JP6118127B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴現象を利用して被検体の任意部位の断層像を得る磁気共鳴イメージング（以下、ＭＲＩという）技術に関し、特に傾斜磁場印加によって発生するＭＲＩ装置構造物の、振動に起因した振動誤差磁場の補償技術に関する。

ＭＲＩは、被検体に均一な静磁場を作用させた状態で、撮像する断層を特定する１軸方向のスライス選択傾斜磁場の印加とともに特定の基本周波数を持った高周波励起パルス（励起用ＲＦパルス）の照射を行い、得られたエコー信号を再構成することにより、所望の断層の画像データを得る。エコー信号は、スライス方向に互いに直交する２軸方向（位相方向、周波数方向）の傾斜磁場を印加しながら励起により発生する磁気共鳴信号（エコー信号）に２次元的な位置情報を付与して計測する。通常、２次元的な位置情報を付与する傾斜磁場を、それぞれ位相エンコード傾斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場と称する。これらのＲＦパルス、傾斜磁場を一定の規則に沿って時系列に並べたパルス列をパルスシーケンスと呼ぶ。

ＭＲＩ装置において傾斜磁場を発生させるために傾斜磁場コイルに電流を流すと、ローレンツ力が発生する。この力は、傾斜磁場コイルの周辺にある超伝導磁石などの構造物に伝わるため、傾斜磁場の印加を繰り返すと、その印加周期に合わせて周辺構造物が加振される。ＭＲＩ装置では、これが騒音や機械振動の原因となる。

周期的に傾斜磁場を印加するパルスシーケンスを用いて撮像を行う場合、一定の方向と一定の周期でＭＲＩ装置への加振が繰り返され、ＭＲＩ装置は振動する。その振動周期がＭＲＩ装置の固有振動特性と一致した場合、不良振動磁場が発生し、画像上にシェーディングなどのアーチファクトが発生する。機械振動によるアーチファクトは、画質に悪影響を与えるため、十分に抑制することが必要である。しかし、現在のＭＲＩ装置は原価を抑えるため、従来のように強固な固定を行わず、振動を許容して設計される傾向にある。そのため、この機械振動による画質劣化の低減が大いに必要となる。

機械振動対策としては、傾斜磁場コイルによる騒音を、パルスシーケンスの変更によって低減する技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２９１４８４号公報

特許文献１に開示の技術は、目的が騒音対策であるため、機械振動を低減するための配慮はなされていない。また、使用前に装置の固有振動数を実測し、この固有振動数で定まる周期（固有振動周期）に近い時間間隔での傾斜磁場パルスの反復印加を避けるよう、撮像パラメータを設定する手法も考えられるが、撮像条件設定の自由度が著しく低下する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＭＲＩ装置自体が共振する可能性を低減し、共振による振動の発生およびそれに伴うアーチファクトを抑え、画質を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明は、予め定めた撮像シーケンスにおいて、入力された撮像パラメータに基づき、周期的な傾斜磁場の印加間隔が、ＭＲＩ装置の固有振動周期に合致するか否かを判別する。そして、合致する場合、周期的に印加される傾斜磁場の印加間隔を、非周期的になるよう変更する。変更は、周期毎に異なる値を付与した変動値を各印加間隔に加えることにより実現する。

本発明によれば、ＭＲＩ装置自体が共振する可能性を低減し、共振による振動の発生およびそれに伴うアーチファクトを抑え、画質を向上させる。

本発明の実施形態のＭＲＩ装置のブロック図である。 本発明の実施形態のＦＳＥシーケンスを説明するための説明図である。 本発明の実施形態の制御部の機能ブロック図である。 本発明の実施形態の傾斜磁場印加間隔変更後のＦＳＥシーケンスを説明するための説明図である。 （ａ）は、本発明の実施形態の繰り返し時間変更の指示を受け付ける画面を説明する説明図であり、（ｂ）は、印加時間変更の指示を受け付けるための画面を説明するための説明図である。 本発明の実施形態の撮像シーケンス生成処理のフローチャートである。 本発明の実施形態のＳＳＦＰシーケンスを説明するための説明図である。 本発明の実施形態の傾斜磁場印加間隔変更後のＳＳＦＰシーケンスを説明するための説明図である。 本発明の実施形態のＥＰＩシーケンスを説明するための説明図である。 本発明の実施形態の傾斜磁場印加間隔変更後のＥＰＩシーケンスを説明するための説明図である。 本発明の実施形態の撮像シーケンス生成処理の他の例のフローチャートである。

以下、添付図面を用い、本発明を適用する実施形態について説明する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは、明示しない限り同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

最初に、本実施形態のＭＲＩ装置について説明する。図１は、本実施形態のＭＲＩ装置１００の全体構成を示すブロック図である。本実施形態のＭＲＩ装置１００は、ＮＭＲ現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図１に示すように、静磁場発生系１２０と、傾斜磁場印加部１３０と、高周波磁場印加部１５０と、信号取得部１６０と、制御部１７０と、シーケンサ１４０と、とを備える。

静磁場発生系１２０は、垂直磁場方式であれば、被検体１０１の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、体軸方向に、均一な静磁場を発生させるもので、被検体１０１の周りに配置される永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源を備える。

傾斜磁場印加部１３０は、被検体１０１が配置された静磁場空間に傾斜磁場パルスを印加する。傾斜磁場印加部１３０は、ＭＲＩ装置１００の座標系（装置座標系）であるＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル１３１と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源１３２とを備え、後述のシ−ケンサ１４０からの命令に従ってそれぞれの傾斜磁場コイル１３１の傾斜磁場電源１３２を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを印加する。

