磁共振成像装置及磁共振成像方法

专利名称：磁共振成像装置及磁共振成像方法
技术领域：
本发明涉及通过拉莫尔频率的高频率(RF :radio frequency)信号磁激励被检体的原子核自旋、根据随着该激励产生的核磁共振(NMR nuclear magnetic resonance)信号重构图像的磁共振成像(MRI =Magnetic Resonance Imaging)装置及磁共振成像方法，特别涉及通过不取决于每个被检体的特征而进行普遍的Bl勻场化(shimming)、能够降低Bl不均勻性的影响的磁共振成像装置及磁共振成像方法。
背景技术：
磁共振成像是通过拉莫尔频率的RF信号磁激励被置于静磁场中的被检体的原子核自旋、根据随着该激励产生的MR信号重构图像的摄像法。近年来，随着装置的高磁场化，Bl不均勻性成为问题。Bl不均勻性也称作RF磁场不均勻性，是下述现象在共振频率较高的高磁场装置中，因为波长较短的RF脉冲在生物体内衰减而不均勻度增加，并且伴随RF脉冲的不均勻性而回波信号也变得不均勻。S卩，在高磁场MRI装置中，由于被检体的介电常数的差异等的影响，在摄影区域的中心和周边部分RF发送脉冲的信号强度分布较大地不同。因此，为了减小Bl不均勻性的影响，需要进行Bl勻场化。即，如果不进行使RF 发送脉冲的信号强度分布变得均勻的修正，则有可能在摄影区域的中心部分和周边部分发生感度不均勻。所以，已知有下述研究报告为了减小Bl不均勻性的影响，有效的方法是对于发生感度不均勻的区域发送修正了振幅或相位的RF发送脉冲是有效(例如参照 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不均勻性的影响而发生感度不均勻的区域以及适当的RF发送脉冲的相位及振幅根据被检体的体重、身高、体积、水的分布、脂肪的分布、肌肉的分布等特征而不同。对此，以往提出的Bl勻场化的方法是，预先求出与某个特定的被检体的特征对应的发送RF脉冲的相位及振幅，按照被检体的特征，将具有所决定的相位及振幅的发送RF脉冲发送给发生感度不均勻的区域。因此，如果被检体变化，则感度不均勻区域及适当的RF发送脉冲的振幅及相位也变化，有不能稳定地进行良好的Bl勻场化的问题。反言之，如果原样采用以往的方法，则成为尽管按照每个被检体而感度不均勻区域不同，但还是对预先决定的共通的感度不均勻区域调节发送RF脉冲的振幅或相位。此外，每当被检体变化时，用户需要求出适当的发送RF脉冲的相位及振幅，并且需要通过手动频繁地进行发送RF脉冲的相位及振幅的调节。以上的问题成为Bl勻场化功能向高磁场装置安装的妨碍。所以，希望开发即使被检体变化也可普遍且简便地进行Bl勻场化的技术。

发明内容
本发明就是为了应对以往的状况而做出的，目的是提供一种通过不取决于每个被检体的特征而进行普遍的Bl勻场化、从而能够减小Bl不均勻性的影响的磁共振成像装置及磁共振成像方法。有关本发明的磁共振成像装置为了达到上述目的，具备摄影条件取得单元，取得能够减小设定在被检体内的至少1个关注区域中的数据的不均勻的高频率发送信号的振幅及相位中的至少一方；以及成像单元，通过将上述振幅及相位中的至少一方作为摄影条件进行成像，来取得图像数据。此外，有关本发明的磁共振成像装置为了达到上述目的，具备摄影条件取得单元，基于与被检体的体型及在高频率发送信号的发送中使用的线圈中的至少一方相对应的高频率磁场分布，取得能够减小设定在上述被检体内的至少1个关注区域中的数据的不均勻的高频率发送信号的振幅及相位中的至少一方；以及成像单元，通过将上述振幅及相位中的至少一方作为摄影条件进行成像，来取得图像数据。此外，有关本发明的磁共振成像方法为了达到上述目的，具有取得能够减小设定在被检体内的至少1个关注区域中的数据的不均勻的高频率发送信号的振幅及相位中的至少一方的步骤；以及通过将上述振幅及相位中的至少一方作为摄影条件进行成像，来取得图像数据的步骤。此外，有关本发明的磁共振成像方法为了达到上述目的，具有基于与被检体的体型及在高频率发送信号的发送中使用的线圈中的至少一方相对应的高频率磁场分布，取得能够减小设定在上述被检体内的至少1个关注区域中的数据的不均勻的高频率发送信号的振幅及相位中的至少一方的步骤；以及通过将上述振幅及相位中的至少一方作为摄影条件进行成像，来取得图像数据的步骤。在这样的有关本发明的磁共振成像装置及磁共振成像方法中，通过不取决于各个被检体的特征而进行普遍的Bl勻场化，能够减小Bl不均勻性的影响。


图1是表示有关本发明的磁共振成像装置的实施方式的结构图。图2是表示图1所示的顺序控制器、发送器及RF线圈的详细结构例的图。图3是图1所示的计算机的功能块图。图4是说明在图3所示的ROI设定部中基于通过预备扫描而收集的数据来决定用来设定ROI的区域的方法的图。图5是表示在图3所示的ROI设定部中设定的多个ROI的一例的图。图6是说明在图3所示的振幅相位设定部中通过栅格探索法探索最优的RF发送信号的振幅及相位的方法的图。图7是说明在图3所示的振幅相位设定部中通过2分法探索最优的RF发送信号的振幅及相位的方法的图。图8是表示通过图1所示的磁共振成像装置随着基于RF发送信号的相位及振幅的调节的Bl勻场化而收集被检体的图像数据时的顺序的流程图。
