JP3538249B2 - Ｍｒｉｓ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＭＲスペクトロスコ
ピー（Ｍagnetic Ｒesonance Ｓpectroscopy）およびＭ
ＲＩＳ（Ｍagnetic Ｒesonance Imaging and Ｓpectros
copy）装置に関する。さらに詳しくは、任意形状の対象
領域のＭＲスペクトラム（Spectrum）をその対象領域以
外の部分からのコンタミネーション（Ｃontamination）
を抑制して得ることが出来ると共にそのＭＲスペクトラ
ムの周波数分解能を保ったままＳ／Ｎ比を向上すること
が出来るＭＲスペクトロスコピーおよびＭＲＩＳ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば腫瘍や灰白質部分のような対象領
域の局所的なＭＲスペクトラムを得るＭＲスペクトロス
コピーの従来技術として、ＣＳＩ（Chemical Shift Ima
ging）撮像を利用したＭＲスペクトロスコピーが知られ
ている。このＣＳＩ撮像を利用したＭＲスペクトロスコ
ピーでは、まず、ＣＳＩ撮像方法によりＣＳＩ画像を取
得し、図１７の（ａ）のように表示する。このＣＳＩ画
像Ｃの画質はあまり良くないため、対象領域Ｈは、ハッ
チングで示すように不明瞭に見える程度である。次に、
図１７の（ｂ）に示すように、対象領域Ｈ中の一つのボ
クセルＢｓを選択し、そのボクセルＢｓのＭＲＳデータ
からＭＲスペクトラムを得て、それで対象領域ＨのＭＲ
スペクトラムとしている。なお、ＭＲＳデータは、対象
領域における吸収（absorption）成分と分散（dispersi
on）成分とをあわせ持つ複素数データである。また、Ｍ
Ｒスペクトラムは、対象領域における吸収成分を表わす
特性である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ＣＳＩ撮像を利用
したＭＲスペクトロスコピーでは、Ｓ／Ｎ比と患者測定
時間の関係から、約２０ｃｍ×約２０ｃｍのＦＯＶ（Ｆ
ield Ｏf Ｖiew）を８×８のボクセルに分割することが
多い。しかし、これでは１つのボクセルが一辺約２．５
ｃｍの直方体となり、低空間分解能のため、対象領域の
形状によっては、選択したボクセルに対象領域Ｈ以外の
部分を多く含むこととなり、それによるコンタミネーシ
ョンが無視できない程の大きさとなる問題点がある。ま
た、一つのボクセルのＭＲＳデータから得たＭＲスペク
トラムで対象領域Ｈを代表させるのは、信頼性が低い問
題点がある。なお、分割数を増やしてボクセルサイズを
小さくし、空間分解能を高めようとすると、Ｓ／Ｎ比の
悪化により画質が悪化し、対象領域が全く見えなくなる
ため、ボクセルの選択すら出来なくなってしまう。そこ
で、この発明の目的は、任意形状の対象領域のＭＲスペ
クトラムをその対象領域以外の部分からのコンタミネー
ションを抑制して得ることが出来ると共にそのＭＲスペ
クトラムの周波数分解能を保ったままＳ／Ｎ比を向上す
ることが出来るＭＲスペクトロスコピーおよびＭＲＩＳ
装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、この発
明は、対象領域を含む所定部位をＭＲＩ撮像してＭＲＩ
データを取得するＭＲＩ撮像ステップと、前記所定部位
をＣＳＩ撮像してＭＲＳデータを取得するＣＳＩ撮像ス
テップと、前記ＭＲＩデータに基づいてＭＲ画像を表示
しそのＭＲ画像上で操作者が前記対象領域内の関心領域
を設定する関心領域設定ステップと、前記関心領域中の
ＭＲＩデータのボクセルに対応する前記ＭＲＳデータの
ボクセルを抽出するボクセル抽出ステップと、前記ＭＲ
Ｓデータのボクセルの中の一つのボクセルを基準ボクセ
ルとして選択する基準ボクセル選択ステップと、前記抽
出したボクセルのＭＲＳデータと基準ボクセルのＭＲＳ
データの周波数ずれ量を推定する周波数ずれ量推定ステ
ップと、前記周波数ずれ量に基づいて前記抽出した各ボ
クセルのＭＲＳデータを周波数補正する周波数補正ステ
ップと、補正後の前記各ボクセルのＭＲＳデータの加算
演算を行って前記対象領域のＭＲスペクトラムを生成す
るＭＲスペクトラム生成ステップとを有することを特徴
とするＭＲスペクトロスコピーを提供する。