高周波磁場印加部１５０は、被検体１０１の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検体１０１に高周波磁場パルス（以下、「ＲＦパルス」と呼ぶ。）を印加するもので、高周波発振器（シンセサイザ）１５２と変調器１５３と高周波増幅器１５４と送信側の高周波コイル（送信コイル）１５１とを備える。高周波発振器１５２はＲＦパルスを生成し、シーケンサ１４０からの指令によるタイミングで出力する。変調器１５３は、出力されたＲＦパルスを振幅変調し、高周波増幅器１５４は、この振幅変調されたＲＦパルスを増幅し、被検体１０１に近接して配置された送信コイル１５１に供給する。送信コイル１５１は供給されたＲＦパルスを被検体１０１に印加する。

信号取得部１６０は、被検体１０１の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号（エコー信号、ＮＭＲ信号）を取得するもので、受信側の高周波コイル（受信コイル）１６１と信号増幅器１６２と直交位相検波器１６３と、Ａ／Ｄ変換器１６４とを備える。受信コイル１６１は、被検体１０１に近接して配置され、送信コイル１５１から照射された電磁波によって誘起された被検体１０１の応答のＮＭＲ信号を検出する。検出されたＮＭＲ信号は、信号増幅器１６２で増幅された後、シーケンサ１４０からの指令によるタイミングで直交位相検波器１６３により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがＡ／Ｄ変換器１６４でディジタル量に変換されて、制御部１７０に送られる。

シーケンサ１４０は、制御部１７０からの指示に従って、ＲＦパルスと傾斜磁場パルスとを印加する。具体的には、制御部１７０からの指示に従って、被検体１０１の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を高周波磁場印加部１５０、傾斜磁場印加部１３０、および信号取得部１６０に送信する。

制御部１７０は、ＭＲＩ装置１００全体の制御、各種データ処理等の演算、処理結果の表示及び保存等を行うもので、ＣＰＵ１７１と記憶装置１７２と表示装置１７３と入力装置１７４とを備える。本実施形態では、予め定めた撮像シーケンスに従って、傾斜磁場印加部、高周波磁場印加部、および信号取得部の動作を制御し、撮像を実現する。

記憶装置１７２は、ハードディスクなどの内部記憶装置と、外付けハードディスク、光ディスク、磁気ディスクなどの外部記憶装置とにより構成される。表示装置１７３は、ＣＲＴ、液晶などのディスプレイ装置である。入力装置１７４は、ＭＲＩ装置１００の各種制御情報や制御部１７０で行う処理の制御情報の入力のインタフェースであり、例えば、トラックボールまたはマウスとキーボードとを備える。入力装置１７４は、表示装置１７３に近接して配置される。操作者は、表示装置１７３を見ながら入力装置１７４を通してインタラクティブにＭＲＩ装置１００の各種処理に必要な指示、データを入力する。

ＣＰＵ１７１は、操作者が入力した指示に従って、記憶装置１７２に予め保持されるプログラムを実行することにより、ＭＲＩ装置１００の動作の制御、各種データ処理等の制御部１７０の各処理を実現する。例えば、信号取得部１６０からのデータが制御部１７０に入力されると、ＣＰＵ１７１は、信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体１０１の断層像を表示装置１７３に表示するとともに、記憶装置１７２に記憶する。

送信コイル１５１と傾斜磁場コイル１３１とは、被検体１０１が挿入される静磁場発生系１２０の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体１０１に対向して、水平磁場方式であれば被検体１０１を取り囲むようにして設置される。また、受信コイル１６１は、被検体１０１に対向して、或いは取り囲むように設置される。

現在、ＭＲＩ装置の撮像対象核種で、臨床で普及しているものは、被検体１０１の主たる構成物質である水素原子核（プロトン）である。ＭＲＩ装置１００では、プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または機能を、二次元もしくは三次元的に撮像する。

本実施形態では、制御部１７０は、パルスシーケンスと撮像パラメータとから撮像シーケンスを生成する。そして、生成した撮像シーケンスに従って、シーケンサ１４０に指示を与える。シーケンサ１４０は、制御部１７０からの指示に従って、各部を動作させる。

なお、パルスシーケンスは、前述のように、ＲＦパルス、傾斜磁場パルスを一定の規則に従って、時系列に並べたパルス列であり、予め制御部１７０に保持される。ユーザが入力装置１７４を介して入力した撮像パラメータに応じて、各パルスの印加強度、印加タイミングが決定される。

本実施形態では、傾斜磁場の印加間隔が周期的なパルスシーケンスを用いる撮像において、傾斜磁場の印加間隔の周期性を排除するよう撮像シーケンスを調整する。これにより、周期的な傾斜磁場の印加によって発生する、ＭＲＩ装置１００の構造物の振動に起因した不良振動磁場を低減する。

本実施形態では、周期性のあるパルスシーケンスの一例として、ＦＳＥ（Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）シーケンスを用いる場合を例にあげて説明する。ＦＳＥシーケンスは、ＭＲＩ撮像シーケンスの中で、使用頻度の高いもので、９０度パルスで励起した後に生じるスピンエコーを、１８０度励起パルスを反転させ、連続して複数回取得する計測を実現する。

図２は、ＦＳＥシーケンスのパルスシーケンス例である。本図に示すように、ＦＳＥシーケンス２００では、まず、撮像面内のスピンに高周波磁場を与える励起ＲＦパルス（９０度パルス）２０１とともに、スライス選択傾斜磁場パルス２１１を印加する。その後、スピンをスライス面内で反転するための反転ＲＦパルス（１８０度パルス）２０２を、印加間隔ＩＥＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｅｃｈｏ Ｔｉｍｅ）で、繰り返し印加する。そして、１８０度パルス２０２の印加毎に、スライスを選択するスライス選択傾斜磁場パルス２１１、位相エンコード傾斜磁場パルス２１２、および周波数エンコード傾斜磁場パルス２１３を印加し、サンプリングウインド２２２のタイミングで、エコー信号２２１を収集する。

