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(fā)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Bl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。S卩，在高磁場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(qū)域的中心和周邊部分RF發(fā)送脈沖的信號強度分布較大地不同。因此，為了減小Bl不均勻性的影響，需要進行Bl勻場化。即，如果不進行使RF 發(fā)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(qū)域的中心部分和周邊部分發(fā)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(fā)生感度不均勻的區(qū)域發(fā)送修正了振幅或相位的RF發(fā)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), pl73, D. Weyers et al. , "Shading Reduction at 3. OTusing an Elliptical Drive",Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 14^006)，p2023及 J. Nistler et al. , "Homogeneity Improvement Using A 2 Port Birdcage coil", Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 15 (2007)，pl063)。但是，因Bl不均勻性的影響而發(fā)生感度不均勻的區(qū)域以及適當的RF發(fā)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(fā)送RF脈沖的相位及振幅，按照被檢體的特征，將具有所決定的相位及振幅的發(fā)送RF脈沖發(fā)送給發(fā)生感度不均勻的區(qū)域。因此，如果被檢體變化，則感度不均勻區(qū)域及適當的RF發(fā)送脈沖的振幅及相位也變化，有不能穩(wěn)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(qū)域不同，但還是對預先決定的共通的感度不均勻區(qū)域調節(jié)發(fā)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(fā)送RF脈沖的相位及振幅，并且需要通過手動頻繁地進行發(fā)送RF脈沖的相位及振幅的調節(jié)。以上的問題成為Bl勻場化功能向高磁場裝置安裝的妨礙。所以，希望開發(fā)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(fā)明內容
本發(fā)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(fā)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(qū)域中的數據的不均勻的高頻率發(fā)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(fā)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(fā)送信號的發(fā)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(qū)域中的數據的不均勻的高頻率發(fā)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(fā)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(qū)域中的數據的不均勻的高頻率發(fā)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(fā)明的磁共振成像方法為了達到上述目的，具有基于與被檢體的體型及在高頻率發(fā)送信號的發(fā)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(qū)域中的數據的不均勻的高頻率發(fā)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(fā)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1是表示有關本發(fā)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(fā)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(qū)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(yōu)的RF發(fā)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(yōu)的RF發(fā)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(fā)送信號的相位及振幅的調節(jié)的Bl勻場化而收集被檢體的圖像數據時的順序的流程圖。
具體實施例方式參照附圖對有關本發(fā)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(fā)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M。此外，在磁共振成像裝置20中具備控制系統(tǒng)25?？刂葡到y(tǒng)25具備靜磁場電源26、 梯度磁場電源27、勻場線圈電源觀、發(fā)送器四、接收器30、順序控制器31及計算機32?？刂葡到y(tǒng)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與靜磁場電源沈連接，具有通過從靜磁場電源沈供給的電流而在攝像區(qū)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(tài)。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沈的情況。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(qū)域，將被檢體P設置在診視床37上。在RF線圈M中，有內置于機架中的RF信號的收發(fā)用的全身用線圈(WBC :whole body coil)、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(qū)域中分別形成X軸方向的梯度磁場fouY軸方向的梯度磁場 Gy、以及Z軸方向的梯度磁場fe。RF線圈M與發(fā)送器四及/或接收器30連接。發(fā)送用的RF線圈M具有從發(fā)送器四接收RF信號并對被檢體P發(fā)送的功能，接收用的RF線圈M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(fā)送器 30的功能。另一方面，控制系統(tǒng)25的順序控制器31與梯度磁場電源27、發(fā)送器四及接收器 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(guī)定的順序使梯度磁場電源27、發(fā)送器四及接收器30驅動而產生X軸梯度磁場fouY軸梯度磁場Gy、Z軸梯度磁場( 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(fā)送器四及接收器 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(fā)送器四中，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M的功能，另一方面，在接收器30中，具備通過對從RF線圈M接收到的NMR 信號進行檢波、執(zhí)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(fā)送器四及RF線圈M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(fā)生器31C。