具体实施例方式参照附图对有关本发明的磁共振成像装置及磁共振成像方法的实施方式进行说明。(结构及功能)图1是表示有关本发明的磁共振成像装置的实施方式的结构图。磁共振成像装置20具备形成静磁场的筒状的静磁场用磁铁21、设在该静磁场用磁铁21的内部中的勻场线圈22、梯度磁场线圈23及RF线圈M。此外，在磁共振成像装置20中具备控制系统25。控制系统25具备静磁场电源26、 梯度磁场电源27、勻场线圈电源观、发送器四、接收器30、顺序控制器31及计算机32。控制系统25的梯度磁场电源27由X轴梯度磁场电源27x、Y轴梯度磁场电源27y及Z轴梯度磁场电源27z构成。此外，在计算机32中，具备输入装置33、显示装置34、运算装置35及存储装置36。静磁场用磁铁21与静磁场电源沈连接，具有通过从静磁场电源沈供给的电流而在摄像区域中形成静磁场的功能。另外，静磁场用磁铁21由超导线圈构成的情况较多，在励磁时与静磁场电源26连接而被供给电流，但一般一旦被励磁后就成为非连接状态。此外，也有将静磁场用磁铁21用永久磁铁构成而不设置静磁场电源沈的情况。此外，在静磁场用磁铁21的内侧，在同轴上设有筒状的勻场线圈22。勻场线圈22 与勻场线圈电源28连接，构成为，从勻场线圈电源28对勻场线圈22供给电流而使静磁场均勻化。梯度磁场线圈23由X轴梯度磁场线圈23x、Y轴梯度磁场线圈23y及Z轴梯度磁场线圈23z构成，在静磁场用磁铁21的内部中形成为筒状。在梯度磁场线圈23的内侧设有诊视床37并作为摄像区域，将被检体P设置在诊视床37上。在RF线圈M中，有内置于机架中的RF信号的收发用的全身用线圈(WBC :whole body coil)、及设在诊视床37及被检体P附近的RF信号接收用的局部线圈等。此外，梯度磁场线圈23与梯度磁场电源27连接。梯度磁场线圈23的X轴梯度磁场线圈23x、Y轴梯度磁场线圈23y及Z轴梯度磁场线圈23z分别与梯度磁场电源27的X 轴梯度磁场电源27x、Y轴梯度磁场电源27y及Z轴梯度磁场电源27z连接。并且，构成为，利用从X轴梯度磁场电源27x、Y轴梯度磁场电源27y及Z轴梯度磁场电源27z分别供给到X轴梯度磁场线圈23x、Y轴梯度磁场线圈23y及Z轴梯度磁场线圈23z中的电流，能够在摄像区域中分别形成X轴方向的梯度磁场fouY轴方向的梯度磁场 Gy、以及Z轴方向的梯度磁场fe。RF线圈M与发送器四及/或接收器30连接。发送用的RF线圈M具有从发送器四接收RF信号并对被检体P发送的功能，接收用的RF线圈M具有接收随着被检体P内部的原子核自旋的因RF信号引起的激励而产生的NMR信号，并将NMR信号传送给发送器 30的功能。另一方面，控制系统25的顺序控制器31与梯度磁场电源27、发送器四及接收器 30连接。顺序控制器31具有存储顺序信息的功能、和通过按照存储的规定的顺序使梯度磁场电源27、发送器四及接收器30驱动而产生X轴梯度磁场fouY轴梯度磁场Gy、Z轴梯度磁场( 及RF信号的功能，上述顺序信息记述了使梯度磁场电源27、发送器四及接收器 30驱动所需的控制信息、例如要对梯度磁场电源27施加的脉冲电流的强度及施加时间、施加定时等动作控制信息。此外，顺序控制器31构成为，接收作为通过接收器30的NMR信号的检波及A/ D(analog to digital 模数变换)变换得到的复数数据的原始数据(raw data)并传递给计算机32。因此，在发送器四中，具备基于从顺序控制器31接收到的控制信息将RF信号传递给RF线圈M的功能，另一方面，在接收器30中，具备通过对从RF线圈M接收到的NMR 信号进行检波、执行所需的信号处理并进行A/D变换来生成作为数字化后的复数数据的原始数据的功能、以及将生成的原始数据传递给顺序控制器31的功能。图2是表示图1所示的顺序控制器31、发送器四及RF线圈M的详细结构例的图。如图2所示，在顺序控制器31中，具备振幅控制部31A、相位控制部31B及信号发生器31C。在发送器四中，具备90度信号分配器^A、振幅相位平衡器^B、一对发送前级放大器^C、一对功率放大器^D、一对隔离器^E、一对50 Ω终端^F，上述这些部件作为使从1个信号分配而得到的两个RF信号并列地放大的并列驱动RF放大器发挥功能。此外， 在发送器四与RF线圈M之间设有RF前端38。在RF前端38中，具备收发切换开关38A、 I信号收发通道38B、Q信号收发通道38C、90度相位合成器38D、50 Ω终端38Ε及接收前级放大器38F。