ここで、ＦＳＥシーケンス２００では、１８０度パルスが、印加間隔ＩＥＴを維持しながら、周期的に印加される。これに伴い、スライス選択傾斜磁場パルス２１１、位相エンコード傾斜磁場パルス２１２、および周波数エンコード傾斜磁場パルス２１３の、各傾斜磁場が、周期的に印加される。

これらの傾斜磁場パルスの印加間隔（印加周期）が、ＭＲＩ装置１００の構造物の固有振動周期に合致する場合、機械振動が発生して不良振動磁場が誘発される。本実施形態では、これを避けるため、制御部１７０において、撮像シーケンスの調整を行う。

本実施形態では、上記ＦＳＥシーケンス２００において、各傾斜磁場パルス２１１、２１２、２１３の印加周期が、ＭＲＩ装置１００の固有振動周期に合致する場合、傾斜磁場パルス２１１、２１２、２１３の印加間隔が非周期的になるよう、撮像シーケンスを調整する。これを実現するため、本実施形態の制御部１７０は、図３に示すように、撮像シーケンス生成部７１０を備え、撮像シーケンス生成部７１０は、要否判別部７１１と、間隔変更部７１２と、撮像時間計算部７１３と、を備える。

撮像シーケンス生成部７１０は、ユーザが入力装置１７４を介して入力した撮像パラメータに従って、撮像シーケンスを生成する。本実施形態でユーザが設定する撮像パラメータには、使用するパルスシーケンス、ＴＲ（繰り返し時間）、ＴＥ（エコー時間）、ＩＥＴが含まれる。パルスシーケンスは、上述のように、撮影腫に応じて、傾斜磁場パルスとＲＦパルスとの印加順などを定めたものである。撮像シーケンス生成部７１０は、これらを用いて撮像シーケンスを生成する。なお、各撮像パラメータは、必ずしも全てユーザが入力する必要はない。例えば、予め初期値が記憶装置１７２に格納されていてもよい。

要否判別部７１１は、ユーザが設定した撮像パラメータを用いて生成した撮像シーケンスにおいて、傾斜磁場パルスの印加の時間間隔（印加間隔；印加周期）の変更が必要であるか否かを判別する。変更の要否は、生成した撮像シーケンスにおける、傾斜磁場パルスの印加周期と、ＭＲＩ装置１００の固有振動周期との関係により決定する。両者が等しい場合、共振する可能性が高いため、変更要と判別する。なお、ＭＲＩ装置１００の固有振動数、または、固有振動周期は、予め実測され、記憶装置１７２に保持される。本実施形態では、要否判別部７１１は、撮像パラメータとして入力されたＩＥＴから、傾斜磁場印加周期を算出し、上記判別を行う。

間隔変更部７１２は、要否判別部７１１が、変更要と判別した場合、傾斜磁場パルスの印加間隔を、非周期的に変化させる。例えば、各印加間隔を不等間隔にする。本実施形態では、ＩＥＴそれぞれに、異なる追加時間を追加することにより、不等間隔にする。追加時間は、例えば、予め定めた固定の変動幅Δｔに、所定の規則に従って変化する値を乗算したものとする。

本実施形態では、例えば、ｎ番目（ｎは自然数）のＩＥＴの長さＩＥＴ（ｎ）が、以下の式（１）で表されるよう、ＩＥＴを変化させる。
ＩＥＴ（ｎ）＝ＩＥＴ_０＋Δｔ×（ｎ−１）・・・・（１）

ここで、ＩＥＴ_０は、ユーザが撮像パラメータとして入力した、または、予め記憶装置１７２に保持される、ＩＥＴの初期値である。変動幅Δｔは、予め定められ、記憶装置１７２に保持される。このとき、変動幅Δｔは、画質に影響を与えない程度で、さらに、変化後のＩＥＴを使用しても元の繰り返し時間ＴＲ内に収まるか、ＴＲを増大させたとしても撮像時間に大きく影響しない程度とする。

具体的には、変動幅Δｔは、例えば、ＩＥＴの数％の長さとする。ＦＳＥシーケンスでは、ＩＥＴは、１０ｍｓｅｃのオーダである。このため、本実施形態では、変動幅Δｔは、例えば、μｓｅｃのオーダの任意の値とする。なお、変動幅Δｔは、操作者が指定するよう構成してもよい。

また、上記式（１）では、変動幅Δｔに乗算する値として、（ｎ−１）を用い、ｎが増えるにつれて、ＩＥＴ（ｎ）が大きくなるよう設定しているが、これに限られない。例えば、ｎが増えるにつれて、ＩＥＴ（ｎ）が小さくなるよう、乗算する値を決定してもよい。さらに、ＩＥＴ（ｎ）がランダムに変化するよう、乗算する値に乱数を用いてもよい。

間隔変更部７１２により、ＩＥＴを変更後のＦＳＥシーケンス２００ａを、図４に示す。本図に示すように、１８０度パルス２０２の印加間隔は、変動幅Δｔずつ大きくなる。従って、各傾斜磁場パルスの印加間隔は、非周期的となる。なお、変更後のＦＳＥシーケンス２００ａにおいても、９０度パルス２０１の印加から、１８０度パルス２０２の印加までの時間２５１ａと、１８０度パルス２０２の印加から、エコーピークまでの時間２５１ｂとは等しくする。また、エコーピークから次の１８０度パルス２０２の印加までの時間２５２ａと、この１８０度パルス２０２の印加から次のエコーピークまでの時間２５２ｂとは等しくする。以下同様に、期間２５３ａと２５３ｂとも等しくする。

