激勵用的RF發送信號的相位及振幅中的一個或兩者 的絕對值或相對值的功能。因此，在振幅相位設定部40B中構成為，能夠 參照圖像數據庫44。并且，振幅相位設定部40B構成為，將決定的RF發 送信號的相位及振幅設定為成像掃描用的攝影條件。艮P，特別是在磁共振成像裝置20是高磁場裝置的情況下，因為所謂的 Bl不均勻性的影響，RF發送信號的信號強度按照每個攝影部位進行變化。 即，RF發送信號的信號強度在空間上變得不均勻。此外，RF發送信號的 空間上的不均勻性也根據被檢體的體重、身高、體積、水的分布、脂肪的 分布、肌肉的分布、體格、年齡等特征而變化。因此，由于B1不均勻性的 影響，收集的信號的強度的不均勻按照每個ROI、每個ROI內的位置、以 及每個被檢體的特征而變化。
所以，為了降低B1不均勻性的影響，通過振幅相位設定部40B，決定 能夠降低在各ROI中收集的數據間的信號強度的不均勻及/或單一的ROI 內的數據的不均勻的適當的RF發送信號的相位或振幅。作為信號強度的不 均勻的降低對象的單一或多個ROI能夠基于來自輸入裝置33的指示信息而 通過手動、或者按照預先決定的條件自動地在ROI設定部40A中被設定。 例如，可以設置通過用戶操作輸入裝置33來手動設定ROI的ROI設定模 式和自動地設定ROI的ROI設定模式。
在設定ROI的情況下，需要決定用來設定ROI的區域。用來設定ROI 的區域也可以作為默認值而預先存儲在ROI設定部40A中，但也可以基于 進行用來決定ROI的設定區域的定位用預備掃描而收集的數據來自動地或 手動地決定。
圖4是說明在圖3所示的ROI設定部40A中基于通過預備掃描而收集 的數據來決定用來設定ROI的區域的方法的圖。
在圖4中，橫軸表示某l方向的位置，縱軸表示圖像數據的信號強度。 例如，如果通過預備掃描攝像圓柱狀的人體等價模型，則平行于中心軸的 截面上的重構圖像數據的信號強度成為圖4的實線所示那樣。另外，圖像 數據的信號強度設定為由ROI設定部40A自動測量可帶來處理的自動化及 用戶作業的勞動減輕。如圖4所示，由于B1不均勻性的影響，圖像數據的 信號強度在人體等價模型的中心部分變大，而在人體等價模型的周邊部分 變小。
相對于此，假設沒有Bl不均勻性的影響的情況下的圖像數據的信號強 度的理想值如圖4的單點劃線所示，在存在人體等價模型的范圍中取一定 的值，在人體等價模型的外部是零。因而，需要決定RF發送脈沖的振幅及相位，以使圖4的用實線表示的圖像數據的測量值接近于用單點劃線表示 的理想值。
可以將用來設定ROI的區域參照圖像數據的信號強度設定為認為存在 人體等價模型的某個閾值以上的范圍。由此，能夠將人體等價模型等被檢 體P的存在區域作為用來設定ROI的區域進行提取。可以通過使顯示裝置 34顯示圖4所示那樣的圖像數據的信號強度的分布圖，操作鼠標等輸入裝 置33指定范圍，從而通過用戶的手動來進行該區域的設定，但也可以在 ROI設定部40A中基于閾值與數據的信號值的大小關系來自動地進行該區 域的設定。
另外，閾值可以定義為相對于信號強度的絕對值，但也可以從圖像數 據中自動地提取認為是背景的噪音區域的低信號部分，將閾值定義為相對 于低信號部分的相對值。
此外，ROI的設定也可以通過手動或自動來進行。作為用來設定ROI 的條件，除了ROI的數量、位置、形狀以外，還可以舉出相鄰的ROI間的 交疊率或交疊量、ROI的面積相對于ROI的設定區域的面積的比例。如果 使相鄰的ROI交疊，則通過成像掃描能夠得到連續的圖像數據。因此，能 夠配合成像掃描用的ROI而將交疊的多個ROI設定為預備掃描用。用來設 定ROI的參數可以作為默認值存儲在ROI設定部40A中，也可以通過輸入 裝置33的操作來變更。