在RF线圈M中，具备多个线圈元件，该多个线圈元件包括用来收发I信号的线圈元件24Α及用来收发Q信号的线圈元件MB。顺序控制器31的振幅控制部31A、相位控制部31B及信号发生器31C构成为，能够分别由来自计算机32的控制信号控制。振幅控制部31A具有通过对发送器四的振幅相位平衡器29B赋与控制信号来调节I信号的振幅的功能。相位控制部31B具有通过对发送器 29的振幅相位平衡器29B赋与控制信号来调节I信号的相位的功能。信号发生器31C具有使RF信号产生并对发送器四的90度信号分配器29A输出的功能。在发送器四的90度信号分配器29A上，并联连接着振幅相位平衡器29B及Q信号用的发送前级放大器^C。在振幅相位平衡器29B的后级上，串联连接着I信号用的发送前级放大器^C、功率放大器29D及隔离器^E，在Q信号用的发送前级放大器^C的后级上，串联连接着Q信号用的功率放大器29D及隔离器^E。此外，在I信号及Q信号用的各隔离器29E上，分别连接着50 Ω终端^F。90度信号分配器^A具有将从信号发生器31C取得的RF信号分配为相位为0度的 I信号及相位为90度的Q信号的功能、和将分配的I信号输出给振幅相位平衡器29B并将 Q信号输出给对应的发送前级放大器^C的功能。发送前级放大器29C具有按照来自振幅控制部31A及相位控制部31B的控制信号将I信号的振幅及相位设定为规定的值的功能、和将调节后的I信号输出给对应的发送前级放大器^C的功能。各发送前级放大器29C及各功率放大器29D分别具有将信号放大的功能。各隔离器29E分别具有为了防止信号回旋及电路的保护而通过50 Ω终端38Ε将输入信号与输出信号串联地绝缘的功能。RF前端38的收发切换开关38Α具有下述功能通过将I信号收发通道38Β在I信号用的隔离器29Ε侧和90度相位合成器38D侧之间切换，将Q信号收发通道38C在Q信号用的隔离器29Ε侧和90度相位合成器38D侧之间切换，来切换RF信号发送时的电路连接结构和回波信号接收时的电路连接结构。I信号收发通道38Β发送I信号，并与接收对应于I信号的回波信号的线圈元件24Α连接。Q信号收发通道38C发送Q信号，并与接收对应于Q信号的回波信号的线圈元件24Β连接。90度相位合成器38D具有通过将从I信号收发通道38Β及Q信号收发通道38C分别输出的回波信号在进行消除90度的相位差的相位修正之后进行合成而得到单一的回波信号的功能、和将接收回波信号输出给接收前级放大器38F的功能。接收前级放大器38F具有将在90度相位合成器38D中合成的回波信号放大并输出给接收器30的功能。此外，通过由运算装置35执行保存于计算机32的存储装置36中的程序，在计算机32中能够具备各种功能。但是，也可以不通过程序，而在磁共振成像装置20中设置具有各种功能的特定的电路。图3是图1所示的计算机32的功能块图。计算机32通过程序而作为摄像条件设定部40、顺序控制器控制部41、k空间数据库42、图像重构部43、图像数据库44、图像处理部45及振幅相位平衡数据库46发挥功能。 摄像条件设定部40具有ROI设定部40A及振幅相位设定部40B。摄像条件设定部40具有基于来自输入装置33的指示信息设定包括脉冲顺序的摄影条件、将设定的摄影条件传递给顺序控制器控制部41的功能。因此，摄像条件设定部40 具备使显示装置34显示摄影条件的设定用画面信息的功能。摄像条件设定部40的ROI设定部40A具有设定单一或多个关注区域(ROI :region of interest)的功能。因此，在ROI设定部40A中构成为，能够根据需要来参照图像数据库 44。此外，振幅相位设定部40B具备决定能够降低对ROI设定部40A中设定的各ROI 收集的数据间的信号强度的不均勻及/或单一的ROI内的数据的不均勻的被检体P的激励用的RF发送信号的相位及振幅中的一个或两者的绝对值或相对值的功能。因此，在振幅相位设定部40B中构成为，能够参照图像数据库44。并且，振幅相位设定部40B构成为，将决定的RF发送信号的相位及振幅设定为成像扫描用的摄影条件。即，特别是在磁共振成像装置20是高磁场装置的情况下，因为所谓的Bl不均勻性的影响，RF发送信号的信号强度按照每个摄影部位进行变化。即，RF发送信号的信号强度在空间上变得不均勻。此外，RF发送信号的空间上的不均勻性也根据被检体的体重、身高、 体积、水的分布、脂肪的分布、肌肉的分布、体格、年龄等特征而变化。因此，由于Bl不均勻性的影响，收集的信号的强度的不均勻按照每个R0I、每个ROI内的位置、以及每个被检体的特征而变化。所以，为了降低Bl不均勻性的影响，通过振幅相位设定部40B，决定能够降低在各 ROI中收集的数据间的信号强度的不均勻及/或单一的ROI内的数据的不均勻的适当的RF发送信号的相位或振幅。作为信号强度的不均勻的降低对象的单一或多个ROI能够基于来自输入装置33的指示信息而通过手动、或者按照预先决定的条件自动地在ROI设定部40A 中被设定。