JP3802891B2 - ゲイン調節方法および磁気共鳴撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲイン（ｇａｉｎ）調節方法および磁気共鳴撮影装置に関し、とくに、磁気共鳴信号受信用のゲインを調節する方法および磁気共鳴信号受信用のゲイン調節手段を備えた磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ： Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、磁気共鳴信号の受信レベル（ｌｅｖｅｌ）が適切になるようにゲインの調節が行われる。ゲインの調節は１スキャン（ｓｃａｎ）の間にダイナミック（ｄｙｎａｍｉｃ）に行われ、ＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の低下を防止するようにしている。受信後の信号についてはゲインに応じたノーマライズ（ｎｏｒｍａｌｉｚｅ）が行われ、ノーマライズ後の信号に基づいて画像再構成が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，４５１，８７６号明細書（第５−６欄、図１−３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
磁気共鳴撮影をリアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）で行う場合、スライス（ｓｌｉｃｅ）厚やフィールド・オブ・ビュー（ＦＯＶ： ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）を様々に変化させながら撮影することがあるが、従来のゲイン調節はそれに対応するようになっていないので、スライス厚やＦＯＶを増加させたときＡ／Ｄ変換器のオーバーレンジ（ｏｖｅｒ ｒａｎｇｅ）によるデータ（ｄａｔａ）のクリッピング（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）等が発生し、適正な撮影を行うことができない。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、リアルタイム撮影に適したゲイン調節方法、および、リアルタイム撮影に適したゲイン調節を行う磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、磁気共鳴撮影装置における磁気共鳴信号受信用のゲインを調節するにあたり、スライス厚の初期設定値をslthick-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、スライス厚の変更値slthick-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【０００７】
【数５】
【０００８】
とする、ことを特徴とするゲイン調節方法である。
【０００９】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮影の対象に静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を印加して磁気共鳴信号を発生させる誘発手段と、前記発生した磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記受信手段のゲインを調節する調節手段と、前記受信した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する再構成手段とを有する磁気共鳴撮影装置であって、前記調節手段は、スライス厚を設定する設定手段と、前記スライス厚の初期設定値に適合したゲインを決定する決定手段と、前記スライス厚の初期設定値をslthick-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、スライス厚の変更値slthick-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【００１０】
【数６】
【００１１】
によって求める計算手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１２】
（１）または（２）の観点での発明では、スライス厚の初期設定値をslthick-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、スライス厚の変更値slthick-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【００１３】
【数７】
【００１４】
によって求めるので、スライス厚の変化に関わらず常にゲインを適正化することができる。
【００１５】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、磁気共鳴撮影装置における磁気共鳴信号受信用のゲインを調節するにあたり、フィールド・オブ・ビューの初期設定値をFOV-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、フィールド・オブ・ビューの変更値FOV-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【００１６】
【数８】
【００１７】
とする、ことを特徴とするゲイン調節方法である。
【００１８】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮影の対象に静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を印加して磁気共鳴信号を発生させる誘発手段と、前記発生した磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記受信手段のゲインを調節する調節手段と、前記受信した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する再構成手段とを有する磁気共鳴撮影装置であって、前記調節手段は、フィールド・オブ・ビューを設定する設定手段と、前記フィールド・オブ・ビューの初期設定値に適合したゲインを決定する決定手段と、前記フィールド・オブ・ビューの初期設定値をFOV-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、フィールド・オブ・ビューの変更値FOV-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【００１９】
【数９】
【００２０】
によって求める計算手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００２１】
（３）または（４）の観点での発明では、フィールド・オブ・ビューの初期設定値をFOV-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、フィールド・オブ・ビューの変更値FOV-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【００２２】
【数１０】
【００２３】
によって求めるので、フィールド・オブ・ビューの変化に関わらず常にゲインを適正化することができる。
【００２４】
前記ゲインrealtime-R1が予め定められた最大値maximum-R1より大きいときはrealtime-R1=maximum-R1とすることが、ゲインの安定性を良くする点で好ましい。前記ゲインrealtime-R1が予め定められた最小値minimum-R1より小さいときはrealtime-R1=minimum-R1とすることが、ゲインの安定性を良くする点で好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００２６】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｉｌ）部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮影の対象（患者）１がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて搬入される。
【００２７】
クレードル５００は、クレードル駆動部１２０によって駆動される。これによって、対象１をマグネットシステムの内部空間において体軸方向に移動させることできる。
【００２８】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよい。
【００２９】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００３０】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場をフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００３１】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）ともいう。励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８によって受信される。