撮像時間計算部７１３は、間隔変更部７１２が決定した印加間隔で、傾斜磁場パルスを印加する場合の、１ＴＲ内で必要とする最小の時間を計算する。１ＴＲ内で必要とする最小の時間は、１ＴＲ内での総撮像時間である。これを計算し、撮像パラメータとして設定された繰り返し時間内に納まるか否かを判別する。そして、越える場合、ユーザにその旨通知するメッセージを表示装置１７３に表示する。このとき、撮像時間計算部７１３は、合わせて、承認の可否を受け付ける。

なお、このとき、表示される画面５１０の一例を図５（ａ）に示す。本図に示すように、表示画面５１０は、メッセージ表示領域５１１と、承認する意思を受け付けるＯＫボタン５１２と、否認の意思を受け付けるＮＧボタン５１３とを備える。

なお、ユーザから承認の意思を受け付けた場合、撮像シーケンス生成部７１０は、撮像シーケンスに設定された繰り返し時間を、変更後の印加間隔が納まる最小の繰り返し時間に置き換え、撮像シーケンスを生成する。一方、ユーザから非承認の意思を受け付けた場合、変動幅Δｔを変更し、間隔変更部７１２に、変更後の変動幅を用い、再度印加間隔を設定し直させる。なお、変動幅Δｔの変更は、例えば、元の変動幅Δｔを、予め定めた幅ｔ_１だけ短くした、Δｔ_１（Δｔ_１＝Δｔ−ｔ_１）とする。時間ｔ_１は、変動幅Δｔに比べ、非常に小さい値（Δｔ≫ｔ_１）とする。

なお、上記メッセージの表示およびユーザからの指示の受け付けは、無しであってもよい。すなわち、撮像時間計算部７１３は、上記撮像時間の計算後、設定されたＴＲ内に収まるか否かを判別し、越える場合、自動的に設定されたＴＲを、計算された最小の繰り返し時間に置き換えるよう構成してもよい。あるいは、自動的に、設定されたＴＲに収まるまで、変動幅Δｔを、順次変化させてもよい。

以上の各部の機能を用いた、本実施形態の撮像シーケンス生成部７１０による、撮像シーケンス生成処理の流れを説明する。図６は、本実施形態の撮像シーケンス生成処理の処理フローである。ここでは、間隔変更後、当初設定されたＴＲに納まるまで、変動幅Δｔを自動的に低減させる場合を例にあげて説明する。

撮像シーケンス生成部７１０は、ユーザからの撮像パラメータの入力を受け付け、設定する（ステップＳ１１０１）。そして、撮像シーケンス生成部７１０は、入力された撮像パラメータに従って、撮像シーケンスを生成する（ステップＳ１１０２）。なお、ユーザが入力した撮像パラメータを用いて生成した撮像シーケンスを初期撮像シーケンスと呼ぶ。

要否判別部７１１は、上記手法で、印加間隔の変更の要否を判別する（ステップＳ１１０３）。要と判別された場合、間隔変更部７１２は、上記手法で、傾斜磁場パルスの印加間隔を、非周期的に変化させる（ステップＳ１１０４）。撮像にＦＳＥシーケンス２００を用いる本実施形態では、各ＩＥＴを変化させる。

そして、撮像時間計算部７１３は、ステップＳ１１０４で変化させた印加間隔で撮像シーケンスを生成した場合の、１つの繰り返し時間ＴＲで必要とする最小の時間（１ＴＲ内の総撮像時間）を計算する（ステップＳ１１０５）。そして、撮像シーケンス生成部７１０は、計算結果が、ステップＳ１１０１で設定した繰り返し時間ＴＲ内に納まるか、否かを判別する（ステップＳ１１０６）。

ステップＳ１１０６において、納まらないと判別された場合は、撮像シーケンス生成部７１０は、変動幅Δｔを、予め定めた時間ｔ_１だけ小さくするよう調整し（ステップＳ１１０７）、ステップＳ１１０４へ移行する。

なお、ステップＳ１１０６において、納まる場合、撮像シーケンス生成部７１０は、初期撮像シーケンスの傾斜磁場パルスの印加間隔を、ステップＳ１１０４で算出した印加間隔に置き換え、撮像に用いる撮像シーケンスを決定する（ステップＳ１１０９）。

なお、ステップＳ１１０３で、変更不要と判別された場合は、そのまま、ステップＳ１１０９へ移行し、初期撮像シーケンスを撮像シーケンスとする。

なお、本実施形態では、ユーザが設定した撮像パラメータに従って得られる、傾斜磁場パルスの印加周期が、ＭＲＩ装置１００の固有振動周期になる場合、自動的に、傾斜磁場パルスの印加間隔を非周期的に調整するよう構成しているが、これに限られない。例えば、上記ステップＳ１１０３で、要否判別部７１１が変更要と判別した場合、その旨をユーザに通知し、ユーザから変更の要否の入力を受け付けるよう構成してもよい。この場合は、たとえ、要否判別部７１１が変更要と判別した場合であっても、ユーザが変更要と判断しない限り、傾斜磁場パルスの印加間隔の変更は行わない。

