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技術 磁気共鳴イメージング装置及びシム値設定方法

出願人 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー
発明者 別宮光洋安立直剛
出願日 2006年6月5日 (15年2ヶ月経過) 出願番号 2006-156426
公開日 2007年12月13日 (13年8ヶ月経過) 公開番号 2007-319615
状態 特許登録済
技術分野 マイクロ波、NMR等による材料の調査 磁気共鳴イメージング装置
主要キーワード 重み付け画像 空間位置情報 位置歪み 撮像空間内 シミング 位相画像 操作コンソール テンソル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年12月13日)のものです。
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図面 (8)

課題

スライス面がシステム座標系に対して斜めになっている場合でも最適なシム値を得ることができる磁気共鳴イメージング装置及びシム値設定方法を提供する。

解決手段

シム値算出面設定部321が、スライス面に直交する座標系x’y’z’における、スライス面と直交する面P1及びP2と、スライス面に平行な面P3とを設定し、シム値算出部323が、データ取得部322が取得したデータを基に、この座標系におけるこのスライス面に対するシム値を取得し、座標変換部324が、MRI装置1のシステムの座標系xyzに応じたシム値に変換する。

概要

背景

MRI装置は、被検体に磁場をかけ、検出したエコー信号を基に被検体の断層画像を得る。静磁場が均一でない場合には、これに起因する位相回転が生じ、偽像位置歪み等(アーティファクト)が発生してしまうので、正確に被検体の検査部位の内部構造を反映するために、静磁場を均一に保つ必要がある。

MRIでは、このようなアーチファクトを低減する上でシミング(静磁場均一化)が重要である。

概要

スライス面がシステム座標系に対して斜めになっている場合でも最適なシム値を得ることができる磁気共鳴イメージング装置及びシム値設定方法を提供する。シム値算出面設定部321が、スライス面に直交する座標系x’y’z’における、スライス面と直交する面P1及びP2と、スライス面に平行な面P3とを設定し、シム値算出部323が、データ取得部322が取得したデータを基に、この座標系におけるこのスライス面に対するシム値を取得し、座標変換部324が、MRI装置1のシステムの座標系xyzに応じたシム値に変換する。

目的

本発明は、上述した不利益を解消するために、スライス面がシステムの座標系に対して斜めになっている場合でも最適なシム値を得ることができるMRI装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

シミングを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、所望の断層画像を取得するためのスライス面を少なくとも1つ設定するスライス面設定部と、前記スライス面設定部が設定したスライス面に対するシミングのためのシム値を算出し設定するシム値設定部と、を有し、前記シム値設定部は、前記スライス面と直交する座標系におけるシム値を算出し、これを基に当該磁気共鳴イメージング装置全体の座標系であるシステム座標系におけるシム値を算出する磁気共鳴イメージング装置。

請求項2

前記シム値設定部は、前記スライス面と直交する座標系を設定し、当該座標系において前記スライス面と直交する面と前記スライス面に平行な面のうち少なくとも1つの面をシム値を算出するためのデータを取得する面として設定するシム値取得面設定部と、前記シム値取得面設定部が設定した面からシム値を算出するためのデータを取得するデータ取得部と、前記データ取得部が取得したデータを基に、前記シム値取得面設定部が設定した座標系におけるシム値を算出するシム値算出部と、前記シム値取得面設定部が設定した座標系から前記システムの座標系への変換方法を有し、前記シム値算出部が算出した前記シム値取得面設定部が設定した座標系におけるシム値を前記システムの座標系におけるシム値に変換する座標変換部とを有する請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項3

前記座標変換部は、前記シム値取得面設定部が設定した座標系から前記システムの座標系へ変換する回転テンソルによって前記シム値算出部が算出したシム値を変換する請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項4

前記シム値取得面設定部は、前記スライス面に直交する座標系における前記スライス面と直交する2面と前記スライス面に平行な1面とをシム値を算出するためのデータを取得するためのデータを取得する面として設定する請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項5

前記シム値取得面設定部は、前記スライス面に直交する座標系における前記スライス面と直交する複数の面と前記スライス面に平行な複数の面との全ての面をシム値を算出するためのデータを取得するためのデータを取得する面として設定する請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項6

前記シム値算出部は、前記シム値取得面設定部が設定した面内の、データ取得部がデータを取得した信号領域面積に応じて算出するシム値に重み付けを行う請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置。