在發(fā)送器四中，具備90度信號分配器^A、振幅相位平衡器^B、一對發(fā)送前級放大器^C、一對功率放大器^D、一對隔離器^E、一對50 Ω終端^F，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(fā)揮功能。此外， 在發(fā)送器四與RF線圈M之間設有RF前端38。在RF前端38中，具備收發(fā)切換開關38A、 I信號收發(fā)通道38B、Q信號收發(fā)通道38C、90度相位合成器38D、50 Ω終端38Ε及接收前級放大器38F。在RF線圈M中，具備多個線圈元件，該多個線圈元件包括用來收發(fā)I信號的線圈元件24Α及用來收發(fā)Q信號的線圈元件MB。順序控制器31的振幅控制部31A、相位控制部31B及信號發(fā)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(fā)送器四的振幅相位平衡器29B賦與控制信號來調節(jié)I信號的振幅的功能。相位控制部31B具有通過對發(fā)送器 29的振幅相位平衡器29B賦與控制信號來調節(jié)I信號的相位的功能。信號發(fā)生器31C具有使RF信號產生并對發(fā)送器四的90度信號分配器29A輸出的功能。在發(fā)送器四的90度信號分配器29A上，并聯(lián)連接著振幅相位平衡器29B及Q信號用的發(fā)送前級放大器^C。在振幅相位平衡器29B的后級上，串聯(lián)連接著I信號用的發(fā)送前級放大器^C、功率放大器29D及隔離器^E，在Q信號用的發(fā)送前級放大器^C的后級上，串聯(lián)連接著Q信號用的功率放大器29D及隔離器^E。此外，在I信號及Q信號用的各隔離器29E上，分別連接著50 Ω終端^F。90度信號分配器^A具有將從信號發(fā)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(fā)送前級放大器^C的功能。發(fā)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(guī)定的值的功能、和將調節(jié)后的I信號輸出給對應的發(fā)送前級放大器^C的功能。各發(fā)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 Ω終端38Ε將輸入信號與輸出信號串聯(lián)地絕緣的功能。RF前端38的收發(fā)切換開關38Α具有下述功能通過將I信號收發(fā)通道38Β在I信號用的隔離器29Ε側和90度相位合成器38D側之間切換，將Q信號收發(fā)通道38C在Q信號用的隔離器29Ε側和90度相位合成器38D側之間切換，來切換RF信號發(fā)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(fā)通道38Β發(fā)送I信號，并與接收對應于I信號的回波信號的線圈元件24Α連接。Q信號收發(fā)通道38C發(fā)送Q信號，并與接收對應于Q信號的回波信號的線圈元件24Β連接。90度相位合成器38D具有通過將從I信號收發(fā)通道38Β及Q信號收發(fā)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(zhí)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(fā)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(qū)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(fā)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(fā)送信號的相位及振幅設定為成像掃描用的攝影條件。即，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(fā)送信號的信號強度按照每個攝影部位進行變化。即，RF發(fā)送信號的信號強度在空間上變得不均勻。此外，RF發(fā)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Bl不均勻性的影響，收集的信號的強度的不均勻按照每個R0I、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Bl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(fā)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(qū)域。用來設定ROI的區(qū)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(qū)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(qū)域的方法的圖。在圖4中，橫軸表示某1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(yè)的勞動減輕。如圖4所示，由于Bl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(fā)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?？梢詫⒂脕碓O定ROI的區(qū)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(qū)域作為用來設定ROI的區(qū)域進行提取?？梢酝ㄟ^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(qū)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(qū)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(qū)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(qū)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(xù)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(qū)域。并且，例如可以在中心部分將希望尺寸的1個ROI Al、在周邊部分將4個希望尺寸的ROI Bi、ROI B2、R0I B3、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(fā)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?yōu)樽钚〉姆椒?，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(fā)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(fā)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(fā)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1個ROI Al，在周邊部分中設定i個ROI Bi、 ROI B2、R0I B3、……、ROI Bi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-(Ibl+Ib2+Ib3+......+Ibi)/i (1)其中，Ial是關于ROI Al的信號強度的代表值，Ibk(l彡k彡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。