圖5是表示在圖3所示的ROI設定部40A中設定的多個ROI的一例的圖。
如圖5所示，基于圖像數據的分布(profile)提取人體等價模型的截面 的輪廓作為用來設定ROI的區域。并且，例如可以在中心部分將希望尺寸 的1個R0IA1、在周邊部分將4個希望尺寸的ROIBl、 ROIB2、 ROIB3、 ROI B4相互以希望的交疊率交疊地設定。有關設定的多個ROI的信息可以 從ROI設定部40A傳遞給振幅相位設定部40B。
但是，如圖4所示，在圖像數據的中心部分和周邊部分因為Bl不均勻 性的影響而在信號強度中存在偏差。因此，在各ROI中，在信號強度中存 在不均勻。此外，在單一的ROI內，也在信號強度中存在不均勻。所以， 振幅相位設定部40B構成為，求出單一的ROI內及/或多個ROI間的信號強度間的不均勻為最小的RF發送信號的振幅及相位作為成像掃描用的攝 影條件。
作為使ROI內及ROI間的信號強度的不均勻變為最小的方法，有下述 方法定義表示信號強度的不均勻的指標，求出定義的指標成為最小的RF 發送信號的振幅及相位，并將其設定為攝影條件的方法；以及求出能夠得 到均勻的Bl分布的RF發送信號的振幅及相位并將其設定為攝影條件的方 法。
首先，對求出表示信號強度的指標成為最小的RF發送信號的振幅及相 位的方法進行說明。
例如，如圖5所示，在中心部分設定l個ROIAl，在周邊部分中設定
i個ROIBl、 R0IB2、 ROIB3、 ......、 ROIBi的情況下，ROI間的數據的
信號強度的偏差D可以如式(1)那樣定義。
D=Ial— (IM+Ib2+Ib3+......+Ibi) /i (1)
其中，Ial是關于ROI Al的信號強度的代表值，Ibk (1《k《i)是關 于ROI Bk的信號強度的代表值。信號強度的代表值可以為各ROI內的信 號強度的平均值、中間值、最大值或最小值。此外，也可以將特異值或錯 誤值除去而求出平均值或中間值等代表值。
艮P，如式(1)所示，可以將關于信號強度相對較大的中心部分的ROI Al的信號強度的代表值與關于信號強度相對較小的周邊部分的ROI Bk的 信號強度的平均值之差定義為多個ROI間的數據的信號強度的偏差D。其 中，可以不根據式(1)，而根據ROI的數量、形狀或攝影目的等條件任意 地定義ROI間的數據的信號強度的偏差D。此外，關于單一ROI內的數據 的信號強度的偏差，也可以通過在ROI內設定多個區域或點而同樣如式(l) 那樣進行定義。
另外，各ROI內的信號強度可以使用在ROI設定部40A中自動測量的 值，但也可以在振幅相位設定部40B中自動測量。
如果這樣作為數值求出多個ROI間或單一 ROI內的數據的信號強度的 偏差D，則能夠通過任意的探索方法計算使偏差D為最小的RF發送信號 的振幅及相位。作為探索使偏差D為最小的RF發送信號的振幅及相位的 代表性的方法，可以舉出柵格探索法及2分法。根據需要也可以使用柵格探索法及2分法這兩者。
柵格探索法是:取得使RF發送信號的相位及振幅2維變化的情況下的、 即以相位及振幅作為參數的ROI間或ROI內的信號強度的偏差Ddata群， 基于偏差Ddata群探索使偏差D為最小的RF發送信號的振幅及相位。因 此，在采用柵格探索法的情況下，執行分別改變了RF發送信號的相位及振 幅的預備掃描。分別改變了 RF發送信號的相位及振幅的預備掃描的攝影條 件在攝像條件設定部40中被設定，但如果考慮到弛豫時間等，則作為多切 片攝影，按照每個切片截面使RF發送信號的相位或振幅以規定的間隔逐漸 變化帶來攝影時間的縮短。進而，使用來收集用于提取上述被檢體P的輪 廓的數據的預備掃描和分別改變了 RF發送信號的相位及振幅的預備掃描 共用化也帶來攝影時間的縮短。