【００３２】
磁気共鳴信号は、周波数ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）すなわちフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間の信号となる。位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行うので、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間における信号として得られる。フェーズエンコード勾配およびリードアウト勾配は、２次元フーリエ空間における信号のサンプリング位置を決定する。以下、２次元フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００３３】
位相エンコードおよび周波数エンコードによってエコー信号ＭＲを読み出すことにより、ｋスペースのデータ（ｄａｔａ）がサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）される。ｋスペース概念図を図２に示す。同図に示すように、ｋスペースの横軸ｋｘは周波数軸であり、縦軸ｋｙは位相軸である。
【００３４】
同図において、複数の横長の長方形がそれぞれ位相軸上のデータサンプリング位置を表す。長方形内に記入された数字は位相エンコード量を表す。位相エンコード量はπ／Ｎで正規化してある。Ｎは位相方向のサンプリング数である。位相方向のサンプリング数は位相エンコード数またはビュー数とも呼ばれる。Ｎは例えば６４〜２５６である。
【００３５】
位相エンコード量は位相軸ｋｙの中心で０である。中心から両端にかけて位相エンコード量が次第に増加する。増加の極性は互いに逆である。サンプリング間隔すなわち位相エンコード量の階差はπ／Ｎである。
【００３６】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００３７】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００３８】
ＲＦコイル部１０８にはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００３９】
データ収集に際し、受信信号は増幅器で増幅され、この増幅信号がＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換器でディジタルデータに変換される。増幅器のゲインは調節可能になっている。すなわち、データ収集部１５０は受信ゲインが調節可能になっている。以下、受信ゲインを単にゲインともいう。
【００４０】
クレードル駆動部１２０、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、クレードル駆動部１２０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。データ収集部１５０のゲイン調節も制御部によって行われる。ゲイン調節については後にあらためて説明する。
【００４１】
制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリは制御部１６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）および各種のデータを記憶している。制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００４２】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリ１７２に記憶する。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。メモリ１７２はデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００４３】
メモリ１７２内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。
【００４４】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリ１７２に記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００４５】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００４６】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００４７】
図３に、他の方式の磁気共鳴撮影装置のブロック図を示す。同図に示す磁気共鳴撮影装置は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００４８】
本装置は、図１に示した装置とは方式を異にするマグネットシステム１００’を有する。マグネットシステム１００’以外は図１に示した装置と同様な構成になっており、同様な部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
マグネットシステム１００’は主磁場マグネット部１０２’、勾配コイル部１０６’およびＲＦコイル部１０８’を有する。これら主磁場マグネット部１０２’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００’の内部空間（ボア）に、対象１（患者）がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００５０】
主磁場マグネット部１０２’はマグネットシステム１００’の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２’は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成してもよい。
【００５１】
勾配コイル部１０６’は、互いに垂直な３軸すなわちスライス軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。３軸方向の勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６’は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００５２】
ＲＦコイル部１０８’は静磁場空間に対象１の体内のスピンを励起するためのＲＦパルスを送信する 励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８’によって受信される。ＲＦコイル部１０８’の受信信号がデータ収集部１５０に入力される。
【００５３】
図４に、撮影に用いるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、ＧＲＡＳＳ（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｒｅｃａｌｌｅｄ ｅｃｈｏ ｗｉｔｈ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ）のパルスシーケンスである。
【００５４】
すなわち、（１）はＧＲＡＳＳにおけるＲＦパルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、フェーズエンコード勾配Ｇｐ、リードアウト勾配Ｇｒおよびグラディエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）ＭＲのシーケンスである。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００５５】
同図に示すように、ＲＦパルスによりスピンの励起が行われる。このとき、スライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。ＲＦ励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒによりまずスピンをディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）し、次いでスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）して、グラディエントエコーＭＲを読み出す。エコー読み出し後にフェーズエンコード勾配Ｇｐの巻き戻しが行われる。グラディエントエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。
【００５６】