請求項7

シミングを実行する磁気共鳴イメージング装置のシム値設定方法であって、所望の断層画像を取得するためのスライス面を少なくとも1つ設定する第1の工程と、前記第1の工程において設定された前記スライス面と直交する座標系におけるシム値を算出し、これを基に当該磁気共鳴イメージング装置全体の座標系であるシステム座標系におけるシム値を算出する第2の工程とを有するシム値設定方法。

請求項8

前記第2の工程は、前記第1の工程において設定された前記スライス面と直交する座標系を設定し、当該座標系において前記スライス面と直交する面と前記スライス面に平行な面のうち少なくとも1つの面をシム値を算出するためのデータを取得する面として設定する第3の工程と、前記前記第3の工程において設定された面からシム値を算出するためのデータを取得する第4の工程と、前記第4の工程において取得されたデータを基に、前記シム値取得面設定部が設定した座標系におけるシム値を算出する第5の工程と、前記前記第5の工程において設定された座標系におけるシム値を前記システムの座標系におけるシム値に変換する第6の工程とを有する請求項7に記載のシム値設定方法。

技術分野

0001

本発明は、シム値を算出してこれを基に静磁場の均一化処理を行う磁気共鳴イメージング装置及びシム値設定方法に関する。

背景技術

0002

MRI装置は、被検体に磁場をかけ、検出したエコー信号を基に被検体の断層画像を得る。静磁場が均一でない場合には、これに起因する位相回転が生じ、偽像位置歪み等(アーティファクト)が発生してしまうので、正確に被検体の検査部位の内部構造を反映するために、静磁場を均一に保つ必要がある。

0003

MRIでは、このようなアーチファクトを低減する上でシミング(静磁場均一化)が重要である。

発明が解決しようとする課題

0004

従来は、シミングを行う際、システム座標系(例えば座標系xyz)に基づいた各面(例えばx面、y面、z面)上をスキャンして得られたデータを基に、シミングを行うためのパラメータであるシム値を計算していた。しかし、この方法だと、スライス面(断層画像を含む面)がシステムの座標系に対して斜めになっている場合には、得られたシム値が最適のものでなく、うまく補正を行うことができない場合があった。

0005

本発明は、上述した不利益を解消するために、スライス面がシステムの座標系に対して斜めになっている場合でも最適なシム値を得ることができるMRI装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上述した目的を達成するために、第1の発明の磁気共鳴イメージング装置は、シミングを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、所望の断層画像を取得するためのスライス面を少なくとも1つ設定するスライス面設定部と、前記スライス面設定部が設定したスライス面に対するシミングのためのシム値を算出し設定するシム値設定部と、を有し、前記シム値設定部は、前記スライス面と直交する座標系におけるシム値を算出し、これを基に当該磁気共鳴イメージング装置全体の座標系であるシステム座標系におけるシム値を算出する。

0007

第2の発明のシム値設定法方法は、シミングを実行する磁気共鳴イメージング装置のシム値設定方法であって、所望の断層画像を取得するためのスライス面を少なくとも1つ設定する第1の工程と、前記第1の工程において設定された前記スライス面と直交する座標系におけるシム値を算出し、これを基に当該磁気共鳴イメージング装置全体の座標系であるシステム座標系におけるシム値を算出する第2の工程とを有する。

発明の効果

0008

本発明によれば、スライス面がシステムの座標系に対して斜めになっている場合でも最適なシム値を得ることができる磁気共鳴イメージング装置及びシム値設定方法を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明のMRI装置(磁気共鳴イメージング装置)1は、被検体にかかる静磁場の不均一性を補正するためのシミングを実行する際に、シム値を取得する対象となる部位の取り方に特徴を有する。
図1は、MRI装置1の構成を示す構成図である。

0010

図1に示すように、MRI装置1は、スキャン部2と、操作コンソール部3とを有する。
なお、図1に示す座標系xyzがMRI装置1の装置全体の座標系(システム座標系)である。

0011

スキャン部2について説明する。
スキャン部2は、図1に示すように、静磁場マグネット部21と、勾配コイル部22と、RFコイル部23と、テーブル部24とを有しており、静磁場が形成された撮像空間内において、被検体SUの撮影領域を励起するように被検体SUに電磁波を照射し、その被検体SUの撮影領域において発生する磁気共鳴信号を得るスキャンを実施する。