在攝像條件設定部40中被設定為攝影條件的RF發送信號的振幅及相 位分別經由順序控制器控制部41被輸出給順序控制器31的振幅控制部 31A及相位控制部31B。并且，通過振幅控制部31A及相位控制部31B對 振幅相位平衡器29B的控制，能夠將RF發送信號的I信號的振幅及相位分 別調節為設定的值。
圖6是說明在圖3所示的振幅相位設定部40B中通過柵格探索法探索 最優的RF發送信號的振幅及相位的方法的圖。
在圖6中，橫軸將RF發送信號的振幅表示為Q信號的振幅Aq與I信 號的振幅Ai之比。此外，縱軸將RF發送信號的相位表示為Q信號的相位 4)q與I信號的相位cH之比。
例如，將Q信號的相位小q設為0度并使I信號的相位(H在+X到-Y 的范圍內從90度開始以一定的間隔變化，另一方面，通過控制I信號的振 幅Ai，使Q信號的振幅Aq與I信號的振幅Ai之比在從Aqmax: Aimin到 Aqmin:Aimax的范圍內以一定間隔變化，來執行預備掃描。另夕卜，有Aqmax: Aimin的界限為4: 1、 Aqmin: Aimax的界限為1: 4的報告。這樣，在圖 6所示那樣的2維空間的各柵格點上能夠得到與Q信號和I信號的振幅比 Aq/Ai及I信號的相位4>i相對應的信號強度的偏差Ddata (Aq/Ai, 4>i)。 在多切片攝影的情況下，存在數量等于切片數的柵格點。
這里，探索柵格點上的偏差Ddata中的成為最小的偏差Ddatajmin。接著，提取包圍作為最小的偏差Ddata_min的柵格點上的周圍的點。這樣， 可以認為取信號強度的最小的偏差Dmin的點存在于由作為最小的偏差
0(13&_111111的柵格點的周圍的點包圍的范圍內。所以，通過使用作為最小的
偏差Ddata—min的柵格點的周圍的點的各自的偏差Ddata的插值處理，能 夠推定最小的偏差Dmin及對應的點、即Q信號與I信號的振幅比 Aqopt/Aiopt以及I信號的相位d)i-90+A (bopt。作為插值處理，可以為線 性插值、樣條插值、2次插值等任意的插值處理，也可以使用戶能夠從這些 插值方法的候選中選擇。例如3維樣條插值是有實用性的。
另外，也可以通過使用所有柵格點上的偏差Ddata進行使用任意次數 的函數的擬合，來求出最小的偏差Dmin及對應的Q信號與I信號的振幅 比Aqopt/Aiopt以及I信號的相位4)i-90+A小opt。但是，如上所述，僅使 用作為最小偏差Ddata一min的柵格點的周圍的點在較小的范圍內進行擬合 更能夠使近似成立而提高計算精度。
另一方面，2分法是通過反復進行下述作業來探索使偏差D為最小的 RF發送信號的振幅及相位的方法，其中，所述作業是指判斷改變了 RF 發送信號的振幅及相位中的任一個而收集到的兩個圖像數據的ROI間或 ROI內的信號強度的偏差D1、 D2的大小關系，對值較小側的附近再次改 變RF發送信號的振幅及相位中的任一個，并收集兩個圖像數據。因此，在 使用2分法的情況下，反復執行改變RF發送信號的相位及振幅中的任一個 來收集圖像數據的預備掃描、和判斷兩個圖像數據的ROI間的信號強度的 偏差D1、 D2的大小關系的處理。
圖7是說明在圖3所示的振幅相位設定部40B中通過2分法探索最優 的RF發送信號的振幅及相位的方法的圖。