【０００５】なお、上記ＭＲスペクトロスコピーを３次
元に拡張する場合は、対象領域を含む所定部位をマルチ
スライスまたは３次元撮像法でＭＲＩ撮像して３次元の
ＭＲＩデータを取得するＭＲＩ撮像ステップと、前記Ｍ
ＲＩ撮像と同じスライスをマルチスライスまたは３次元
撮像法でＣＳＩ撮像して３次元のＭＲＳデータを取得す
るＣＳＩ撮像ステップと、前記ＭＲＩデータに基づいて
各スライスのＭＲ画像を表示しそれらＭＲ画像上で操作
者が前記対象領域内の関心領域を設定する関心領域設定
ステップと、各スライスでの前記関心領域中のＭＲＩデ
ータのボクセルに対応する前記ＭＲＳデータのボクセル
を抽出するボクセル抽出ステップと、各スライスごとに
前記ＭＲＳデータのボクセルの中の一つのボクセルを基
準ボクセルとして選択する基準ボクセル選択ステップ
と、前記抽出したボクセルのＭＲＳデータと基準ボクセ
ルのＭＲＳデータの周波数ずれ量を推定する周波数ずれ
量推定ステップと、各スライスごとに前記周波数ずれ量
に基づいて前記抽出した各ボクセルのＭＲＳデータを周
波数補正するＭＲＳデータ周波数補正ステップと、各ス
ライスごとに補正後の前記各ボクセルのＭＲＳデータの
加算演算を行ってスライス代表ＭＲスペクトラムを生成
するスライス代表ＭＲスペクトラム生成ステップと、各
スライス代表ＭＲスペクトラムの中の一つのスライス代
表ＭＲスペクトラムを基準スペクトラムとして選択する
基準スペクトラム選択ステップと、前記基準スペクトラ
ムとその基準スペクトラム以外の各スライス代表ＭＲス
ペクトラムの周波数ずれ量を推定するスライス間周波数
ずれ量推定ステップと、前記周波数ずれ量に基づいて前
記各スライス代表ＭＲスペクトラムを周波数補正するＭ
Ｒスペクトラム周波数補正ステップと、補正後の前記ス
ライス代表ＭＲスペクトラムの加算演算を行って前記対
象領域のＭＲスペクトラムを生成するＭＲスペクトラム
生成ステップとを有するものとすればよい。

【０００６】また、上記ＭＲスペクトラム生成ステップ
または上記スライス代表ＭＲスペクトラム生成ステップ
において、関心領域がＭＲＳデータのボクセルに占める
割合に応じて当該ボクセルのＭＲＳデータに重みを付け
て加算するのが好ましい。

【０００７】第２の観点では、この発明は、対象領域を
含む所定部位をＭＲＩ撮像してＭＲＩデータを取得する
ＭＲＩ撮像手段と、前記所定部位をＣＳＩ撮像してＭＲ
Ｓデータを取得するＣＳＩ撮像手段と、前記ＭＲＩデー
タに基づいてＭＲ画像を表示しそのＭＲ画像上で操作者
が前記対象領域内の関心領域を設定する関心領域設定手
段と、前記関心領域中のＭＲＩデータのボクセルに対応
する前記ＭＲＳデータのボクセルを抽出するボクセル抽
出手段と、前記ＭＲＳデータのボクセルの中の一つのボ
クセルを基準ボクセルとして選択する基準ボクセル選択
手段と、前記抽出したボクセルのＭＲＳデータと基準ボ
クセルのＭＲＳデータの周波数ずれ量を推定する周波数
ずれ量推定手段と、前記周波数ずれ量に基づいて前記抽
出した各ボクセルのＭＲＳデータを周波数補正する周波
数補正手段と、補正後の前記各ボクセルのＭＲＳデータ
の加算演算を行って前記対象領域のＭＲスペクトラムを
生成するＭＲスペクトラム生成手段とを具備したことを
特徴とするＭＲＩＳ装置を提供する。