0012

スキャン部2の各構成要素について、順次、説明する。

0013

静磁場マグネット部21は、たとえば、一対の永久磁石により構成されており、被検体SUが収容される撮像空間に静磁場を形成する。ここでは、静磁場マグネット部21は、被検体SUの体軸方向に対して垂直な方向zに静磁場の方向が沿うように静磁場を形成する。なお、静磁場マグネット部21は、超伝導磁石により構成されていてもよい。

0014

勾配コイル部22は、静磁場が形成された撮像空間に勾配磁場を形成し、RFコイル部23が受信する磁気共鳴信号に空間位置情報を付加する。ここでは、勾配コイル部22は、x方向とy方向とz方向との3系統からなり、撮像条件に応じて、周波数エンコード方向位相エンコード方向スライス選択方向とのそれぞれに勾配磁場を形成する。具体的には、勾配コイル部22は、被検体SUのスライス選択方向に勾配磁場を印加し、RFコイル部23がRFパルスを送信することによって励起させる被検体SUのスライスを選択する。また、勾配コイル部22は、被検体SUの位相エンコード方向に勾配磁場を印加し、RFパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を位相エンコードする。そして、勾配コイル部22は、被検体SUの周波数エンコード方向に勾配磁場を印加し、RFパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を周波数エンコードする。

0015

このMRI装置1では、静磁場内の撮影領域の磁場均一化を1次シミングにより行う方式を採用しており、その1次シミングをx、y、z軸方向の勾配コイルを調節して行うようになっている。
ただし、本発明はこれには限定されず、静磁場マグネット部21にシミング専用のシムコイルを設け、このシムコイルに磁場均一化を行わせるように構成してもよい。

0016

RFコイル部23は、図1に示すように、被検体SUの撮像領域を囲むように配置される。RFコイル部23は、静磁場マグネット部21によって静磁場が形成される撮像空間内において、電磁波であるRFパルスを被検体SUに送信して高周波磁場を形成し、被検体SUの撮像領域におけるプロトンスピンを励起する。そして、RFコイル部23は、その励起された被検体SU内のプロトンから発生する電磁波を磁気共鳴信号(MR信号)として受信する。

0017

テーブル部24は、被検体SUを載置する台を有する。テーブル部24は、操作コンソール部3からの制御信号に基づいて、撮像空間の内部と外部との間を移動する。

0018

次に、操作コンソール部3について説明する。
操作コンソール部3は、図1に示すように、スライス面設定部31と、シム値設定部32と、画像生成部33と、操作部34と、表示部35と、記憶部36とを有する。

0019

操作コンソール部3の各構成要素について、順次、説明する。

0020

スライス面設定部31は、後述する操作部34を介した操作等に基づいて、被検体SUに対して取得した断層画像を含むスライス面を設定する。ここで、スライス面設定部31が設定するスライス面は複数であってもよい。

0021

シム値設定部32は、設定したスライス面に応じたシミングを行うためのパラメータ(シム値)を設定する。ここで、シミングとは、均一な静磁場の中に被検体SUを入れたために乱れた静磁場の撮影領域を均一に補正する処理である。
シム値設定部32は、スライス面設定部31が設定したスライス面に応じてシム値を算出するためのデータをとる面を設定するシム値算出面設定部321と、シム値算出面設定部321が設定した面に対してシム値を算出するシム値算出部323と、座標変換部324を有する。

0022

シム値算出面設定部321は、図2に示すように、スライス面に対して直交する座標系x’y’z’を設定する。
以下では、シム値算出面設定部321が、スライス面が座標系x’y’z’のz’x’面に平行になるように座標系を設定した場合について説明する。これは一例であり、本発明はこれには限定されず、シム値算出面設定部321が設定する座標系は、スライス面と直交する座標系であればよい。例えばスライス面がx’y’面と平行になるような座標系を設定しても良い。

0023

図2は、スライス面と、シム値算出面設定部321が設定する座標系x’y’z’との関係を示す図である。
次に、シム値算出面設定部321は、図3に示すように、スライス面に直交する面P1、P2を設定する。
図3は、P1及びP2の設定の仕方の一例を示す図である。
面P1は例えば、座標系x’y’z’におけるx’y’面に平行な面であり、面P2は座標系x’y’z’におけるy’z’面に平行な面である。
1つのスライス面に直交する座標系は複数考えられるが、シム値算出面設定部321が設定する座標系はそのいずれでも良い。また、スライス面に直交する面は複数考えられるが、1及びP2はそのいずれでも良いし、複数のP1及びP2を設定しても良い。本実施形態では一例として図3に示すようにP1及びP2を設定した場合について説明する。