在圖7中，橫軸表示RF發送信號的I信號的振幅A，縱軸表示與I信 號的振幅A相對應的ROI間的信號強度的偏差D (A)。例如，在改變RF 發送信號的振幅A的情況下，將認為在中間存在與最小的偏差Dmin對應 的振幅Aopt的、充分離開的兩個振幅決定為基點A1、 A2，求出與兩個振 幅A1、 A2的中點(Al+A2) /2相當的振幅。接著，求出與中點(Al+A2) /2相鄰兩側的、與兩個基點A1、A2之間的各個中點(3A1+A2)/4、(A1+3A2) /4。接著，通過預備掃描將RF發送信號的振幅設定為與中點(Al+A2) /2 的兩側的兩點(3A1+A2) /4、 (A1+3A2) /4相當的2個振幅，來進行圖像 數據的收集。接著，計算分別對應于兩點(3A1+A2) /4、 (A1+3A2) /4的 圖像數據的信號強度的各偏差D ((3Al+A2) /4)、 D ((A1+3A2) /4)。接 著，比較兩個偏差D ((3Al+A2) /4)、 D ((A1+3A2) /4)，確定取較小的 值的一側。這樣，可以認為對應于最小的偏差Dmin的振幅Aopt存在于取 比兩個基點A1、 A2的中點(Al+A2) /2小的偏差D (A)的值的一側。
所以，將以對應于較小的偏差D(A)的值的點(3A1+A2)/4或(A1+3A2) /4作為中點的兩側的兩點Al或A2與(Al+A2)/2作為新的基點，進行對 應于上述兩個不同的振幅的圖像數據收集及比較判斷處理。通過反復進行 這樣的圖像數據收集及比較判斷處理，能夠求出最小的偏差Dmin及對應 的振幅Aopt。
另外，優選的是，在一定程度上關于振幅的探索完成后通過同樣的方 法進行關于相位的探索。并且，通過一邊反映探索結果一邊交替地反復進 行關于振幅的探索及關于相位的探索，能夠求出用來使偏差D成為最小的 RF發送信號的相位小opt及振幅Aopt。在此情況下，例如分別準備多組以 相互不同的振幅發送RF發送信號并收集兩個切片圖像數據的多切片攝影 用的順序、和以相互不同的相位發送RF發送信號并收集兩個切片圖像數據 的多切片攝影用的順序，在各多切片攝影之間進行偏差D的計算及偏差D 的比較判斷處理，使處理結果反映到接著的多切片攝影中，這樣會帶來攝 影時間的縮短。可以考慮到，如果關于振幅及相位分別反復進行4次左右 的多切片攝影，則能夠以實用的精度求出最小的偏差Dmin及對應的振幅 Aopt、相位小opt。
接著，對求出能夠得到更均勻的Bl分布的RF發送信號的振幅及相位 并將其設定為攝影條件的方法進行說明。
在此情況下，通過分別改變了 RF發送信號的相位及振幅的預備掃描， 預先取得Bl分布(RF磁場分布)。Bl分布可以通過公知的方法在出廠前或 每次攝像時取得。例如，通過利用施加30度RF脈沖及60度RF脈沖分別 收集的信號間的運算將Bl分布以外的影響所引起的成分除去，能夠提取 Bl分布成分。求出Bl分布時的被檢體P也可以是模型，但是從精度上考慮優選設為人體。此外，Bl分布按照被檢體P的體重及身高等體型、在RF 發送信號的發送中使用的RF線圈24及攝像部位的不同而不同。因此，從 精度上考慮優選事先按照每個被檢體P的體型、使用的RF線圈24及攝像 部位來取得B1分布。
這樣取得的B1分布具有與信號強度分布同樣的特性。并且，能夠基于 Bl分布求出最優的RF發送信號的相位小opt及振幅Aopt。即，能夠將與被 檢體P的體型等攝像條件相對應的、能夠得到更均勾的Bl分布的RF發送 信號的振幅及相位設定為攝影條件。
另外，到這里為止，說明了基于通過預備掃描收集到的數據求出信號 強度的偏差為最小的RF發送信號的相位4)opt及振幅Aopt的方法及求出能 夠得到最均勻的Bl分布的RF發送信號的相位4>opt及振幅A叩t的方法， 但也可以構成為，將預先根據被檢體P的特征、攝影部位、RF線圈24的 特征等攝影條件求出的使Bl不均勻性的影響降低的最優RF發送信號的相 位4opt及振幅Aopt數據庫化，并預先保存在計算機32中，根據攝影條件 來利用適當的RF發送信號的相位4 opt及振幅Aopt。