例如，可以设置通过用户操作输入装置33来手动设定ROI的ROI设定模式和自动地设定ROI的ROI设定模式。在设定ROI的情况下，需要决定用来设定ROI的区域。用来设定ROI的区域也可以作为默认值而预先存储在ROI设定部40A中，但也可以基于进行用来决定ROI的设定区域的定位用预备扫描而收集的数据来自动地或手动地决定。图4是说明在图3所示的ROI设定部40A中基于通过预备扫描而收集的数据来决定用来设定ROI的区域的方法的图。在图4中，横轴表示某1方向的位置，纵轴表示图像数据的信号强度。例如，如果通过预备扫描摄像圆柱状的人体等价模型，则平行于中心轴的截面上的重构图像数据的信号强度成为图4的实线所示那样。另外，图像数据的信号强度设定为由ROI设定部40A自动测量可带来处理的自动化及用户作业的劳动减轻。如图4所示，由于Bl不均勻性的影响，图像数据的信号强度在人体等价模型的中心部分变大，而在人体等价模型的周边部分变小。相对于此，假设没有Bl不均勻性的影响的情况下的图像数据的信号强度的理想值如图4的单点划线所示，在存在人体等价模型的范围中取一定的值，在人体等价模型的外部是零。因而，需要决定RF发送脉冲的振幅及相位，以使图4的用实线表示的图像数据的测量值接近于用单点划线表示的理想值。可以将用来设定ROI的区域参照图像数据的信号强度设定为认为存在人体等价模型的某个阈值以上的范围。由此，能够将人体等价模型等被检体P的存在区域作为用来设定ROI的区域进行提取。可以通过使显示装置34显示图4所示那样的图像数据的信号强度的分布图，操作鼠标等输入装置33指定范围，从而通过用户的手动来进行该区域的设定，但也可以在ROI设定部40A中基于阈值与数据的信号值的大小关系来自动地进行该区域的设定。另外，阈值可以定义为相对于信号强度的绝对值，但也可以从图像数据中自动地提取认为是背景的噪音区域的低信号部分，将阈值定义为相对于低信号部分的相对值。此外，ROI的设定也可以通过手动或自动来进行。作为用来设定ROI的条件，除了 ROI的数量、位置、形状以外，还可以举出相邻的ROI间的交叠率或交叠量、ROI的面积相对于ROI的设定区域的面积的比例。如果使相邻的ROI交叠，则通过成像扫描能够得到连续的图像数据。因此，能够配合成像扫描用的ROI而将交叠的多个ROI设定为预备扫描用。用来设定ROI的参数可以作为默认值存储在ROI设定部40A中，也可以通过输入装置33的操作来变更。图5是表示在图3所示的ROI设定部40A中设定的多个ROI的一例的图。如图5所示，基于图像数据的分布(profile)提取人体等价模型的截面的轮廓作为用来设定ROI的区域。并且，例如可以在中心部分将希望尺寸的1个ROI Al、在周边部分将4个希望尺寸的ROI Bi、ROI B2、R0I B3、ROI B4相互以希望的交叠率交叠地设定。有关设定的多个ROI的信息可以从ROI设定部40A传递给振幅相位设定部40B。但是，如图4所示，在图像数据的中心部分和周边部分因为Bl不均勻性的影响而在信号强度中存在偏差。因此，在各ROI中，在信号强度中存在不均勻。此外，在单一的ROI内，也在信号强度中存在不均勻。所以，振幅相位设定部40B构成为，求出单一的ROI内及/ 或多个ROI间的信号强度间的不均勻为最小的RF发送信号的振幅及相位作为成像扫描用的摄影条件。作为使ROI内及ROI间的信号强度的不均勻变为最小的方法，有下述方法定义表示信号强度的不均勻的指标，求出定义的指标成为最小的RF发送信号的振幅及相位，并将其设定为摄影条件的方法；以及求出能够得到均勻的Bl分布的RF发送信号的振幅及相位并将其设定为摄影条件的方法。首先，对求出表示信号强度的指标成为最小的RF发送信号的振幅及相位的方法进行说明。例如，如图5所示，在中心部分设定1个ROI Al，在周边部分中设定i个ROI Bi、 ROI B2、R0I B3、……、ROI Bi的情况下，ROI间的数据的信号强度的偏差D可以如式(1)
那样定义。D = Ial-(Ibl+Ib2+Ib3+......+Ibi)/i (1)其中，Ial是关于ROI Al的信号强度的代表值，Ibk(l彡k彡i)是关于ROI Bk的信号强度的代表值。信号强度的代表值可以为各ROI内的信号强度的平均值、中间值、最大值或最小值。此外，也可以将特异值或错误值除去而求出平均值或中间值等代表值。S卩，如式(1)所示，可以将关于信号强度相对较大的中心部分的ROIAl的信号强度的代表值与关于信号强度相对较小的周边部分的ROI Bk的信号强度的平均值之差定义为多个ROI间的数据的信号强度的偏差D。其中，可以不根据式(1)，而根据ROI的数量、形状或摄影目的等条件任意地定义ROI间的数据的信号强度的偏差D。此外，关于单一 ROI内的数据的信号强度的偏差，也可以通过在ROI内设定多个区域或点而同样如式(1)那样进行定义。