0024

次に、シム値算出面設定部321は、図4に示すように、スライス面に平行な面P3を設定する。スライス面に平行な面は複数考えられるが、P3はそのいずれでも良いし、複数のP3を設定しても良い。本実施形態では一例として図4に示すようにP3を設定した場合について説明する。
図4は、P3の設定の仕方の一例を示す図である。

0025

データ取得部322は、シム値算出面設定部321が設定した面に対してシム値を算出するためのデータを得るための制御信号をスキャン部2に送信し、データを取得する。シミングは、シム値算出面設定部321が設定した面P1〜P3で実行される。

0026

シム値算出部323は、データ取得部322が面P1〜P3から得たデータを基に、シム値を算出する。
ここで、シム値算出部323は、データ取得部322が面P1〜P3から得たデータを基に算出したシム値に重み付け処理を行い、より詳細にシミングを行うことができるようにする。
以下、図5を参照しながら、シム値算出部323が行う重み付け処理について詳しく説明する。

0027

図5は、シム値算出部323が行う重み付け処理について説明するための図である。
図5(a)は、スライス面設定部31が設定したスライス面に対してデータ取得部322が取得したデータを基に作成されたオリジナルの画像である。
図5(b)は、図5(a)に示すオリジナル画像を所定のしきい値でフィルタリングして得たマスク画像である。所定のしきい値はここでは限定しない。得たい画像や検査部位によって任意に変えることができる。
図5(c)は、図5(a)に示すオリジナル画像と図5(b)に示すマスク画像との論理積をとることによって得られた重み付け画像である。
ここで、シム値算出部323は、図5(a)に示すオリジナル画像と少し時間をずらして取得したオリジナル画像と、時間をずらして取得したオリジナル画像にフィルタリング処理を行って得たマスク画像との論理積をとり、重み付け画像を更に作成する。
最後に、シム値算出部323は、時間をずらして取得した2つの重み付け画像の位相差をとって位相画像図5(d)を作成する。

0028

ここで、シミング用のデータを採取できる領域(以下信号領域図5(a)に示す白い部分)が図5に示すように複数に分かれてしまう(図5においては図5(d)に示すaとbの2箇所)場合には、それぞれの信号領域に対して面積比による重み付け処理を行う。
具体的には、図5(d)で得た位相画像において、信号領域aが図5(d)に示す位相画像全体に対してx%の面積を有し、領域bが図5(d)に示す位相画像全体に対してy%の面積を有していた場合に、
(領域aを基に得たシム値)×x/100+(領域bを基に得たシム値)×y/100
を算出し、これを図5(a)に示す画像の領域に対するシム値とする。
これにより、シム値算出部323は、シム値を算出するための信号領域を自動的に検出し、これにより最適なシム値を得ることができる。
なお、ここでシム値算出部323がシム値の算出を行う対象となる領域の設定方法について説明したが、本発明ではシム値算出部323がシム値の算出を行う方法については限定しないので、設定した領域からどのようにシム値を算出するかについては説明を省略する。シム値算出部323は、既存の技術を利用して設定した領域からシム値を算出する。

0029

ここで、上記のようにしてシム値算出部323が算出したシム値は、シム値算出面設定部321が設定した、スライス面に直交する座標系における値であり、(shim_x’,shim_y’,shim_z’)のように表される。このため、MRI装置1が実際にシミングを行う際にはMRI装置1のシステムの座標系におけるシム値を用いなければならないので、シム値算出部323が算出したシム値をシステムの座標系における値に変換する必要がある。
座標変換部324は、上述した理由によって、シム値算出部323が算出したx’y’z’座標系におけるシム値(shim_x’,shim_y’,shim_z’)を、MRI装置1のシステムの座標系であるxyz座標系におけるシム値(shim_x,shim_y,shim_z)に変換する。
変換方法は、例えば図6に示すように、x’y’z’座標系からxyz座標系へ変換するテンソルRを利用して変換する方法がある。この変換方法については本発明では限定しない。

0030

シム値設定部32は、座標変換部324が変換したシステムの座標系におけるシム値(shim_x,shim_y,shim_z)を基に、シミングを実行する。シミングを実行する方法については、本発明では限定しない。