このようなパルスシーケンスが、所定の周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）で例えば６４〜５１２回繰り返される。ＴＲごとにフェーズエンコード勾配Ｇｐが変更され、毎回異なるフェーズエンコードが行われる。これによって、例えば６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００５７】
このようなパルスシーケンスによって得られたビューデータが、データ処理部１７０のメモリ１７２に収集される。データ処理部１７０は、メモリ１７２に収集したビューデータに基づいて画像を再構成する。
【００５８】
なお、パルスシーケンスはＧＲＡＳＳに限らず、スピンエコー（ＳＥ： Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法やエコープラナー・イメージング（ＥＰＩ： Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）法等、他の適宜のパルスシーケンスであってよい。
【００５９】
本装置の動作を説明する。図５に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステージ（ｓｔａｇｅ）５０１で、スライス厚slthick-originalを設定する。スライス厚の設定は、使用者により操作部１９０を通じて行われる。スライス厚slthick-originalは使用者が意図した値に設定される。
【００６０】
次に、ステージ５０３で、エコー受信用のゲインprescan-R1を決定する。ゲインprescan-R1の値は最適値に決定される。そのようなゲインは、ゲインを変化させながら複数回試行したプリスキャン（ｐｒｅｓｃａｎ）の結果に基づいて決定される。これによって、スライス厚slthick-originalに適合したゲインprescan-R1が決定される。
【００６１】
次に、ステージ５０５で、スキャンを行う。スキャンは例えばＧＲＡＳＳによって行われる。このときのスライス厚はslthick-originalであり、エコー受信のゲインはprescan-R1である。なお、ＧＲＡＳＳに限らずＥＰＩ等適宜の技法によってスキャンしてよい。
【００６２】
次に、ステージ５０７で、画像再構成を行い、ステージ５０９で画像を表示する。スキャン、画像再構成および表示はリアルタイムで行われる。使用者は表示された画像に基づいて患部の状態を把握する。患部の状態をより良く把握するために、撮影中に使用者は必要に応じてスライス厚を新たな値に設定する。新たなスライス厚の設定も操作部１９０を通じて行われる。
【００６３】
次に、ステージ５１１で、新たに設定されたスライス厚slthick-realtimeが最初に設定されたスライス厚slthick-originalと等しいか否かを判定する。
【００６４】
両者が等しい場合は、ステージ５０５のスキャンに戻る。ステージ５０５では初期設定と同一条件でスキャンが行われる。そのスキャンデータに基づいてステージ５０７で画像再構成が行われ、ステージ５０９で画像表示が行われる。slthick-realtime＝slthick-originalである間はこれが繰り返される。
【００６５】
slthick-realtime＝slthick-originalでないときは、ステージ５１５で、エコー受信のための新たなゲインrealtime-R1を計算する。ゲインrealtime-R1の計算は次式によって行われる。
【００６６】
【数１１】
【００６７】
上式に示すように、新たなゲインrealtime-R1は、初期設定によるゲインprescan-R1を補正項で補正したものとなる。補正項は、新たに設定されたスライス厚slthick-realtimeと最初に設定されたスライス厚slthick-originalの比の対数に定数０．９９を加えたものの整数となっている。
【００６８】
このような計算を行うことにより、slthick-realtimeがslthick-originalより大きいとき、すなわち新たに設定されたスライス厚が最初に設定されたスライス厚より大きいときは、初期設定によるゲインprescan-R1より小さいゲインが得られる。このようなゲインの減少は、スライス厚増加による信号強度増加を補償するので、新たに設定されたスライス厚に適合したものとなる。
【００６９】
また、slthick-realtimeがslthick-originalより小さいとき、すなわち新たに設定されたスライス厚が最初に設定されたスライス厚より小さいときは、初期設定によるゲインprescan-R1より大きいゲインが得られる。このようなゲインの増加は、スライス厚減少による信号強度減少を補償するので、新たに設定されたスライス厚に適合したものとなる。
【００７０】
次に、ステージ５１７で、realtime-R1＜minimum-R1であるか否かを判定する。minimum-R1は本装置が許容するゲインの最小値である。realtime-R1＜minimum-R1でないときは、ステージ５２１で、realtime-R1＞maximum-R1であるか否かを判定する。maximum-R1は本装置が許容するゲインの最大値である。
【００７１】
realtime-R1＜minimum-R1でもrealtime-R1＞maximum-R1でもないときは、ステージ５０５に戻ってスキャンを行う。このスキャンのスライス厚はslthick-realtimeであり、エコー受信のゲインは上式で与えられたrealtime-R1である。これによって、新たに設定されたスライス厚とそれに適合したゲインの下でスキャンが行われる。realtime-R1＜minimum-R1でもrealtime-R1＞maximum-R1でもない間は、以上の動作が繰り返される。
【００７２】
したがって、使用者はスライス厚を自在に変更しながらリアルタイム撮影を行うことができる。その際、スライス厚変更に追従してゲインが自動調節されるので、エコーの受信は常にＳＮＲ良く行われ、また、Ａ／Ｄ変換器のオーバーレンジによるクリッピングを生じることがない。このため、どのスライス厚についても品質の良い再構成画像を得ることができる。
【００７３】
realtime-R1＜minimum-R1であるときは、ステージ５１９でrealtime-R1＝minimum-R1として、ステージ５０５のスキャンを行う。また、realtime-R1＞maximum-R1であるときは、ステージ５２３でrealtime-R1＝maximum-R1として、ステージ５０５のスキャンを行う。これによって、上式で計算されたゲインが本装置における許容限度を超えるときは、その限度値に制限したゲインでエコー受信が行われる。ゲインを許容限度内に制限することにより、エコー受信を安定的に行うことができる。なお、このようなゲインの制限は、必要に応じて行えばよく、場合によっては、いずれか一方または両方を省略可能である。
【００７４】
リアルタイム撮影においては、撮影中にフィールド・オブ・ビュー（ＦＯＶ）を変更することがある。ＦＯＶ変更に関しても上記に準じたゲイン調節が可能である。図６に、そのようなゲイン調節を行う場合の本装置の動作のフロー図を示す。
【００７５】
同図に示すように、ステージ６０１で、フィールド・オブ・ビューFOV-originalを設定する。フィールド・オブ・ビューの設定は、使用者により操作部１９０を通じて行われる。フィールド・オブ・ビューFOV-originalは使用者が意図した値に設定される。
【００７６】
次に、ステージ６０３で、エコー受信用のゲインprescan-R1を決定する。ゲインprescan-R1の値は最適値に決定される。そのようなゲインは、ゲインを変化させながら複数回試行したプリスキャンの結果に基づいて決定される。これによって、フィールド・オブ・ビューFOV-originalに適合したゲインprescan-R1が決定される。
【００７７】
次に、ステージ６０５で、スキャンを行う。スキャンは例えばＧＲＡＳＳによって行われる。このときのフィールド・オブ・ビューはFOV-originalであり、エコー受信のゲインはprescan-R1である。なお、ＧＲＡＳＳに限らずＥＰＩ等適宜の技法によってスキャンしてよい。
【００７８】
次に、ステージ６０７で、画像再構成を行い、ステージ６０９で画像を表示する。スキャン、画像再構成および表示はリアルタイムで行われる。使用者は表示された画像に基づいて患部の状態を把握する。患部の状態をより良く把握するために、撮影中に使用者は必要に応じてフィールド・オブ・ビューを新たな値に設定する。新たなフィールド・オブ・ビューの設定も操作部１９０を通じて行われる。
【００７９】
次に、ステージ６１１で、新たに設定されたフィールド・オブ・ビューFOV-realtimeが最初に設定されたフィールド・オブ・ビューFOV-originalと等しいか否かを判定する。
【００８０】
両者が等しい場合は、ステージ６０５のスキャンに戻る。ステージ６０５では初期設定と同一条件でスキャンが行われる。そのスキャンデータに基づいてステージ６０７で画像再構成が行われ、ステージ６０９で画像表示が行われる。FOV-realtime＝FOV-originalである間はこれが繰り返される。
【００８１】