另外，各ROI内的信号强度可以使用在ROI设定部40A中自动测量的值，但也可以在振幅相位设定部40B中自动测量。如果这样作为数值求出多个ROI间或单一ROI内的数据的信号强度的偏差D，则能够通过任意的探索方法计算使偏差D为最小的RF发送信号的振幅及相位。作为探索使偏差D为最小的RF发送信号的振幅及相位的代表性的方法，可以举出栅格探索法及2分法。 根据需要也可以使用栅格探索法及2分法这两者。栅格探索法是取得使RF发送信号的相位及振幅2维变化的情况下的、即以相位及振幅作为参数的ROI间或ROI内的信号强度的偏差Ddata群，基于偏差Ddata群探索使偏差D为最小的RF发送信号的振幅及相位。因此，在采用栅格探索法的情况下，执行分别改变了 RF发送信号的相位及振幅的预备扫描。分别改变了 RF发送信号的相位及振幅的预备扫描的摄影条件在摄像条件设定部40中被设定，但如果考虑到弛豫时间等，则作为多切片摄影，按照每个切片截面使RF发送信号的相位或振幅以规定的间隔逐渐变化带来摄影时间的缩短。进而，使用来收集用于提取上述被检体P的轮廓的数据的预备扫描和分别改变了 RF发送信号的相位及振幅的预备扫描共用化也带来摄影时间的缩短。在摄像条件设定部40中被设定为摄影条件的RF发送信号的振幅及相位分别经由顺序控制器控制部41被输出给顺序控制器31的振幅控制部31A及相位控制部31B。并且， 通过振幅控制部3IA及相位控制部3IB对振幅相位平衡器29B的控制，能够将RF发送信号的I信号的振幅及相位分别调节为设定的值。图6是说明在图3所示的振幅相位设定部40B中通过栅格探索法探索最优的RF 发送信号的振幅及相位的方法的图。在图6中，横轴将RF发送信号的振幅表示为Q信号的振幅M与I信号的振幅Ai 之比。此外，纵轴将RF发送信号的相位表示为Q信号的相位ctq与I信号的相位Φ 之比。例如，将Q信号的相位Φ q设为0度并使I信号的相位Φ i在+X到_Y的范围内从90度开始以一定的间隔变化，另一方面，通过控制I信号的振幅Ai，使Q信号的振幅M 与I信号的振幅Ai之比在从Aqmax Aimin到Aqmin Aimax的范围内以一定间隔变化， 来执行预备扫描。另夕卜，有Aqmax Aimin的界限为4 UAqmin Aimax的界限为1 4 的报告。这样，在图6所示那样的2维空间的各栅格点上能够得到与Q信号和I信号的振幅比M/Ai及I信号的相位Φ 相对应的信号强度的偏差Ddata(Aq/Ai，Φι)。在多切片摄影的情况下，存在数量等于切片数的栅格点。这里，探索栅格点上的偏差Ddata中的成为最小的偏差Ddatajnin。接着，提取包围作为最小的偏差Ddatajnin的栅格点上的周围的点。这样，可以认为取信号强度的最小的偏差Dmin的点存在于由作为最小的偏差Ddatajnin的栅格点的周围的点包围的范围内。 所以，通过使用作为最小的偏差Ddatajnin的栅格点的周围的点的各自的偏差Ddata的插值处理，能够推定最小的偏差Dmin及对应的点、即Q信号与I信号的振幅比iVqopt/Aiopt 以及I信号的相位Φ =90+Δ φ opt.作为插值处理，可以为线性插值、样条插值、2次插值等任意的插值处理，也可以使用户能够从这些插值方法的候选中选择。例如3维样条插值是有实用性的。另外，也可以通过使用所有栅格点上的偏差Ddata进行使用任意次数的函数的拟合，来求出最小的偏差Dmin及对应的Q信号与I信号的振幅比Mopt/Aiopt以及I信号的相位Φ = 90+Δ φ opt.但是，如上所述，仅使用作为最小偏差Ddatajnin的栅格点的周围的点在较小的范围内进行拟合更能够使近似成立而提高计算精度。另一方面，2分法是通过反复进行下述作业来探索使偏差D为最小的RF发送信号的振幅及相位的方法，其中，所述作业是指判断改变了 RF发送信号的振幅及相位中的任一个而收集到的两个图像数据的ROI间或ROI内的信号强度的偏差Dl、D2的大小关系，对值较小侧的附近再次改变RF发送信号的振幅及相位中的任一个，并收集两个图像数据。因此，在使用2分法的情况下，反复执行改变RF发送信号的相位及振幅中的任一个来收集图像数据的预备扫描、和判断两个图像数据的ROI间的信号强度的偏差Dl、D2的大小关系的处理。图7是说明在图3所示的振幅相位设定部40B中通过2分法探索最优的RF发送信号的振幅及相位的方法的图。在图7中，横轴表示RF发送信号的I信号的振幅A，纵轴表示与I信号的振幅A相对应的ROI间的信号强度的偏差D(A)。例如，在改变RF发送信号的振幅A的情况下，将认为在中间存在与最小的偏差Dmin对应的振幅^Vopt的、充分离开的两个振幅决定为基点Al、 A2，求出与两个振幅A1、A2的中点(Al+A2)/2相当的振幅。接着，求出与中点(Al+A2)/2相邻两侧的、与两个基点A1、A2之间的各个中点(3Α1+Α2)/4、(Α1+3Α2)/4。