所以，在計算機32的數據振幅相位平衡數據庫46中，保存有與被檢 體P的特征、攝影部位、RF線圈24的特征等攝影條件相對應的最優的RF 發送信號的相位cl)opt及振幅A叩t。作為被檢體P的特征，可以舉出被檢 體P的體重及身高等體型、體積、水的分布、脂肪的分布、肌肉的分布、 體格、年齡。此外，作為RF線圈24的特征，可以舉出在RF信號的發送 中使用的表面線圈的數量、尺寸、形狀、種類。
過去執行預備掃描并通過上述方法在振幅相位設定部40B中求出的每 個攝影條件的RF發送信號的相位<!>鄰t及振幅Aopt可以通過寫入到數據振 幅相位平衡數據庫46中進行保存。在此情況下，適當的RF發送信號的相 位4)opt及振幅Aopt成為按照裝置的不同而不同的值。另一方面，也可以 不通過伴隨著預備掃描的上述方法，而將通過其他方法事前推定或求出的 每個攝影條件的適當的RF發送信號的相位<!> opt及振幅Aopt在裝置的出廠 時預先保存到數據振幅相位平衡數據庫46中。在此情況下，也可以使RF 發送信號的相位4> opt及振幅A叩t成為對應于磁共振成像裝置20的機種的 值。但是，從精度提高的觀點來看，也可以在每次攝像時求出適當的RF發送信號的相位4)opt及振幅Aopt并將其保存到數據振幅相位平衡數據庫 46中。
并且，振幅相位設定部40B構成為，參照數據振幅相位平衡數據庫46， 從數據振幅相位平衡數據庫46讀取與從輸入裝置33輸入的被檢體P的特 征、攝影部位、RF線圈24的特征等攝影條件相對應的RF發送信號的相位 cl)opt及振幅Aopt，并將其設定為成像掃描用的攝影條件。
另外，也可以構成為，代替RF發送信號的相位4)opt及振幅Aopt而將 表示每個攝影條件的Bl分布的函數或表保存到數據振幅相位平衡數據庫 46中，基于對應于攝影條件的Bl分布，振幅相位設定部40B設定最優的 RF發送信號的相位小opt及振幅Aopt。 (動作及作用)
接著，對計算機32的其他功能進行說明。
順序控制器控制部41具有通過基于來自輸入裝置33或其他構成要素 的信息對順序控制器31賦與包含從攝像條件設定部40接收到的脈沖順序 的攝影條件，來使順序控制器31進行驅動控制的功能。此外，順序控制器 控制部41具有從順序控制器31接收原始數據并配置到形成于k空間數據 庫42中的k空間中的功能。因此，將在接收器30中生成的各原始數據作 為k空間數據保存在k空間數據庫42。
圖像重構部43具有從k空間數據庫42取入k空間數據、通過實施包 括傅立葉變換(FT: Fourier transformation)的圖像重構處理來重構被檢體 P的圖像數據的功能；和將重構得到的圖像數據寫入到圖像數據庫44中的 功能。因此，在圖像數據庫44中，保存有在圖像重構部43中重構的圖像 數據。
圖像處理部45具有從圖像數據庫44取入圖像數據、進行必要的圖像 處理并生成顯示用的2維圖像數據的功能；和使顯示裝置34顯示所生成的 顯示用的圖像數據的功能。
接著，對磁共振成像裝置20的動作及作用進行說明。 這里，說明設定多個ROI并決定RF發送信號的振幅及相位以使ROI 間的信號強度的偏差成為最小的情況。對于決定RF發送信號的振幅及相位 以使單一的ROI內的信號強度的偏差成為最小的情況、以及決定RF發送信號的振幅及相位以便能夠得到均勻的Bl分布的情況，也能夠以同樣的流 程進行成像。
圖8是表示通過圖1所示的磁共振成像裝置20隨著基于RF發送信號 的相位及振幅的調節的B1勻場化而收集被檢體P的圖像數據時的順序的流 程圖，圖中對S賦與了數字的標號表示流程圖的各步驟。
首先，在步驟S1中，在計算機32的ROI設定部40A中以手動或自動 制作多個ROI。在自動制作ROI的情況下，執行預備掃描，通過后述的信 號處理及圖像重構處理得到圖像數據。并且，隨著圖像數據的信號強度的 閾值處理而提取用來設定ROI的區域。