S卩，如式(1)所示，可以將關于信號強度相對較大的中心部分的ROIAl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(qū)域或點而同樣如式(1)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(fā)送信號的振幅及相位。作為探索使偏差D為最小的RF發(fā)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(fā)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(fā)送信號的振幅及相位。因此，在采用柵格探索法的情況下，執(zhí)行分別改變了 RF發(fā)送信號的相位及振幅的預備掃描。分別改變了 RF發(fā)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(fā)送信號的相位或振幅以規(guī)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(fā)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(fā)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3IA及相位控制部3IB對振幅相位平衡器29B的控制，能夠將RF發(fā)送信號的I信號的振幅及相位分別調節(jié)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(yōu)的RF 發(fā)送信號的振幅及相位的方法的圖。在圖6中，橫軸將RF發(fā)送信號的振幅表示為Q信號的振幅M與I信號的振幅Ai 之比。此外，縱軸將RF發(fā)送信號的相位表示為Q信號的相位ctq與I信號的相位Φ 之比。例如，將Q信號的相位Φ q設為0度并使I信號的相位Φ i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M 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(zhí)行預備掃描。另夕卜，有Aqmax Aimin的界限為4 UAqmin 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M/Ai及I信號的相位Φ 相對應的信號強度的偏差Ddata(Aq/Ai，Φι)。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Ddatajnin。接著，提取包圍作為最小的偏差Ddatajnin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Ddatajnin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Ddatajnin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iVqopt/Aiopt 以及I信號的相位Φ =90+Δ φ opt.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Mopt/Aiopt以及I信號的相位Φ = 90+Δ φ opt.但是，如上所述，僅使用作為最小偏差Ddatajnin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(yè)來探索使偏差D為最小的RF發(fā)送信號的振幅及相位的方法，其中，所述作業(yè)是指判斷改變了 RF發(fā)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Dl、D2的大小關系，對值較小側的附近再次改變RF發(fā)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(zhí)行改變RF發(fā)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Dl、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(yōu)的RF發(fā)送信號的振幅及相位的方法的圖。在圖7中，橫軸表示RF發(fā)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(fā)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^Vopt的、充分離開的兩個振幅決定為基點Al、 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(3Α1+Α2)/4、(Α1+3Α2)/4。接著，通過預備掃描將RF發(fā)送信號的振幅設定為與中點(Al+A2)/2的兩側的兩點(3Α1+Α2)/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(3Α1+Α2)/4、(Α1+3Α2)/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 ((3A1+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^Vopt存在于取比兩個基點Al、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(3Α1+Α2)/4或(Α1+3Α2)/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iVopt。另外，優(yōu)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(fā)送信號的相位Φορ 及振幅iVopt。在此情況下，例如分別準備多組以相互不同的振幅發(fā)送RF發(fā)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(fā)送RF發(fā)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?？梢钥紤]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Φορ 。接著，對求出能夠得到更均勻的Bl分布的RF發(fā)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(fā)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(yōu)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(fā)送信號的發(fā)送中使用的RF線圈M及攝像部位的不同而不同。因此，從精度上考慮優(yōu)選事先按照每個被檢體P的體型、使用的RF線圈M及攝像部位來取得Bl分布。這樣取得的Bl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(yōu)的RF發(fā)送信號的相位Φορ 及振幅iVopt。即，能夠將與被檢體P的體型等攝像條件相對應的、能夠得到更均勻的Bl分布的RF發(fā)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(fā)送信號的相位Φορ 及振幅^Vopt的方法及求出能夠得到最均勻的Bl分布的RF發(fā)送信號的相位Φορ 及振幅^Vopt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M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(yōu)RF 發(fā)送信號的相位Φ opt及振幅^Vopt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(fā)送信號的相位Φ opt及振幅iVopt。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M的特征等攝影條件相對應的最優(yōu)的RF發(fā)送信號的相位Φ opt及振幅 Aopt。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M的特征，可以舉出在RF信號的發(fā)送中使用的表面線圈的數量、尺寸、形狀、種類。