接着，通过预备扫描将RF发送信号的振幅设定为与中点(Al+A2)/2的两侧的两点(3Α1+Α2)/4、(A1+3A2)/4相当的2个振幅，来进行图像数据的收集。接着，计算分别对应于两点(3Α1+Α2)/4、(Α1+3Α2)/4的图像数据的信号强度的各偏差D((3Al+A2)/4)、 D ((A1+3A2) /4)。接着，比较两个偏差D ((3A1+A2) /4)、D ((A1+3A2) /4)，确定取较小的值的一侧。这样，可以认为对应于最小的偏差Dmin的振幅^Vopt存在于取比两个基点Al、A2的中点(Al+A2)/2小的偏差D(A)的值的一侧。所以，将以对应于较小的偏差D (A)的值的点(3Α1+Α2)/4或(Α1+3Α2)/4作为中点的两侧的两点Al或A2与(Al+A2)/2作为新的基点，进行对应于上述两个不同的振幅的图像数据收集及比较判断处理。通过反复进行这样的图像数据收集及比较判断处理，能够求出最小的偏差Dmin及对应的振幅iVopt。另外，优选的是，在一定程度上关于振幅的探索完成后通过同样的方法进行关于相位的探索。并且，通过一边反映探索结果一边交替地反复进行关于振幅的探索及关于相位的探索，能够求出用来使偏差D成为最小的RF发送信号的相位Φορ 及振幅iVopt。在此情况下，例如分别准备多组以相互不同的振幅发送RF发送信号并收集两个切片图像数据的多切片摄影用的顺序、和以相互不同的相位发送RF发送信号并收集两个切片图像数据的多切片摄影用的顺序，在各多切片摄影之间进行偏差D的计算及偏差D的比较判断处理， 使处理结果反映到接着的多切片摄影中，这样会带来摄影时间的缩短。可以考虑到，如果关于振幅及相位分别反复进行4次左右的多切片摄影，则能够以实用的精度求出最小的偏差 Dmin及对应的振幅Aopt、相位Φορ 。接着，对求出能够得到更均勻的Bl分布的RF发送信号的振幅及相位并将其设定为摄影条件的方法进行说明。在此情况下，通过分别改变了 RF发送信号的相位及振幅的预备扫描，预先取得Bl 分布(RF磁场分布)。Bl分布可以通过公知的方法在出厂前或每次摄像时取得。例如，通过利用施加30度RF脉冲及60度RF脉冲分别收集的信号间的运算将Bl分布以外的影响所引起的成分除去，能够提取Bl分布成分。求出Bl分布时的被检体P也可以是模型，但是从精度上考虑优选设为人体。此外，Bl分布按照被检体P的体重及身高等体型、在RF发送信号的发送中使用的RF线圈M及摄像部位的不同而不同。因此，从精度上考虑优选事先按照每个被检体P的体型、使用的RF线圈M及摄像部位来取得Bl分布。这样取得的Bl分布具有与信号强度分布同样的特性。并且，能够基于Bl分布求出最优的RF发送信号的相位Φορ 及振幅iVopt。即，能够将与被检体P的体型等摄像条件相对应的、能够得到更均勻的Bl分布的RF发送信号的振幅及相位设定为摄影条件。另外，到这里为止，说明了基于通过预备扫描收集到的数据求出信号强度的偏差为最小的RF发送信号的相位Φορ 及振幅^Vopt的方法及求出能够得到最均勻的Bl分布的RF发送信号的相位Φορ 及振幅^Vopt的方法，但也可以构成为，将预先根据被检体P的特征、摄影部位、RF线圈M的特征等摄影条件求出的使Bl不均勻性的影响降低的最优RF 发送信号的相位Φ opt及振幅^Vopt数据库化，并预先保存在计算机32中，根据摄影条件来利用适当的RF发送信号的相位Φ opt及振幅iVopt。所以，在计算机32的数据振幅相位平衡数据库46中，保存有与被检体P的特征、 摄影部位、RF线圈M的特征等摄影条件相对应的最优的RF发送信号的相位Φ opt及振幅 Aopt。作为被检体P的特征，可以举出被检体P的体重及身高等体型、体积、水的分布、脂肪的分布、肌肉的分布、体格、年龄。此外，作为RF线圈M的特征，可以举出在RF信号的发送中使用的表面线圈的数量、尺寸、形状、种类。过去执行预备扫描并通过上述方法在振幅相位设定部40B中求出的每个摄影条件的RF发送信号的相位Φ opt及振幅Aopt可以通过写入到数据振幅相位平衡数据库46 中进行保存。在此情况下，适当的RF发送信号的相位(]5叩丨及振幅^\叩丨成为按照装置的不同而不同的值。另一方面，也可以不通过伴随着预备扫描的上述方法，而将通过其他方法事前推定或求出的每个摄影条件的适当的RF发送信号的相位Φορ 及振幅^Vopt在装置的出厂时预先保存到数据振幅相位平衡数据库46中。在此情况下，也可以使RF发送信号的相位Φ opt及振幅^Vopt成为对应于磁共振成像装置20的机种的值。但是，从精度提高的观点来看，也可以在每次摄像时求出适当的RF发送信号的相位Φορ 及振幅^Vopt并将其保存到数据振幅相位平衡数据库46中。