接著，在步驟S2中，通過振幅相位設定部40B參照數據振幅相位平衡 數據庫46，判斷在數據振幅相位平衡數據庫46中是否保存有對應于被檢體 P的特征及ROI等攝影條件的適當的RF發送信號的相位及振幅。
接著，在數據振幅相位平衡數據庫46中沒有保存有適當的RF發送信 號的相位及振幅的情況下，在步驟S3中，執行改變了 RF發送信號的振幅 及相位的預備掃描。另外，在數據振幅相位平衡數據庫46中保存有適當的 RF發送信號的相位及振幅的情況下，在從輸入裝置33對振幅相位設定部 40B輸入了通過預備掃描計算適當的RF發送信號的相位及振幅的指示的 情況下，也在步驟S3中執行預備掃描。
因此，由攝影條件設定部40設定改變了 RF發送信號的振幅及相位的 預備掃描用的攝影條件。并且，按照設定的攝影條件進行數據收集。
艮P，預先將被檢體P設置在診視床37上，在由靜磁場電源26勵磁的 靜磁場用磁鐵21 (超導磁鐵)的攝像區域中形成靜磁場。此外，從勻場線 圈電源28對勻場線圈22供給電流，使形成在攝像區域中的靜磁場均勻化。
并且，如果從輸入裝置33對順序控制器控制部41賦與預備掃描的開 始指示，則順序控制器控制部41從攝影條件設定部40取得改變了 RF發送 信號的振幅及相位的攝影條件，并傳遞給順序控制器31。順序控制器31 通過按照從順序控制器控制部41接收到的攝影條件使梯度磁場電源27、發 送器29及接收器30驅動，在設置了被檢體P的攝像區域中形成梯度磁場， 并且使RF信號從RF線圈24產生。
具體而言，在順序控制器31的信號發生器31C中產生的RF信號被輸出給發送器29的90度信號分配器29A，在90度信號分配器29A中被分配 為I信號及Q信號。在振幅相位平衡器29B中按照來自振幅控制部31A及 相位控制部31B的控制信號調節I信號的振幅及相位。并且，I信號及Q 信號經由發送前級放大器29C、功率放大器29D、隔離器29E及收發切換 開關38A分別被從I信號收發通道38B及Q信號收發通道38C輸出給對應 的線圈元件24A、 24B。由此，從線圈元件24A、 24B朝向被檢體P發送振 幅及相位被調節后的RF發送信號。
因此，通過被檢體P的內部中的核磁共振產生的NMR信號被RF線圈 24的線圈元件24A、 24B接收，經由收發切換開關38A、 90度相位合成器 38D及接收前級放大器38F被傳遞給接收器30。接收器30從RF線圈24 接收NMR信號，執行所需的信號處理后，通過A/D變換，生成作為數字 數據的NMR信號的原始數據。接收器30將生成的原始數據傳遞給順序控 制器31。順序控制器31將原始數據傳遞給順序控制器控制部41，順序控 制器控制部41將原始數據作為k空間數據配置在形成于k空間數據庫42 中的k空間中。
接著，圖像重構部43從k空間數據庫42取入k空間數據來重構圖像 數據，將得到的圖像數據寫入到圖像數據庫44中。由此，在圖像數據庫44 中，保存有對應于不同的RF發送信號的振幅及相位的多個ROI各自的圖 像數據。
接著，在步驟S4中，計算機32的振幅相位設定部40B按照預先決定 的定義求出信號強度的代表值ROI間的偏差，作為表示ROI間的圖像數據 的信號強度的不均勻的指標。并且，基于對應于不同的RF發送信號的振幅 及相位的多個圖像數據的偏差，通過任意的探索方法計算偏差為最小的RF 發送信號的振幅及相位。
接著，在步驟S5中，振幅相位設定部40B將計算出的RF發送信號的 振幅及相位設定為成像掃描用的攝影條件。
另一方面，在步驟S2中，在判斷在數據振幅相位平衡數據庫46中保 存有對應于被檢體P的特征及ROI等攝影條件的適當的RF發送信號的相 位及振幅的情況下，在步驟S6中，振幅相位設定部40B將對應的適當的 RF發送信號的相位及振幅設定為成像掃描用的攝影條件。接著，在步驟S7中，利用設定為攝影條件的RF發送信號的相位及振 幅執行成像掃描。成像掃描的流程與預備掃描的流程是同樣的。