FOV-realtime＝FOV-originalでないときは、ステージ６１５で、エコー受信のための新たなゲインrealtime-R1を計算する。ゲインrealtime-R1の計算は次式によって行われる。
【００８２】
【数１２】
【００８３】
上式に示すように、新たなゲインrealtime-R1は、初期設定によるゲインprescan-R1を補正項で補正したものとなる。補正項は、新たに設定されたフィールド・オブ・ビューFOV-realtimeと最初に設定されたフィールド・オブ・ビューFOV-originalの比の対数に定数０．９９を加えたものの整数となっている。
【００８４】
このような計算を行うことにより、FOV-realtimeがFOV-originalより大きいとき、すなわち新たに設定されたフィールド・オブ・ビューが最初に設定されたフィールド・オブ・ビューより大きいときは、初期設定によるゲインprescan-R1より小さいゲインが得られる。このようなゲインの減少は、フィールド・オブ・ビュー増加による信号強度増加を補償するので、新たに設定されたフィールド・オブ・ビューに適合したものとなる。
【００８５】
また、FOV-realtimeがFOV-originalより小さいとき、すなわち新たに設定されたフィールド・オブ・ビューが最初に設定されたフィールド・オブ・ビューより小さいときは、初期設定によるゲインprescan-R1より大きいゲインが得られる。このようなゲインの増加は、フィールド・オブ・ビュー減少による信号強度減少を補償するので、新たに設定されたフィールド・オブ・ビューに適合したものとなる。
【００８６】
次に、ステージ６１７で、realtime-R1＜minimum-R1であるか否かを判定する。minimum-R1は本装置が許容するゲインの最小値である。realtime-R1＜minimum-R1でないときは、ステージ６２１で、realtime-R1＞maximum-R1であるか否かを判定する。maximum-R1は本装置が許容するゲインの最大値である。
【００８７】
realtime-R1＜minimum-R1でもrealtime-R1＞maximum-R1でもないときは、ステージ６０５に戻ってスキャンを行う。このスキャンのフィールド・オブ・ビューはFOV-realtimeであり、エコー受信のゲインは上式で与えられたrealtime-R1である。これによって、新たに設定されたフィールド・オブ・ビューとそれに適合したゲインの下でスキャンが行われる。realtime-R1＜minimum-R1でもrealtime-R1＞maximum-R1でもない間は、以上の動作が繰り返される。
【００８８】
したがって、使用者はフィールド・オブ・ビューを自在に変更しながらリアルタイム撮影を行うことができる。その際、フィールド・オブ・ビュー変更に追従してゲインが自動調節されるので、エコーの受信は常にＳＮＲ良く行われ、また、クリッピング等が発生することはない。このため、どのフィールド・オブ・ビューについても品質の良い再構成画像を得ることができる。
【００８９】
realtime-R1＜minimum-R1であるときは、ステージ６１９でrealtime-R1＝minimum-R1として、ステージ６０５のスキャンを行う。また、realtime-R1＞maximum-R1であるときは、ステージ６２３でrealtime-R1＝maximum-R1として、ステージ６０５のスキャンを行う。これによって、上式で計算されたゲインが本装置における許容限度を超えるときは、その限度値に制限したゲインでエコー受信が行われる。ゲインを許容限度内に制限することにより、エコー受信を安定的に行うことができる。なお、このようなゲインの制限は、必要に応じて行えばよく、場合によっては、いずれか一方または両方を省略可能である。
【００９０】
以上のようなゲイン調節に着目した本装置の機能ブロック図を図７に示す。同図に示すように、本装置は、誘発部７０２で対象１の磁気共鳴信号を誘発し、受信部７０４で磁気共鳴信号を受信し、再構成部７０６で磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する。
【００９１】
誘発部７０２は、主磁場コイル部１０２（主磁場マグネット部１０２’）、勾配コイル部１０６（１０６’）、ＲＦコイル部１０８（１０８’）、勾配駆動部１３０およびＲＦ駆動部１４０からなる部分の機能に相当する。誘発部７０２は本発明における誘発手段の実施の形態の一例である。
【００９２】
受信部７０４は、ＲＦコイル部１０８（１０８’）およびデータ収集部１５０からなる部分の機能に相当する。受信部７０４は本発明における受信手段の実施の形態の一例である。再構成部７０６はデータ処理部１７０の機能に相当する。再構成部７０６は本発明における再構成手段の実施の形態の一例である。
【００９３】
調節部７０６は受信部７０４のゲインを調節する。調節部７０６は設定部７６２、決定部７６４および計算部７６６を有する。設定部７６２は使用者による操作の下でスライス厚またはＦＯＶを設定する。決定部７６４はスライス厚またはＦＯＶの初期設定に適合したゲインを決定する。計算部７６６は、設定部７６２から与えられるスライス厚またはＦＯＶと、決定部７６４から与えられるゲインに基づいて受信部７０４のためのゲインを計算する。
【００９４】
調節部７０６は、制御部１６０、データ処理部１７０、表示部１８０および操作部１９０からなる部分の機能に相当する。調節部７０６は本発明における調節手段の実施の形態の一例である。設定部７６２は本発明における設定手段の実施の形態の一例である。決定部７６４は本発明における決定手段の実施の形態の一例である。計算部７６６は本発明における計算手段の実施の形態の一例である。
【００９５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、リアルタイム撮影に適したゲイン調節方法、および、リアルタイム撮影に適したゲイン調節を行う磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】ｋスペースの概念を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図４】撮影用のパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態の一例の装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ 対象
１００，１００’ マグネットシステム
１０２ 主磁場コイル部
１０２’ 主磁場マグネット部
１０６，１０６’ 勾配コイル部
１０８，１０８’ ＲＦコイル部
１２０ クレードル駆動部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１６０ データ収集部
１６０ 制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
１００ クレードル
７０２ 誘発部
７０４ 受信部
７０６ 調節部
７０８ 再構成部
７６２ 設定部
７６４ 決定部
７６６ 計算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲイン（ｇａｉｎ）調節方法および磁気共鳴撮影装置に関し、とくに、磁気共鳴信号受信用のゲインを調節する方法および磁気共鳴信号受信用のゲイン調節手段を備えた磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ： Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、磁気共鳴信号の受信レベル（ｌｅｖｅｌ）が適切になるようにゲインの調節が行われる。ゲインの調節は１スキャン（ｓｃａｎ）の間にダイナミック（ｄｙｎａｍｉｃ）に行われ、ＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の低下を防止するようにしている。受信後の信号についてはゲインに応じたノーマライズ（ｎｏｒｍａｌｉｚｅ）が行われ、ノーマライズ後の信号に基づいて画像再構成が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，４５１，８７６号明細書（第５−６欄、図１−３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