例えば、変更要である旨ユーザに通知する際、変動幅Δｔに用いる値を入力させるよう構成する。そして、変動幅Δｔに何らかの値が入力された場合、撮像シーケンス生成部７１０は、ユーザから変更の承認を受け付けたものと判断し、間隔変更部７１２に、印加間隔を変更させる。

また、変更が必要であることをユーザに通知する際、撮像パラメータの再入力も可能としてもよい。ユーザは、傾斜磁場パルスの印加間隔が、ＭＲＩ装置１００の固有振動周期とならないよう、ＩＥＴを再設定する。

この場合、ユーザに提示される表示画面５２０の一例を図５（ｂ）に示す。本図に示すように、表示画面５２０は、ユーザに傾斜磁場パルスの印加間隔の変更が必要であることを通知するメッセージを表示するメッセージ表示領域５２１と、自動変更の指示を受け付ける変更ボタン５２２と、自動的に変更は行わず、パラメータを再入力する指示を受け付ける再入力ボタン５２３と、を備える。

変更ボタン５２２の押下を受け付けると、撮像シーケンス生成部７１０は、間隔変更部７１２に、上記手法で印加間隔を変更させる。一方、再入力ボタン５２３の押下を受け付けると、撮像シーケンス生成部７１０は、撮像パラメータ入力画面を表示装置１７３に表示し、ユーザからのパラメータの入力を待つ。

また、撮像パラメータの入力時に、自動的に傾斜磁場パルスの印加間隔の変更を行うか否かの指示を受け付けるよう構成してもよい。例えば、撮像パラメータの１つとして、変動幅Δｔをユーザに入力させる。ユーザが変動幅として所定の値を入力した場合、傾斜磁場パルスの印加間隔がＭＲＩ装置１００の固有振動周期に合致する場合、自動的に傾斜磁場パルスの印加間隔の変更を行う。

以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置は、被検体が配置された静磁場空間に傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場印加部１３０と、前記被検体へ高周波磁場パルスを印加する高周波磁場印加部１５０と、前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を取得する信号取得部１６０と、取得した信号から画像を再構成する再構成部と、撮像シーケンスに従って、傾斜磁場印加部１３０、高周波磁場印加部１５０および信号取得部１６０の動作を制御する制御部１７０と、を備える磁気共鳴イメージング装置１００であって、前記制御部１７０は、前記傾斜磁場パルスと前記高周波磁場パルスとの印加順を定めたパルスシーケンスと撮像パラメータとを用いて前記撮像シーケンスを生成する撮像シーケンス生成部７１０を備え、前記撮像シーケンス生成部７１０は、前記撮像シーケンス内の前記傾斜磁場パルスの印加間隔が非周期的になるよう変更する間隔変更部７１２を備える。

前記間隔変更部７１２は、各印加間隔に、少なくとも１つは異なる追加時間をそれぞれ追加することにより、前記変更を実現してもよい。
前記追加時間は、予め定めた固定時間に、所定の規則に従って変化する値を乗算したものであってもよい。

前記撮像シーケンス生成部７１０は、前記撮像パラメータと予め保持するパルスシーケンスとから生成した前記撮像シーケンスにおいて、前記傾斜磁場パルスの印加間隔の変更の要否を判別する要否判別部７１１をさらに備え、前記要否判別部７１１は、前記印加間隔が、前記磁気共鳴イメージング装置の固有振動周期に合致する場合、変更要と判別し、前記間隔変更部７１２は、前記要否判別部７１１の判別結果が変更要である場合のみ、前記印加間隔を変更してもよい。
また、前記撮像シーケンス生成部７１０は、前記間隔変更部７１２が変更後の印加間隔を用いた場合の、各繰り返し時間が必要とする最小の時間を計算する撮像時間計算部７１３をさらに備え、前記計算した最小の時間が、撮像パラメータとして入力された繰り返し時間を越える場合、前記撮像シーケンスの繰り返し時間を、前記最小の時間に置き換えてもよい。
前記撮像シーケンス生成部７１０は、前記計算した最小の時間が、撮像パラメータとして入力された繰り返し時間を越える場合、前記置き換えに先立ち、当該計算結果をユーザに提示し、変更の可否を受け付け、変更可の指示を受け付けた場合のみ、前記撮像シーケンスの繰り返し時間を、前記最小の時間に置き換えてもよい。

このように、本実施形態によれば、撮像シーケンスにおいて、傾斜磁場パルスの印加間隔を非周期的に設定する。そして、この傾斜磁場パルスの印加間隔の非周期的な設定を、撮像シーケンスの、傾斜磁場パルスの印加間隔を変更することにより実現する。例えば、ＦＳＥシーケンスを用いる場合、ＩＥＴを変化させることにより、実現する。

このように、本実施形態では、傾斜磁場パルスの印加間隔を非周期的にし、傾斜磁場パルスの印加によるＭＲＩ装置１００との共振現象を抑える。すなわち、本実施形態では、機械振動の伝達抑制でなく、撮像シーケンス中の傾斜磁場パルスの印加間隔を、周期性を持たないよう制御することにより、ＭＲＩ装置１００の機械振動自体を低減する。これにより、機械振動の発生によるアーチファクトを低減し、画質劣化を抑える。

また、本実施形態によれば、上述のように、これを、制御部１７０の処理プログラムの変更により実現するため、部品点数の増大等が発生しない。また、基本的には、ユーザが設定した撮像パラメータに基づき、自動的に変更処理を行うため、ユーザに撮像パラメータ設定時の制約を与えることもない。

さらに、傾斜磁場パルス印加間隔の変更量を、元の間隔の数％のオーダとしている。このため、傾斜磁場パルスの印加間隔の変更は、画質に影響を与えない。また、ＴＲに影響を与えることも少なく、総撮像時間に影響も少ない。