并且，振幅相位设定部40B构成为，参照数据振幅相位平衡数据库46，从数据振幅相位平衡数据库46读取与从输入装置33输入的被检体P的特征、摄影部位、RF线圈M的特征等摄影条件相对应的RF发送信号的相位Φ opt及振幅iVopt，并将其设定为成像扫描用的摄影条件。另外，也可以构成为，代替RF发送信号的相位(]5叩丨及振幅^\叩丨而将表示每个摄影条件的Bl分布的函数或表保存到数据振幅相位平衡数据库46中，基于对应于摄影条件的Bl分布，振幅相位设定部40B设定最优的RF发送信号的相位Φ opt及振幅iVopt。(动作及作用)接着，对计算机32的其他功能进行说明。顺序控制器控制部41具有通过基于来自输入装置33或其他构成要素的信息对顺序控制器31赋与包含从摄像条件设定部40接收到的脉冲顺序的摄影条件，来使顺序控制器31进行驱动控制的功能。此外，顺序控制器控制部41具有从顺序控制器31接收原始数据并配置到形成于k空间数据库42中的k空间中的功能。因此，将在接收器30中生成的各原始数据作为k空间数据保存在k空间数据库42。图像重构部43具有从k空间数据库42取入k空间数据、通过实施包括傅立叶变换(FTfourier transformation)的图像重构处理来重构被检体P的图像数据的功能；和将重构得到的图像数据写入到图像数据库44中的功能。因此，在图像数据库44中，保存有在图像重构部43中重构的图像数据。图像处理部45具有从图像数据库44取入图像数据、进行必要的图像处理并生成显示用的2维图像数据的功能；和使显示装置34显示所生成的显示用的图像数据的功能。接着，对磁共振成像装置20的动作及作用进行说明。这里，说明设定多个ROI并决定RF发送信号的振幅及相位以使ROI间的信号强度的偏差成为最小的情况。对于决定RF发送信号的振幅及相位以使单一的ROI内的信号强度的偏差成为最小的情况、以及决定RF发送信号的振幅及相位以便能够得到均勻的Bl分布的情况，也能够以同样的流程进行成像。图8是表示通过图1所示的磁共振成像装置20随着基于RF发送信号的相位及振幅的调节的Bl勻场化而收集被检体P的图像数据时的顺序的流程图，图中对S赋与了数字的标号表示流程图的各步骤。
首先，在步骤Sl中，在计算机32的ROI设定部40A中以手动或自动制作多个ROI。 在自动制作ROI的情况下，执行预备扫描，通过后述的信号处理及图像重构处理得到图像数据。并且，随着图像数据的信号强度的阈值处理而提取用来设定ROI的区域。接着，在步骤S2中，通过振幅相位设定部40B参照数据振幅相位平衡数据库46，判断在数据振幅相位平衡数据库46中是否保存有对应于被检体P的特征及ROI等摄影条件的适当的RF发送信号的相位及振幅。接着，在数据振幅相位平衡数据库46中没有保存有适当的RF发送信号的相位及振幅的情况下，在步骤S3中，执行改变了 RF发送信号的振幅及相位的预备扫描。另外，在数据振幅相位平衡数据库46中保存有适当的RF发送信号的相位及振幅的情况下，在从输入装置33对振幅相位设定部40B输入了通过预备扫描计算适当的RF发送信号的相位及振幅的指示的情况下，也在步骤S3中执行预备扫描。因此，由摄影条件设定部40设定改变了 RF发送信号的振幅及相位的预备扫描用的摄影条件。并且，按照设定的摄影条件进行数据收集。即，预先将被检体P设置在诊视床37上，在由静磁场电源沈励磁的静磁场用磁铁 21 (超导磁铁)的摄像区域中形成静磁场。此外，从勻场线圈电源观对勻场线圈22供给电流，使形成在摄像区域中的静磁场均勻化。并且，如果从输入装置33对顺序控制器控制部41赋与预备扫描的开始指示，则顺序控制器控制部41从摄影条件设定部40取得改变了 RF发送信号的振幅及相位的摄影条件，并传递给顺序控制器31。顺序控制器31通过按照从顺序控制器控制部41接收到的摄影条件使梯度磁场电源27、发送器四及接收器30驱动，在设置了被检体P的摄像区域中形成梯度磁场，并且使RF信号从RF线圈M产生。具体而言，在顺序控制器31的信号发生器31C中产生的RF信号被输出给发送器 29的90度信号分配器^A，在90度信号分配器^A中被分配为I信号及Q信号。在振幅相位平衡器^B中按照来自振幅控制部3IA及相位控制部3IB的控制信号调节I信号的振幅及相位。并且，I信号及Q信号经由发送前级放大器^C、功率放大器^D、隔离器29E及收发切换开关38A分别被从I信号收发通道38B及Q信号收发通道38C输出给对应的线圈元件24A、24B。由此，从线圈元件24A、24B朝向被检体P发送振幅及相位被调节后的RF发送信号。因此，通过被检体P的内部中的核磁共振产生的NMR信号被RF线圈M的线圈元件24A、24B接收，经由收发切换开关38A、90度相位合成器38D及接收前级放大器38F被传递给接收器30。接收器30从RF线圈M接收NMR信号，执行所需的信号处理后，通过A/D 变换，生成作为数字数据的NMR信号的原始数据。接收器30将生成的原始数据传递给顺序控制器31。