接著，進行步驟S8中的圖像重構處理。因此，在圖像數據庫44中， 保存有通過成像掃描收集到的、通過適當的RF發送信號的相位及振幅的調 節帶來的Bl勻場化而減小了 Bl不均勻性的影響的圖像數據。并且，圖像 處理部45從圖像數據庫44取入圖像數據，進行必要的圖像處理后生成顯 示用的2維圖像數據。進而，將生成的顯示用的圖像數據顯示在顯示裝置 34上。
艮P，以上那樣的磁共振成像裝置20是為了減小Bl不均勻性的影響而 使從RF線圈24發送的RF發送信號的振幅及相位變化的裝置。特別是， 在磁共振成像裝置20中，能夠設定所希望的單一或多個ROI。并且，例如 決定RF發送信號的振幅或相位以減小ROI內及域ROI間的數據的信號強 度的不均勻。或者決定RF發送信號的振幅或相位以便能夠得到更均勻的 B分布。
(效果)
因此，根據磁共振成像裝置20，作為信號強度的不均勻的修正對象的 區域的設定自由度提高，能夠改善有關Bl勻場化對象區域的操作性。此外， 能夠簡單地求出適合于被檢體P的特征等攝影條件的最優的RF發送信號 的振幅及相位，來進行B1勻場化。因此，能夠不使NMR信號劣化地從RF 線圈24對數據處理系統傳送NMR信號，能夠將Bl勻場化功能安裝在裝置 中。
(變形例)
另外，在上述實施方式中，將對應于各ROI的圖像數據的信號強度的 偏差作為不均勻的指標，但也可以將對應于各ROI的k空間數據的信號強 度的偏差作為不均勻的指標。
權利要求
1、一種磁共振成像裝置，其特征在于，具備攝影條件取得單元，取得能夠減小設定在被檢體內的至少1個關注區域中的數據的不均勻的高頻率發送信號的振幅及相位中的至少一方；以及成像單元，通過將上述振幅及相位中的至少一方作為攝影條件進行成像，來取得圖像數據。
2、 如權利要求1所述的磁共振成像裝置，其特征在于，還具備設定上 述至少l個關注區域的關注區域設定單元。
3、 如權利要求l所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述攝影條件 取得單元構成為，取得能夠減小多個關注區域間的數據的不均勻的上述高 頻率發送信號的振幅及相位中的至少一方。
4、 如權利要求1所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述攝影條件 取得單元構成為，根據通過使高頻率發送信號的振幅及相位中的至少一方變化來執行預備掃描而得到的數據，求出表示上述至少1個關注區域中的 數據的不均勻的指標，計算上述指標為最小的高頻率發送信號的振幅及相 位中的至少一方。
5、 如權利要求4所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述攝影條件 取得單元構成為，根據通過按照每個切片使高頻率發送信號的振幅及相位 中的至少一方變化的多切片攝影而得到的數據，求出表示上述至少1個關 注區域中的數據的不均勻的指標。
6、 如權利要求4所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述攝影條件 取得單元構成為，利用柵格探索法計算上述指標為最小的高頻率發送信號 的振幅及相位中的至少一方。
7、 如權利要求4所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述攝影條件 取得單元構成為，利用2分法計算上述指標為最小的高頻率發送信號的振 幅及相位中的至少一方。