磁気共鳴撮影をリアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）で行う場合、スライス（ｓｌｉｃｅ）厚やフィールド・オブ・ビュー（ＦＯＶ： ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）を様々に変化させながら撮影することがあるが、従来のゲイン調節はそれに対応するようになっていないので、スライス厚やＦＯＶを増加させたときＡ／Ｄ変換器のオーバーレンジ（ｏｖｅｒ ｒａｎｇｅ）によるデータ（ｄａｔａ）のクリッピング（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）等が発生し、適正な撮影を行うことができない。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、リアルタイム撮影に適したゲイン調節方法、および、リアルタイム撮影に適したゲイン調節を行う磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、磁気共鳴撮影装置における磁気共鳴信号受信用のゲインを調節するにあたり、スライス厚の初期設定値をslthick-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、スライス厚の変更値slthick-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【０００７】
【数５】
とする、ことを特徴とするゲイン調節方法である。
【０００９】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮影の対象に静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を印加して磁気共鳴信号を発生させる誘発手段と、前記発生した磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記受信手段のゲインを調節する調節手段と、前記受信した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する再構成手段とを有する磁気共鳴撮影装置であって、前記調節手段は、スライス厚を設定する設定手段と、前記スライス厚の初期設定値に適合したゲインを決定する決定手段と、前記スライス厚の初期設定値をslthick-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、スライス厚の変更値slthick-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【００１０】
【数６】
によって求める計算手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１２】
（１）または（２）の観点での発明では、スライス厚の初期設定値をslthick-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、スライス厚の変更値slthick-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【００１３】
【数７】
によって求めるので、スライス厚の変化に関わらず常にゲインを適正化することができる。
【００１５】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、磁気共鳴撮影装置における磁気共鳴信号受信用のゲインを調節するにあたり、フィールド・オブ・ビューの初期設定値をFOV-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、フィールド・オブ・ビューの変更値FOV-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【００１６】
【数８】
とする、ことを特徴とするゲイン調節方法である。
【００１８】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮影の対象に静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を印加して磁気共鳴信号を発生させる誘発手段と、前記発生した磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記受信手段のゲインを調節する調節手段と、前記受信した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する再構成手段とを有する磁気共鳴撮影装置であって、前記調節手段は、フィールド・オブ・ビューを設定する設定手段と、前記フィールド・オブ・ビューの初期設定値に適合したゲインを決定する決定手段と、前記フィールド・オブ・ビューの初期設定値をFOV-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、フィールド・オブ・ビューの変更値FOV-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【００１９】
【数９】
によって求める計算手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００２１】
（３）または（４）の観点での発明では、フィールド・オブ・ビューの初期設定値をFOV-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、フィールド・オブ・ビューの変更値FOV-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
【００２２】
【数１０】
によって求めるので、フィールド・オブ・ビューの変化に関わらず常にゲインを適正化することができる。
【００２４】
前記ゲインrealtime-R1が予め定められた最大値maximum-R1より大きいときはrealtime-R1=maximum-R1とすることが、ゲインの安定性を良くする点で好ましい。前記ゲインrealtime-R1が予め定められた最小値minimum-R1より小さいときはrealtime-R1=minimum-R1とすることが、ゲインの安定性を良くする点で好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００２６】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｉｌ）部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮影の対象（患者）１がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて搬入される。
【００２７】
クレードル５００は、クレードル駆動部１２０によって駆動される。これによって、対象１をマグネットシステムの内部空間において体軸方向に移動させることできる。
【００２８】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよい。
【００２９】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００３０】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場をフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００３１】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）ともいう。励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８によって受信される。
【００３２】
磁気共鳴信号は、周波数ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）すなわちフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間の信号となる。位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行うので、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間における信号として得られる。フェーズエンコード勾配およびリードアウト勾配は、２次元フーリエ空間における信号のサンプリング位置を決定する。以下、２次元フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００３３】
位相エンコードおよび周波数エンコードによってエコー信号ＭＲを読み出すことにより、ｋスペースのデータ（ｄａｔａ）がサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）される。ｋスペース概念図を図２に示す。同図に示すように、ｋスペースの横軸ｋｘは周波数軸であり、縦軸ｋｙは位相軸である。
【００３４】
同図において、複数の横長の長方形がそれぞれ位相軸上のデータサンプリング位置を表す。長方形内に記入された数字は位相エンコード量を表す。位相エンコード量はπ／Ｎで正規化してある。Ｎは位相方向のサンプリング数である。位相方向のサンプリング数は位相エンコード数またはビュー数とも呼ばれる。Ｎは例えば６４〜２５６である。
【００３５】
位相エンコード量は位相軸ｋｙの中心で０である。中心から両端にかけて位相エンコード量が次第に増加する。増加の極性は互いに逆である。サンプリング間隔すなわち位相エンコード量の階差はπ／Ｎである。