すなわち、本実施形態によれば、画像のコントラストに影響を与えることなく、傾斜磁場パルスの周期的な印加を防ぐことができ、機械振動による不良磁場の影響を回避できる。また、シーケンス変更により機械振動の低減を実現するため、追加部品が不要となる。従って、ＭＲＩ装置１００の設計における原価低減の面でも大きな効果が得られる。

さらに、ＩＥＴの変更を内部的に自動で処理する場合、ユーザに煩わしい作業を行わせることなく、不良磁場による影響のない画像を取得できる。従って、ユーザへの負担も大幅に軽減できる。

なお、上記実施形態では、傾斜磁場パルスの印加間隔が、周期的であるパルスシーケンスとして、ＦＳＥシーケンス２００を用いる場合を例にあげて説明したが、傾斜磁場パルスの印加間隔が周期的であるパルスシーケンスは、これに限られない。例えば、ＳＳＦＰ（ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｆｒｅｅ ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）シーケンス、ＥＰＩ（ｅｃｈｏ ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）シーケンスであってもよい。これらは、傾斜磁場パルスの印加間隔が周期的なシーケンス群の中で、静磁場の均一性に敏感なシーケンスである。

図７は、典型的なＳＳＦＰシーケンス３００の、パルスシーケンスである。本図に示すように、ＳＳＦＰシーケンス３００は、スライス選択傾斜磁場パルス３１１とともに、第一の励起パルス３０１を印加後、第二の励起パルス３０２を、印加間隔ＴＲで繰り返し印加する。そして、第二の励起パルス３０２の印加毎に、スライスを選択するスライス選択傾斜磁場パルス３１１、位相エンコード傾斜磁場パルス３１２、および周波数エンコード傾斜磁場パルス３１３を印加し、サンプリングウインド３２２のタイミングで、エコー信号３２１を収集する。

このとき、第一の励起パルス３０１のフリップアングルＦＡをαとすると、第二の励起パルス３０２のＦＡは、２αに設定される。そして、サンプリングウインド３２２は、ＴＲ／２を中心に設定される。また、スライス選択傾斜磁場パルス３１１、位相エンコード傾斜磁場パルス３１２、および周波数エンコード傾斜磁場パルス３１３は、ＴＲ／２を中心として対称に、１ＴＲ間に２回、それぞれ印加される。

ＳＳＦＰシーケンス３００は、定常状態撮像シーケンスであり、図７に示すように、ＴＲ内（ＲＦ間）の各傾斜磁場パルスの印加が、ＴＲ／２を中心として対称である。これにより、傾斜磁場パルスの印加が周期的となり、その周期が、ＭＲＩ装置１００の固有振動周期に合致すると、機械振動による不良磁場が誘発される。

撮像に用いるパルスシーケンスがＳＳＦＰシーケンス３００である場合、要否判別部７１１は、ＴＲにより定まる傾斜磁場パルスの印加周期が、ＭＲＩ装置１００の固有振動周期となるか否かにより、変更の要否を判別する。

間隔変更部７１２は、ＴＲの長さを変更し、傾斜磁場パルスの印加間隔を非周期とする。ＴＲの長さの変更は、上記ＦＳＥシーケンスのＩＥＴの変更と同様とする。変更に用いる変動幅Δｔは、撮像画像のコントラストに影響を与えない程度とする。

また、撮像に用いるシーケンスが、ＳＳＦＰシーケンス３００の場合、撮像時間計算部７１３は、間隔変更部７１２が決定した各ＴＲと、その合計（総撮像時間）とをユーザに提示する。そして、ユーザから承認された場合、撮像シーケンス生成部７１０は、変更後のＴＲを用い、撮像シーケンスを生成する。このとき、総撮像時間算出後、ＴＲの再設定が可能なよう構成してもよい。

傾斜磁場パルスの印加間隔を変更後のＳＳＦＰシーケンス３００ａの一例を図８に示す。変更後も、各変更後のＴＲ内で、サンプリングウインド３２２は、中心に設定される。すなわち、本図において、期間３５１ａと３５１ｂ、３５２ａと３５２ｂ、３５３ａと３５３ｂとは、それぞれ等しく設定する。また、スライス選択傾斜磁場パルス３１１、位相エンコード傾斜磁場パルス３１２、および周波数エンコード傾斜磁場パルス３１３は、調整後のＴＲの中心を基準として対称に、それぞれ印加される。

なお、ＳＳＦＰシーケンス３００を用いる場合、撮像時間計算部７１３はなくてもよい。すなわち、間隔変更部７１２がＴＲの長さを変更後、そのまま撮像シーケンス生成部７１０が変更後のＴＲを用いて撮像シーケンスを生成するよう構成してもよい。

図９は、典型的なＥＰＩシーケンス４００のパルスシーケンスである。本図に示すように、ＥＰＩシーケンス４００は、１回の励起パルス（９０度パルス）による励起の後、傾斜磁場を高速に反転させることにより、ｋ空間の充填に必要なエコー信号を全て収集する超高速撮像法である。

具体的には、スライス選択傾斜磁場パルス４１１とともに、励起パルス（９０度パルス）４０１を印加後、反転パルス（１８０度パルス）４０２を印加する。そして、ブリップ傾斜磁場パルス４１２と読み取り傾斜磁場パルス４１３との印加を繰り返しながら、ＩＥＴ間隔で、サンプリングウインド４２２が設定され、エコー信号４２１を収集する。