0031

画像生成部33は、スライス面設定部31が設定したスライス面に対してシム値設定部32がシミングを行った後、スキャンを行う制御信号をスキャン部2に送信し、RFコイル部23からのMR信号を基に、MR画像を生成する。

0032

操作部34は、キーボードポインティングデバイスなどの操作デバイスにより構成されている。操作部34は、オペレータによって操作データが入力され、その操作データを各部に出力する。

0033

表示部35は、CRTなどの表示デバイスにより構成されており、表示画面に画像を表示する。たとえば、表示部35は、オペレータによって操作部34に操作データが入力される入力項目についての画像を表示画面に複数表示する。また、表示部35は、被検体SUからの磁気共鳴信号に基づいて生成される被検体SUのスライス画像についてのデータを画像生成部33から受け、表示画面にそのスライス画像を表示する。
記憶部36は、メモリにより構成されており、各種データを記憶している。記憶部36は、その記憶されたデータが必要に応じてアクセスされる。

0034

次に、本実施形態のMRI装置1のシム値算出時の動作について説明する。
図7は、MRI装置1のシム値算出時の動作例について説明するためのフローチャートである。
テップST1:
操作部34を介した操作等に応じて、スライス面設定部31がスライス面を設定する。
ステップST2:
シム値算出面設定部321が、ステップST1においてスライス面設定部31が設定したスライス面に直交する座標系x’y’z’を設定する。

0035

ステップST3:
シム値算出面設定部321は、ステップST2において設定した座標系x’y’z’における、スライス面と直交する面P1及びP2と、スライス面に平行な面P3とを設定する。
ステップST4:
データ取得部322は、ステップST3において設定された面P1〜P3におけるデータを取得する。

0036

ステップST5:
シム値算出部323は、ステップST4において取得されたデータを基に、この座標系におけるこのスライス面に対するシム値(shim_x’,shim_y’,shim_z’)を取得する。
ステップST6:
シム値算出部323は、信号領域の面積を基にステップST5において算出したシム値の重み付け処理を行う。

0037

ステップST7:
座標変換部324が、ステップST6において重み付け処理されたシム値(shim_x’,shim_y’,shim_z’)を、MRI装置1のシステムの座標系xyzに応じたシム値(shim_x,shim_y,shim_z)に変換する。
以上説明したように、本実施形態のMRI装置1によれば、システムの座標系によらない、設定したスライス面に直行する座標系においてデータを取得し、シム値算出部323がシム値を算出するので、そのスライス面に最適なシム値を算出することができる。
また、シム値算出部323は、スライス面に直行する座標系においてスライス面に直行する2平面と、スライス面に平行な1平面に対して得たデータを基にシム値を算出するので、より詳細なシム値を算出することができる。
また、シム値算出部323が、信号領域の面積による重み付けを行ったシム値を算出するので、より詳細なシム値を算出することができる。

0038

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、本発明の実施に際しては、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し様々な変更、コンビネーションサブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

0039

上述した各実施形態では、シム値算出面設定部321が設定した、1つのスライス面に直行する面P1、P2と、スライス面に平行な面P3とを基にデータを取得しシム値を算出しているが、本発明はこれには限定されない。P1〜P3のうち1枚のみを基にデータを取得しシム値を算出してもよいし、複数のスライス面に対して直行する複数の面及び、複数のスライス面に平行な面全てからデータを取得してシム値を算出するようにしてもよい。

図面の簡単な説明

0040

図1は、MRI装置1の構成を示す構成図である。
図2は、シム値算出面設定部321が設定するスライス面に対して直交した座標系x’y’z’を示す図である。
図3は、P1及びP2の設定の仕方の一例を示す図である。
図4は、P3の設定の仕方の一例を示す図である。
図5は、シム値算出部323が行う重み付け処理について説明するための図である。
図6は、座標変換部324が実行する座標変換の概念図である。
図7は、MRI装置1のシム値算出時の動作例について説明するためのフローチャートである。

符号の説明

0041

1…MRI装置、2…スキャン部、21…静磁場マグネット部、22…勾配コイル部、23…コイル部、24…テーブル部、3…操作コンソール部、31…スライス面設定部、32…シム値設定部、321…シム値算出面設定部、322…データ取得部、323…シム値算出部、324…座標変換部、33…画像生成部、34…操作部、35…表示部、36…記憶部

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