8、 如權利要求1所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述攝影條件 取得單元構成為，具備按照包括被檢體的特征的每個攝影條件保存適當的 高頻率發送信號的振幅及相位中的至少一方的存儲單元，通過從上述存儲 單元讀取而取得與包括被檢體的特征的成像用的上述攝影條件相對應的適 當的高頻率發送信號的振幅及相位中的至少一方。
9、 如權利要求2所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述關注區域 設定單元構成為，在基于通過執行預備掃描而得到的圖像數據的信號值所 提取的區域內，按照預先決定的條件自動地設定多個關注區域。
10、 如權利要求2所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述關注區 域設定單元構成為，按照來自輸入裝置的信息，對多個關注區域進行可變 設定。
11、 如權利要求1所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述攝影條 件取得單元構成為，基于高頻率磁場分布，取得上述高頻率發送信號的振 幅及相位中的至少一方。
12、 如權利要求11所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述攝影條 件取得單元構成為，具備將與被檢體的體型、攝像部位及在高頻率發送信 號的發送中使用的線圈中的至少1方相對應的高頻率磁場分布、與適當的 高頻率發送信號的振幅及相位中的至少一方作為表或函數相關聯地進行保 存的存儲單元，基于上述表或上述函數，取得與上述成像中的上述被檢體 的體型、上述成像中的攝像部位及在上述成像中用于高頻率發送信號的發 送的上述線圈中的至少1方相對應的適當的高頻率發送信號的振幅及相位 中的至少一方。
13、 一種磁共振成像裝置，其特征在于，具備攝影條件取得單元，基于與被檢體的體型及在高頻率發送信號的發送 中使用的線圈中的至少一方相對應的高頻率磁場分布，取得能夠減小設定 在上述被檢體內的至少1個關注區域中的數據的不均勻的高頻率發送信號 的振幅及相位中的至少一方；以及成像單元，通過將上述振幅及相位中的至少一方作為攝影條件進行成 像，來取得圖像數據。
14、 一種磁共振成像方法，其特征在于，具有取得能夠減小設定在被檢體內的至少1個關注區域中的數據的不均勻 的高頻率發送信號的振幅及相位中的至少一方的步驟；以及通過將上述振幅及相位中的至少一方作為攝影條件進行成像，來取得 圖像數據的步驟。
15、 一種磁共振成像方法，其特征在于，具有基于與被檢體的體型及在高頻率發送信號的發送中使用的線圈中的至 少一方相對應的高頻率磁場分布，取得能夠減小設定在上述被檢體內的至 少1個關注區域中的數據的不均勻的高頻率發送信號的振幅及相位中的至 少一方的步驟；以及通過將上述振幅及相位中的至少一方作為攝影條件進行成像，來取得 圖像數據的步驟。
全文摘要
本發明目的是提供一種通過不取決于每個被檢體的特征而進行普遍的B1勻場化、從而能夠減小B1不均勻性的影響的磁共振成像裝置及磁共振成像方法。磁共振成像裝置具備攝影條件取得單元及成像單元。攝影條件取得單元取得能夠減小設定在被檢體內的至少1個關注區域中的數據的不均勻的高頻率發送信號的振幅及相位中的至少一方。成像單元通過將上述振幅及相位中的至少一方作為攝影條件進行成像，來取得圖像數據。
文檔編號A61B5/055GK101612042SQ200910140910
公開日2009年12月30日 申請日期2009年5月12日 優先權日2008年6月26日
發明者岡本和也, 塙政利, 安達公平 申請人:株式會社東芝;東芝醫療系統株式會社