【００３６】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００３７】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００３８】
ＲＦコイル部１０８にはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００３９】
データ収集に際し、受信信号は増幅器で増幅され、この増幅信号がＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換器でディジタルデータに変換される。増幅器のゲインは調節可能になっている。すなわち、データ収集部１５０は受信ゲインが調節可能になっている。以下、受信ゲインを単にゲインともいう。
【００４０】
クレードル駆動部１２０、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、クレードル駆動部１２０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。データ収集部１５０のゲイン調節も制御部によって行われる。ゲイン調節については後にあらためて説明する。
【００４１】
制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリは制御部１６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）および各種のデータを記憶している。制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００４２】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリ１７２に記憶する。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。メモリ１７２はデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００４３】
メモリ１７２内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。
【００４４】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリ１７２に記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００４５】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００４６】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００４７】
図３に、他の方式の磁気共鳴撮影装置のブロック図を示す。同図に示す磁気共鳴撮影装置は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００４８】
本装置は、図１に示した装置とは方式を異にするマグネットシステム１００’を有する。マグネットシステム１００’以外は図１に示した装置と同様な構成になっており、同様な部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
マグネットシステム１００’は主磁場マグネット部１０２’、勾配コイル部１０６’およびＲＦコイル部１０８’を有する。これら主磁場マグネット部１０２’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００’の内部空間（ボア）に、対象１（患者）がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００５０】
主磁場マグネット部１０２’はマグネットシステム１００’の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２’は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成してもよい。
【００５１】
勾配コイル部１０６’は、互いに垂直な３軸すなわちスライス軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。３軸方向の勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６’は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００５２】
ＲＦコイル部１０８’は静磁場空間に対象１の体内のスピンを励起するためのＲＦパルスを送信する 励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８’によって受信される。ＲＦコイル部１０８’の受信信号がデータ収集部１５０に入力される。
【００５３】
図４に、撮影に用いるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、ＧＲＡＳＳ（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｒｅｃａｌｌｅｄ ｅｃｈｏ ｗｉｔｈ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ）のパルスシーケンスである。
【００５４】
すなわち、（１）はＧＲＡＳＳにおけるＲＦパルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、フェーズエンコード勾配Ｇｐ、リードアウト勾配Ｇｒおよびグラディエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）ＭＲのシーケンスである。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００５５】
同図に示すように、ＲＦパルスによりスピンの励起が行われる。このとき、スライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。ＲＦ励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒによりまずスピンをディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）し、次いでスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）して、グラディエントエコーＭＲを読み出す。エコー読み出し後にフェーズエンコード勾配Ｇｐの巻き戻しが行われる。グラディエントエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。
【００５６】
このようなパルスシーケンスが、所定の周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）で例えば６４〜５１２回繰り返される。ＴＲごとにフェーズエンコード勾配Ｇｐが変更され、毎回異なるフェーズエンコードが行われる。これによって、例えば６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００５７】
このようなパルスシーケンスによって得られたビューデータが、データ処理部１７０のメモリ１７２に収集される。データ処理部１７０は、メモリ１７２に収集したビューデータに基づいて画像を再構成する。
【００５８】
なお、パルスシーケンスはＧＲＡＳＳに限らず、スピンエコー（ＳＥ： Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法やエコープラナー・イメージング（ＥＰＩ： Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）法等、他の適宜のパルスシーケンスであってよい。
【００５９】
本装置の動作を説明する。図５に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステージ（ｓｔａｇｅ）５０１で、スライス厚slthick-originalを設定する。スライス厚の設定は、使用者により操作部１９０を通じて行われる。スライス厚slthick-originalは使用者が意図した値に設定される。
【００６０】
次に、ステージ５０３で、エコー受信用のゲインprescan-R1を決定する。ゲインprescan-R1の値は最適値に決定される。そのようなゲインは、ゲインを変化させながら複数回試行したプリスキャン（ｐｒｅｓｃａｎ）の結果に基づいて決定される。これによって、スライス厚slthick-originalに適合したゲインprescan-R1が決定される。
【００６１】
次に、ステージ５０５で、スキャンを行う。スキャンは例えばＧＲＡＳＳによって行われる。このときのスライス厚はslthick-originalであり、エコー受信のゲインはprescan-R1である。なお、ＧＲＡＳＳに限らずＥＰＩ等適宜の技法によってスキャンしてよい。
【００６２】