さらに、このＥＰＩシーケンス４００を、拡散強調撮像に使用する場合、１８０度パルス４０２の前後に、ＭＰＧ（Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｒｏｂｉｎｇ Ｇｒａｄｉｅｎｔ）パルス４３１と呼ばれる傾斜磁場パルスが印加される。

ＥＰＩシーケンス４００では、読み取り傾斜磁場パルス４１３と、ブリップ傾斜磁場パルス４１２とが周期的に繰り返し印加される。これにより、傾斜磁場パルスの印加が周期的となり、その周期が、ＭＲＩ装置１００の固有振動周期に合致すると、機械振動による不良磁場が誘発される。

撮像に用いるパルスシーケンスが、ＥＰＩシーケンス４００である場合、要否判別部７１１は、上記ＦＳＥシーケンス２００である場合と同様に、ＩＥＴにより定まる期間が、ＭＲＩ装置１００の固有振動周期となるか否かを判別する。

間隔変更部７１２、撮像時間計算部７１３、撮像シーケンス生成部７１０の各処理は、ＦＳＥシーケンス２００である場合と同様である。図１０に、傾斜磁場パルス印加間隔変更後のＥＰＩシーケンス４００ａの例を示す。

さらに、拡散強調撮像に使用する場合、ＭＰＧパルス４３１の印加も、周期的となる。ＭＰＧパルスは、ＴＲ間隔で繰り返し印加される。従って、ＴＲにより定まるその印加周期が、ＭＲＩ装置１００の固有振動周期に合致すると、機械振動による不良磁場が誘発される。

この場合、要否判別部７１１、間隔変更部７１２、撮像時間計算部７１３の各処理は、ＳＳＦＰシーケンス３００の場合と同様である。

ＥＰＩシーケンスを拡散強調撮像に使用する場合の、撮像シーケンス生成部による撮像シーケンス生成処理の流れを図１１に示す。本図に示すように、撮像シーケンス生成部は、まず、上記ＦＳＥシーケンスを用いる場合と同様、必要に応じてＩＥＴを変更し、ＩＥＴ間に印加される傾斜磁場パルス４１２、４１３の印加間隔を非周期的とする（ステップＳ１１０１〜ステップＳ１１０７）。

その後、ステップＳ１１０７までの処理で決定した繰り返し時間ＴＲが、ＭＲＩ装置１００の固有振動周期に合致するか否かに応じて、ＴＲの変更が必要であるか否かを判別する（ステップＳ１２０１）。判別は、要否判別部７１１に行わせる。

そして、変更が必要な場合のみ、上記手法でＴＲも変更し、変更後のＴＲを用い、撮像シーケンスとする（ステップＳ１２０３）。一方、変更が不要の場合は、ステップＳ１１０６までで決定した値を用い、撮像シーケンスとする。

以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明はこれらに限定されるものではない。

１００：ＭＲＩ装置、１０１：被検体、１２０：静磁場発生系、１３０：傾斜磁場印加部、１３１：傾斜磁場コイル、１３２：傾斜磁場電源、１４０：シーケンサ、１５０：高周波磁場印加部、１５１：送信コイル、１５２：高周波発振器、１５３：変調器、１５４：高周波増幅器、１６０：信号取得部、１６１：受信コイル、１６２：信号増幅器、１６３：直交位相検波器、１６４：Ａ／Ｄ変換器、１７０：制御部、１７１：ＣＰＵ、１７２：記憶装置、１７３：表示装置、１７４：入力装置、２００：ＦＳＥシーケンス、２００ａ：ＦＳＥシーケンス、２０１：９０度パルス、２０２：１８０度パルス、２１１：スライス選択傾斜磁場パルス、２１２：位相エンコード傾斜磁場パルス、２１３：周波数エンコード傾斜磁場パルス、２２１：エコー信号、２２２：サンプリングウインド、２５１ａ：時間、２５１ｂ：時間、２５２ａ：時間、２５２ｂ：時間、２５３ａ：時間、２５３ｂ：時間、３００：ＳＳＦＰシーケンス、３００ａ：ＳＳＦＰシーケンス、３０１：第一の励起パルス、３０２：第二の励起パルス、３１１：スライス選択傾斜磁場パルス、３１２：位相エンコード傾斜磁場パルス、３１３：周波数エンコード傾斜磁場パルス、３２１：エコー信号、３２２：サンプリングウインド、３５１ａ：期間、３５１ｂ：期間、３５２ａ：期間、３５２ｂ：期間、３５３ａ：期間、３５３ｂ：期間、４００：ＥＰＩシーケンス、４００ａ：ＥＰＩシーケンス、４０１：９０度パルス、４０２：１８０度パルス、４１１：スライス選択傾斜磁場パルス、４１２：ブリップ傾斜磁場パルス、４１３：読み取り傾斜磁場パルス、４２１：エコー信号、４２２：サンプリングウインド、４３１：ＭＰＧパルス、５１０：表示画面、５１１：メッセージ表示領域、５１２：ＯＫボタン、５１３：ＮＧボタン、５２０：表示画面、５２１：メッセージ表示領域、５２２：変更ボタン、５２３：再入力ボタン、７１０：撮像シーケンス生成部、７１１：要否判別部、７１２：間隔変更部、７１３：撮像時間計算部

Claims (8)