顺序控制器31将原始数据传递给顺序控制器控制部41，顺序控制器控制部41 将原始数据作为k空间数据配置在形成于k空间数据库42中的k空间中。接着，图像重构部43从k空间数据库42取入k空间数据来重构图像数据，将得到的图像数据写入到图像数据库44中。由此，在图像数据库44中，保存有对应于不同的RF 发送信号的振幅及相位的多个ROI各自的图像数据。接着，在步骤S4中，计算机32的振幅相位设定部40B按照预先决定的定义求出信号强度的代表值ROI间的偏差，作为表示ROI间的图像数据的信号强度的不均勻的指标。并且，基于对应于不同的RF发送信号的振幅及相位的多个图像数据的偏差，通过任意的探索方法计算偏差为最小的RF发送信号的振幅及相位。接着，在步骤S5中，振幅相位设定部40B将计算出的RF发送信号的振幅及相位设定为成像扫描用的摄影条件。另一方面，在步骤S2中，在判断在数据振幅相位平衡数据库46中保存有对应于被检体P的特征及ROI等摄影条件的适当的RF发送信号的相位及振幅的情况下，在步骤S6 中，振幅相位设定部40B将对应的适当的RF发送信号的相位及振幅设定为成像扫描用的摄影条件。接着，在步骤S7中，利用设定为摄影条件的RF发送信号的相位及振幅执行成像扫描。成像扫描的流程与预备扫描的流程是同样的。接着，进行步骤S8中的图像重构处理。因此，在图像数据库44中，保存有通过成像扫描收集到的、通过适当的RF发送信号的相位及振幅的调节带来的Bl勻场化而减小了 Bl不均勻性的影响的图像数据。并且，图像处理部45从图像数据库44取入图像数据，进行必要的图像处理后生成显示用的2维图像数据。进而，将生成的显示用的图像数据显示在显示装置；34上。即，以上那样的磁共振成像装置20是为了减小Bl不均勻性的影响而使从RF线圈 24发送的RF发送信号的振幅及相位变化的装置。特别是，在磁共振成像装置20中，能够设定所希望的单一或多个R0I。并且，例如决定RF发送信号的振幅或相位以减小ROI内及/ 或ROI间的数据的信号强度的不均勻。或者决定RF发送信号的振幅或相位以便能够得到更均勻的Bl分布。(效果)因此，根据磁共振成像装置20，作为信号强度的不均勻的修正对象的区域的设定自由度提高，能够改善有关Bl勻场化对象区域的操作性。此外，能够简单地求出适合于被检体P的特征等摄影条件的最优的RF发送信号的振幅及相位，来进行Bl勻场化。因此，能够不使NMR信号劣化地从RF线圈M对数据处理系统传送NMR信号，能够将Bl勻场化功能安装在装置中。(变形例)另外，在上述实施方式中，将对应于各ROI的图像数据的信号强度的偏差作为不均勻的指标，但也可以将对应于各ROI的k空间数据的信号强度的偏差作为不均勻的指标。
权利要求
1.一种磁共振成像装置，其特征在于，具备存储单元，按照被检体的每个摄影部位保存高频率发送信号的振幅及相位中的至少一方；输入单元，输入包括上述被检体的摄影部位在内的摄影条件；以及成像单元，从上述存储单元读取与上述被检体的摄影部位相对应的高频率发送信号的振幅及相位中的至少一方，将上述振幅及相位中的至少一方作为摄影条件进行成像，来取得图像数据。
2.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，上述存储单元按照每个上述摄影部位和上述被检体的特征，保存上述振幅及相位中的至少一方，上述成像单元将与上述摄影部位和上述被检体的特征相对应的上述振幅及相位中的至少一方作为摄影条件进行成像。
3.如权利要求2所述的磁共振成像装置，其特征在于， 上述被检体的特征是上述被检体的体型。
4.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，上述存储单元按照每个上述摄影部位和RF线圈的特征，保存上述振幅及相位中的至少一方，上述成像单元将与上述摄影部位和上述RF线圈的特征相对应的上述振幅及相位中的至少一方作为摄影条件进行成像。
5.如权利要求4所述的磁共振成像装置，其特征在于，上述RF线圈的特征是发送中使用的线圈的数量、尺寸、形状和种类中的至少某个。
全文摘要
本发明目的是提供一种通过不取决于每个被检体的特征而进行普遍的Bl匀场化、从而能够减小Bl不均匀性的影响的磁共振成像装置及磁共振成像方法。磁共振成像装置具备摄影条件取得单元及成像单元。摄影条件取得单元取得能够减小设定在被检体内的至少1个关注区域中的数据的不均匀的高频率发送信号的振幅及相位中的至少一方。成像单元通过将上述振幅及相位中的至少一方作为摄影条件进行成像，来取得图像数据。
文档编号G01R33/38GK102349830SQ20111019539
公开日2012年2月15日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年6月26日
发明者冈本和也, 塙政利, 安达公平 申请人:东芝医疗系统株式会社, 株式会社东芝