次に、ステージ５０７で、画像再構成を行い、ステージ５０９で画像を表示する。スキャン、画像再構成および表示はリアルタイムで行われる。使用者は表示された画像に基づいて患部の状態を把握する。患部の状態をより良く把握するために、撮影中に使用者は必要に応じてスライス厚を新たな値に設定する。新たなスライス厚の設定も操作部１９０を通じて行われる。
【００６３】
次に、ステージ５１１で、新たに設定されたスライス厚slthick-realtimeが最初に設定されたスライス厚slthick-originalと等しいか否かを判定する。
【００６４】
両者が等しい場合は、ステージ５０５のスキャンに戻る。ステージ５０５では初期設定と同一条件でスキャンが行われる。そのスキャンデータに基づいてステージ５０７で画像再構成が行われ、ステージ５０９で画像表示が行われる。slthick-realtime＝slthick-originalである間はこれが繰り返される。
【００６５】
slthick-realtime＝slthick-originalでないときは、ステージ５１５で、エコー受信のための新たなゲインrealtime-R1を計算する。ゲインrealtime-R1の計算は次式によって行われる。
【００６６】
【数１１】
上式に示すように、新たなゲインrealtime-R1は、初期設定によるゲインprescan-R1を補正項で補正したものとなる。補正項は、新たに設定されたスライス厚slthick-realtimeと最初に設定されたスライス厚slthick-originalの比の対数に定数０．９９を加えたものの整数となっている。
【００６８】
このような計算を行うことにより、slthick-realtimeがslthick-originalより大きいとき、すなわち新たに設定されたスライス厚が最初に設定されたスライス厚より大きいときは、初期設定によるゲインprescan-R1より小さいゲインが得られる。このようなゲインの減少は、スライス厚増加による信号強度増加を補償するので、新たに設定されたスライス厚に適合したものとなる。
【００６９】
また、slthick-realtimeがslthick-originalより小さいとき、すなわち新たに設定されたスライス厚が最初に設定されたスライス厚より小さいときは、初期設定によるゲインprescan-R1より大きいゲインが得られる。このようなゲインの増加は、スライス厚減少による信号強度減少を補償するので、新たに設定されたスライス厚に適合したものとなる。
【００７０】
次に、ステージ５１７で、realtime-R1＜minimum-R1であるか否かを判定する。minimum-R1は本装置が許容するゲインの最小値である。realtime-R1＜minimum-R1でないときは、ステージ５２１で、realtime-R1＞maximum-R1であるか否かを判定する。maximum-R1は本装置が許容するゲインの最大値である。
【００７１】
realtime-R1＜minimum-R1でもrealtime-R1＞maximum-R1でもないときは、ステージ５０５に戻ってスキャンを行う。このスキャンのスライス厚はslthick-realtimeであり、エコー受信のゲインは上式で与えられたrealtime-R1である。これによって、新たに設定されたスライス厚とそれに適合したゲインの下でスキャンが行われる。realtime-R1＜minimum-R1でもrealtime-R1＞maximum-R1でもない間は、以上の動作が繰り返される。
【００７２】
したがって、使用者はスライス厚を自在に変更しながらリアルタイム撮影を行うことができる。その際、スライス厚変更に追従してゲインが自動調節されるので、エコーの受信は常にＳＮＲ良く行われ、また、Ａ／Ｄ変換器のオーバーレンジによるクリッピングを生じることがない。このため、どのスライス厚についても品質の良い再構成画像を得ることができる。
【００７３】
realtime-R1＜minimum-R1であるときは、ステージ５１９でrealtime-R1＝minimum-R1として、ステージ５０５のスキャンを行う。また、realtime-R1＞maximum-R1であるときは、ステージ５２３でrealtime-R1＝maximum-R1として、ステージ５０５のスキャンを行う。これによって、上式で計算されたゲインが本装置における許容限度を超えるときは、その限度値に制限したゲインでエコー受信が行われる。ゲインを許容限度内に制限することにより、エコー受信を安定的に行うことができる。なお、このようなゲインの制限は、必要に応じて行えばよく、場合によっては、いずれか一方または両方を省略可能である。
【００７４】
リアルタイム撮影においては、撮影中にフィールド・オブ・ビュー（ＦＯＶ）を変更することがある。ＦＯＶ変更に関しても上記に準じたゲイン調節が可能である。図６に、そのようなゲイン調節を行う場合の本装置の動作のフロー図を示す。
【００７５】
同図に示すように、ステージ６０１で、フィールド・オブ・ビューFOV-originalを設定する。フィールド・オブ・ビューの設定は、使用者により操作部１９０を通じて行われる。フィールド・オブ・ビューFOV-originalは使用者が意図した値に設定される。
【００７６】
次に、ステージ６０３で、エコー受信用のゲインprescan-R1を決定する。ゲインprescan-R1の値は最適値に決定される。そのようなゲインは、ゲインを変化させながら複数回試行したプリスキャンの結果に基づいて決定される。これによって、フィールド・オブ・ビューFOV-originalに適合したゲインprescan-R1が決定される。
【００７７】
次に、ステージ６０５で、スキャンを行う。スキャンは例えばＧＲＡＳＳによって行われる。このときのフィールド・オブ・ビューはFOV-originalであり、エコー受信のゲインはprescan-R1である。なお、ＧＲＡＳＳに限らずＥＰＩ等適宜の技法によってスキャンしてよい。
【００７８】
次に、ステージ６０７で、画像再構成を行い、ステージ６０９で画像を表示する。スキャン、画像再構成および表示はリアルタイムで行われる。使用者は表示された画像に基づいて患部の状態を把握する。患部の状態をより良く把握するために、撮影中に使用者は必要に応じてフィールド・オブ・ビューを新たな値に設定する。新たなフィールド・オブ・ビューの設定も操作部１９０を通じて行われる。
【００７９】
次に、ステージ６１１で、新たに設定されたフィールド・オブ・ビューFOV-realtimeが最初に設定されたフィールド・オブ・ビューFOV-originalと等しいか否かを判定する。
【００８０】
両者が等しい場合は、ステージ６０５のスキャンに戻る。ステージ６０５では初期設定と同一条件でスキャンが行われる。そのスキャンデータに基づいてステージ６０７で画像再構成が行われ、ステージ６０９で画像表示が行われる。FOV-realtime＝FOV-originalである間はこれが繰り返される。
【００８１】
FOV-realtime＝FOV-originalでないときは、ステージ６１５で、エコー受信のための新たなゲインrealtime-R1を計算する。ゲインrealtime-R1の計算は次式によって行われる。
【００８２】
【数１２】
上式に示すように、新たなゲインrealtime-R1は、初期設定によるゲインprescan-R1を補正項で補正したものとなる。補正項は、新たに設定されたフィールド・オブ・ビューFOV-realtimeと最初に設定されたフィールド・オブ・ビューFOV-originalの比の対数に定数０．９９を加えたものの整数となっている。
【００８４】
このような計算を行うことにより、FOV-realtimeがFOV-originalより大きいとき、すなわち新たに設定されたフィールド・オブ・ビューが最初に設定されたフィールド・オブ・ビューより大きいときは、初期設定によるゲインprescan-R1より小さいゲインが得られる。このようなゲインの減少は、フィールド・オブ・ビュー増加による信号強度増加を補償するので、新たに設定されたフィールド・オブ・ビューに適合したものとなる。
【００８５】
また、FOV-realtimeがFOV-originalより小さいとき、すなわち新たに設定されたフィールド・オブ・ビューが最初に設定されたフィールド・オブ・ビューより小さいときは、初期設定によるゲインprescan-R1より大きいゲインが得られる。このようなゲインの増加は、フィールド・オブ・ビュー減少による信号強度減少を補償するので、新たに設定されたフィールド・オブ・ビューに適合したものとなる。
【００８６】
次に、ステージ６１７で、realtime-R1＜minimum-R1であるか否かを判定する。minimum-R1は本装置が許容するゲインの最小値である。realtime-R1＜minimum-R1でないときは、ステージ６２１で、realtime-R1＞maximum-R1であるか否かを判定する。maximum-R1は本装置が許容するゲインの最大値である。
【００８７】