1. 被検体が配置された静磁場空間に複数の傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場印加部と、
   前記被検体へ高周波磁場パルスを印加する高周波磁場印加部と、
   前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を取得する信号取得部と、
   取得した信号から画像を再構成する再構成部と、
   撮像シーケンスに従って、前記傾斜磁場印加部、前記高周波磁場印加部および前記信号取得部の動作を制御する制御部と、
   前記傾斜磁場パルスと前記高周波磁場パルスとの印加順を定めたパルスシーケンスと撮像パラメータとを用いて前記撮像シーケンスを生成する撮像シーケンス生成部と、を備え、
   前記撮像シーケンス生成部は、前記撮像シーケンス内の前記傾斜磁場パルスの印加間隔が非周期的になるよう変更する間隔変更部と、前記撮像パラメータと予め保持する前記パルスシーケンスとを用いて生成した前記撮像シーケンスに対し、前記傾斜磁場パルスの印加間隔の変更の要否を判別する要否判別部とを備え、
   前記要否判別部は、前記印加間隔が、前記磁気共鳴イメージング装置の固有振動周期に合致する場合、変更要と判別し、
   前記間隔変更部は、前記要否判別部の判別結果が変更要である場合のみ、前記印加間隔を変更すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 被検体が配置された静磁場空間に複数の傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場印加部と、
   前記被検体へ高周波磁場パルスを印加する高周波磁場印加部と、
   前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を取得する信号取得部と、
   取得した信号から画像を再構成する再構成部と、
   撮像シーケンスに従って、前記傾斜磁場印加部、前記高周波磁場印加部および前記信号取得部の動作を制御する制御部と、
   前記傾斜磁場パルスと前記高周波磁場パルスとの印加順を定めたパルスシーケンスと撮像パラメータとを用いて前記撮像シーケンスを生成する撮像シーケンス生成部と、を備え、
   前記撮像シーケンス生成部は、前記撮像シーケンス内の前記傾斜磁場パルスの印加間隔が非周期的になるよう変更する間隔変更部と、前記間隔変更部が変更後の印加間隔を用いた場合の、前記撮像シーケンスの繰り返し時間（ＴＲ）に必要な最小の時間を計算する撮像時間計算部とを備え、前記計算した最小の時間が、前記撮像パラメータとして入力された繰り返し時間（ＴＲ）を越える場合、前記撮像シーケンスの繰り返し時間を、前記最小の時間に置き換えること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 被検体が配置された静磁場空間に複数の傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場印加部と、
   前記被検体へ高周波磁場パルスを印加する高周波磁場印加部と、
   前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を取得する信号取得部と、
   取得した信号から画像を再構成する再構成部と、
   撮像シーケンスに従って、前記傾斜磁場印加部、前記高周波磁場印加部および前記信号取得部の動作を制御する制御部と、
   前記傾斜磁場パルスと前記高周波磁場パルスとの印加順を定めたパルスシーケンスと撮像パラメータとを用いて前記撮像シーケンスを生成する撮像シーケンス生成部と、を備え、
   前記撮像シーケンス生成部は、前記撮像シーケンス内の前記傾斜磁場パルスの印加間隔が非周期的になるよう変更する間隔変更部を備え、
   前記パルスシーケンスは、スライス選択傾斜磁場パルスを印加しながら励起パルスを繰り返し時間（ＴＲ）で繰り返し印加するＳＳＦＰシーケンスであり、
   前記間隔変更部は、前記繰り返し時間を変更することにより、前記印加間隔を変更すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 被検体が配置された静磁場空間に複数の傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場印加部と、
   前記被検体へ高周波磁場パルスを印加する高周波磁場印加部と、
   前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を取得する信号取得部と、
   取得した信号から画像を再構成する再構成部と、
   撮像シーケンスに従って、前記傾斜磁場印加部、前記高周波磁場印加部および前記信号取得部の動作を制御する制御部と、
   前記傾斜磁場パルスと前記高周波磁場パルスとの印加順を定めたパルスシーケンスと撮像パラメータとを用いて前記撮像シーケンスを生成する撮像シーケンス生成部と、を備え、
   前記撮像シーケンス生成部は、前記撮像シーケンス内の前記傾斜磁場パルスの印加間隔が非周期的になるよう変更する間隔変更部を備え、
   前記間隔変更部は、複数の前記印加間隔に、追加時間をそれぞれ追加し、追加される前記追加時間のうち少なくとも１つは、他の追加時間とは異なり、これにより前記変更を実現し、
   前記追加時間は、予め定めた固定時間に、所定の規則に従って変化する値を乗算したものであり、
   前記撮像シーケンス生成部は、前記間隔変更部が変更後の印加間隔を用いた場合の、前記撮像シーケンスの繰り返し時間（ＴＲ）に必要な最小の時間を計算する撮像時間計算部をさらに備え、当該計算結果をユーザに提示し、変更の可否を受け付け、変更不可の指示を受け付けた場合、前記固定時間を予め定めた時間分短く設定し、前記間隔変更部に前記印加間隔を再度変更させること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記間隔変更部は、複数の前記印加間隔に、追加時間をそれぞれ追加し、追加される前記追加時間のうち少なくとも１つは、他の追加時間とは異なり、これにより前記変更を実現すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記追加時間は、予め定めた固定時間に、所定の規則に従って変化する値を乗算したものであること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
7. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記撮像シーケンス生成部は、前記計算した最小の時間が、前記撮像パラメータとして入力された繰り返し時間を越える場合、前記置き換えに先立ち、当該計算結果をユーザに提示し、変更の可否を受け付け、変更可の指示を受け付けた場合のみ、前記撮像シーケンスの繰り返し時間を、前記最小の時間に置き換えること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
8. 請求項１、２、４ないし７のいずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記パルスシーケンスは、ＦＳＥシーケンスまたはＥＰＩシーケンスであり、
   前記間隔変更部は、ＩＥＴ（ｉｎｔｅｒ ｅｃｈｏ ｔｉｍｅ）を変更することにより、前記印加間隔を変更すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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