過去執(zhí)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(fā)送信號的相位Φ opt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(fā)送信號的相位(]5叩丨及振幅^\叩丨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(fā)送信號的相位Φορ 及振幅^Vopt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(fā)送信號的相位Φ opt及振幅^Vopt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(fā)送信號的相位Φορ 及振幅^Vopt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M的特征等攝影條件相對應的RF發(fā)送信號的相位Φ opt及振幅iVopt，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(fā)送信號的相位(]5叩丨及振幅^\叩丨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(yōu)的RF發(fā)送信號的相位Φ opt及振幅iVopt。(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(FTfourier 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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)送信號的相位及振幅的調節(jié)的Bl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Sl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(zhí)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(qū)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(fā)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(fā)送信號的相位及振幅的情況下，在步驟S3中，執(zhí)行改變了 RF發(fā)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(fā)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(fā)送信號的相位及振幅的指示的情況下，也在步驟S3中執(zhí)行預備掃描。因此，由攝影條件設定部40設定改變了 RF發(fā)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。即，預先將被檢體P設置在診視床37上，在由靜磁場電源沈勵磁的靜磁場用磁鐵 21 (超導磁鐵)的攝像區(qū)域中形成靜磁場。此外，從勻場線圈電源觀對勻場線圈22供給電流，使形成在攝像區(qū)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(fā)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(fā)送器四及接收器30驅動，在設置了被檢體P的攝像區(qū)域中形成梯度磁場，并且使RF信號從RF線圈M產生。具體而言，在順序控制器31的信號發(fā)生器31C中產生的RF信號被輸出給發(fā)送器 29的90度信號分配器^A，在90度信號分配器^A中被分配為I信號及Q信號。在振幅相位平衡器^B中按照來自振幅控制部3IA及相位控制部3IB的控制信號調節(jié)I信號的振幅及相位。并且，I信號及Q信號經由發(fā)送前級放大器^C、功率放大器^D、隔離器29E及收發(fā)切換開關38A分別被從I信號收發(fā)通道38B及Q信號收發(fā)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(fā)送振幅及相位被調節(jié)后的RF發(fā)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M的線圈元件24A、24B接收，經由收發(fā)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M接收NMR信號，執(zhí)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)送信號的相位及振幅執(zhí)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(fā)送信號的相位及振幅的調節(jié)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。即，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(fā)送的RF發(fā)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R0I。并且，例如決定RF發(fā)送信號的振幅或相位以減小ROI內及/ 或ROI間的數據的信號強度的不均勻?；蛘邲Q定RF發(fā)送信號的振幅或相位以便能夠得到更均勻的Bl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(qū)域的設定自由度提高，能夠改善有關Bl勻場化對象區(qū)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(yōu)的RF發(fā)送信號的振幅及相位，來進行Bl勻場化。因此，能夠不使NMR信號劣化地從RF線圈M對數據處理系統(tǒng)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，具備存儲單元，按照被檢體的每個攝影部位保存高頻率發(fā)送信號的振幅及相位中的至少一方；輸入單元，輸入包括上述被檢體的攝影部位在內的攝影條件；以及成像單元，從上述存儲單元讀取與上述被檢體的攝影部位相對應的高頻率發(fā)送信號的振幅及相位中的至少一方，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，上述存儲單元按照每個上述攝影部位和上述被檢體的特征，保存上述振幅及相位中的至少一方，上述成像單元將與上述攝影部位和上述被檢體的特征相對應的上述振幅及相位中的至少一方作為攝影條件進行成像。
3.如權利要求2所述的磁共振成像裝置，其特征在于， 上述被檢體的特征是上述被檢體的體型。
4.如權利要求1所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述存儲單元按照每個上述攝影部位和RF線圈的特征，保存上述振幅及相位中的至少一方，上述成像單元將與上述攝影部位和上述RF線圈的特征相對應的上述振幅及相位中的至少一方作為攝影條件進行成像。
5.如權利要求4所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述RF線圈的特征是發(fā)送中使用的線圈的數量、尺寸、形狀和種類中的至少某個。
全文摘要
本發(fā)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。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(qū)域中的數據的不均勻的高頻率發(fā)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G01R33/38GK102349830SQ20111019539
公開日2012年2月15日 申請日期2009年5月12日 優(yōu)先權日2008年6月26日
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