realtime-R1＜minimum-R1でもrealtime-R1＞maximum-R1でもないときは、ステージ６０５に戻ってスキャンを行う。このスキャンのフィールド・オブ・ビューはFOV-realtimeであり、エコー受信のゲインは上式で与えられたrealtime-R1である。これによって、新たに設定されたフィールド・オブ・ビューとそれに適合したゲインの下でスキャンが行われる。realtime-R1＜minimum-R1でもrealtime-R1＞maximum-R1でもない間は、以上の動作が繰り返される。
【００８８】
したがって、使用者はフィールド・オブ・ビューを自在に変更しながらリアルタイム撮影を行うことができる。その際、フィールド・オブ・ビュー変更に追従してゲインが自動調節されるので、エコーの受信は常にＳＮＲ良く行われ、また、クリッピング等が発生することはない。このため、どのフィールド・オブ・ビューについても品質の良い再構成画像を得ることができる。
【００８９】
realtime-R1＜minimum-R1であるときは、ステージ６１９でrealtime-R1＝minimum-R1として、ステージ６０５のスキャンを行う。また、realtime-R1＞maximum-R1であるときは、ステージ６２３でrealtime-R1＝maximum-R1として、ステージ６０５のスキャンを行う。これによって、上式で計算されたゲインが本装置における許容限度を超えるときは、その限度値に制限したゲインでエコー受信が行われる。ゲインを許容限度内に制限することにより、エコー受信を安定的に行うことができる。なお、このようなゲインの制限は、必要に応じて行えばよく、場合によっては、いずれか一方または両方を省略可能である。
【００９０】
以上のようなゲイン調節に着目した本装置の機能ブロック図を図７に示す。同図に示すように、本装置は、誘発部７０２で対象１の磁気共鳴信号を誘発し、受信部７０４で磁気共鳴信号を受信し、再構成部７０６で磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する。
【００９１】
誘発部７０２は、主磁場コイル部１０２（主磁場マグネット部１０２’）、勾配コイル部１０６（１０６’）、ＲＦコイル部１０８（１０８’）、勾配駆動部１３０およびＲＦ駆動部１４０からなる部分の機能に相当する。誘発部７０２は本発明における誘発手段の実施の形態の一例である。
【００９２】
受信部７０４は、ＲＦコイル部１０８（１０８’）およびデータ収集部１５０からなる部分の機能に相当する。受信部７０４は本発明における受信手段の実施の形態の一例である。再構成部７０６はデータ処理部１７０の機能に相当する。再構成部７０６は本発明における再構成手段の実施の形態の一例である。
【００９３】
調節部７０６は受信部７０４のゲインを調節する。調節部７０６は設定部７６２、決定部７６４および計算部７６６を有する。設定部７６２は使用者による操作の下でスライス厚またはＦＯＶを設定する。決定部７６４はスライス厚またはＦＯＶの初期設定に適合したゲインを決定する。計算部７６６は、設定部７６２から与えられるスライス厚またはＦＯＶと、決定部７６４から与えられるゲインに基づいて受信部７０４のためのゲインを計算する。
【００９４】
調節部７０６は、制御部１６０、データ処理部１７０、表示部１８０および操作部１９０からなる部分の機能に相当する。調節部７０６は本発明における調節手段の実施の形態の一例である。設定部７６２は本発明における設定手段の実施の形態の一例である。決定部７６４は本発明における決定手段の実施の形態の一例である。計算部７６６は本発明における計算手段の実施の形態の一例である。
【００９５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、リアルタイム撮影に適したゲイン調節方法、および、リアルタイム撮影に適したゲイン調節を行う磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】ｋスペースの概念を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図４】撮影用のパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態の一例の装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ 対象
１００，１００’ マグネットシステム
１０２ 主磁場コイル部
１０２’ 主磁場マグネット部
１０６，１０６’ 勾配コイル部
１０８，１０８’ ＲＦコイル部
１２０ クレードル駆動部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１６０ データ収集部
１６０ 制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
１００ クレードル
７０２ 誘発部
７０４ 受信部
７０６ 調節部
７０８ 再構成部
７６２ 設定部
７６４ 決定部
７６６ 計算部
Claims (8)
- 磁気共鳴撮影装置における磁気共鳴信号受信用のゲインを調節するにあたり、
スライス厚の初期設定値をslthick-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、
スライス厚の変更値slthick-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
ことを特徴とするゲイン調節方法。 - 磁気共鳴撮影装置における磁気共鳴信号受信用のゲインを調節するにあたり、
フィールド・オブ・ビューの初期設定値をFOV-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、
フィールド・オブ・ビューの変更値FOV-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
ことを特徴とするゲイン調節方法。 - 前記ゲインrealtime-R1が予め定められた最大値maximum-R1より大きいときは
realtime-R1=maximum-R1
とする、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゲイン調節方法。 - 前記ゲインrealtime-R1が予め定められた最小値minimum-R1より小さいときは
realtime-R1=minimum-R1
とする、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゲイン調節方法。 - 撮影の対象に静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を印加して磁気共鳴信号を発生させる誘発手段と、
前記発生した磁気共鳴信号を受信する受信手段と、
前記受信手段のゲインを調節する調節手段と、
前記受信した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する再構成手段とを有する磁気共鳴撮影装置であって、
前記調節手段は、
スライス厚を設定する設定手段と、
前記スライス厚の初期設定値に適合したゲインを決定する決定手段と、
前記スライス厚の初期設定値をslthick-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、スライス厚の変更値slthick-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 撮影の対象に静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を印加して磁気共鳴信号を発生させる誘発手段と、
前記発生した磁気共鳴信号を受信する受信手段と、
前記受信手段のゲインを調節する調節手段と、
前記受信した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する再構成手段とを有する磁気共鳴撮影装置であって、
前記調節手段は、
フィールド・オブ・ビューを設定する設定手段と、
前記フィールド・オブ・ビューの初期設定値に適合したゲインを決定する決定手段と、
前記フィールド・オブ・ビューの初期設定値をFOV-originalとし、それに適合したゲインをprescan-R1としたとき、フィールド・オブ・ビューの変更値FOV-realtimeに適合したゲインrealtime-R1を
を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 前記ゲインrealtime-R1が予め定められた最大値maximum-R1より大きいときは
realtime-R1=maximum-R1
とする制限手段を有する、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の磁気共鳴撮影装置。 - 前記ゲインrealtime-R1が予め定められた最小値minimum-R1より小さいときは
realtime-R1=minimum-R1
とする制限手段を有する、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の磁気共鳴撮影装置。
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