【０００８】第３の観点では、この発明は、対象領域を
含む所定部位をマルチスライスまたは３次元撮像法でＭ
ＲＩ撮像して３次元のＭＲＩデータを取得するＭＲＩ撮
像手段と、前記ＭＲＩ撮像と同じスライスをマルチスラ
イスまたは３次元撮像法でＣＳＩ撮像して３次元のＭＲ
Ｓデータを取得するＣＳＩ撮像手段と、前記ＭＲＩデー
タに基づいて各スライスのＭＲ画像を表示しそれらＭＲ
画像上で操作者が前記対象領域内の関心領域を設定する
関心領域設定手段と、各スライスでの前記関心領域中の
ＭＲＩデータのボクセルに対応する前記ＭＲＳデータの
ボクセルを抽出するボクセル抽出手段と、各スライスご
とに前記ＭＲＳデータのボクセルの中の一つのボクセル
を基準ボクセルとして選択する基準ボクセル選択手段
と、前記抽出したボクセルのＭＲＳデータと基準ボクセ
ルのＭＲＳデータの周波数ずれ量を推定する周波数ずれ
量推定手段と、各スライスごとに前記周波数ずれ量に基
づいて前記抽出した各ボクセルのＭＲＳデータを周波数
補正するＭＲＳデータ周波数補正手段と、各スライスご
とに補正後の前記各ボクセルのＭＲＳデータの加算演算
を行ってスライス代表ＭＲスペクトラムを生成するスラ
イス代表ＭＲスペクトラム生成手段と、各スライス代表
ＭＲスペクトラムの中の一つのスライス代表ＭＲスペク
トラムを基準スペクトラムとして選択する基準スペクト
ラム選択手段と、前記基準スペクトラムとその基準スペ
クトラム以外の各スライス代表ＭＲスペクトラムの周波
数ずれ量を推定するスライス間周波数ずれ量推定手段
と、前記周波数ずれ量に基づいて前記各スライス代表Ｍ
Ｒスペクトラムを周波数補正するＭＲスペクトラム周波
数補正手段と、補正後の前記スライス代表ＭＲスペクト
ラムの加算演算を行って前記対象領域のＭＲスペクトラ
ムを生成するＭＲスペクトラム生成手段とを具備したこ
とを特徴とするＭＲＩＳ装置を提供する。

【０００９】上記構成において、上記第２の観点による
ＭＲＩＳ装置におけるＭＲスペクトラム生成手段または
上記第３の観点によるＭＲＩＳ装置におけるスライス代
表ＭＲスペクトラム生成手段は、関心領域がＭＲＳデー
タのボクセルに占める割合に応じて当該ボクセルのＭＲ
Ｓデータに重みを付けて加算するのが好ましい。

【００１０】また、上記構成において、あるボクセルと
他のボクセルの周波数ずれ量は、あるボクセルのＭＲＳ
データから得たスペクトラムと他のボクセルのＭＲＳデ
ータから得たスペクトラムのピーク周波数の差を求める
ことや相互相関によって推定することが出来る。あるい
は、被検体またはファントムをＭＲＩＳ装置にロードし
た状態での磁場分布を測定することにより推定すること
が出来る。磁場分布の測定方法は、例えば特公平２−５
２４９９号公報に開示された空間磁場分布測定方法を利
用すればよい。なお、被検体をＭＲＩＳ装置にロードし
た状態での磁場分布を測定する方が、サセプティビリテ
ィ（susceptibility）変化を反映するので、好ましい。

【００１１】

【作用】上記第１の観点によるＭＲスペクトロスコピー
および上記第２の観点によるＭＲＩＳ装置では、所定部
位をＭＲＩ撮像してＭＲＩデータを取得し、そのＭＲＩ
データに基づいてＭＲ画像を表示する。このＭＲ画像は
高空間分解能であり、ＭＲＩデータはＳ／Ｎ比が良いか
ら、ＭＲ画像上で対象領域が明瞭に見える。そこで、こ
のＭＲ画像上で、操作者が関心領域を設定すれば、任意
形状の対象領域に忠実に関心領域を設定できる。一方、
前記ＭＲＩ撮像と同じ所定部位を中空間分解能または高
空間分解能にＣＳＩ撮像してＭＲＳデータを取得してお
く。なお、このＭＲＳデータに基づいてＣＳＩ画像を表
示しても、ボクセルサイズの小さいＭＲＳデータはＳ／
Ｎ比が非常に悪いから、ＣＳＩ画像上で対象領域は見え
ない。

【００１２】前記関心領域が設定されると、その関心領
域中のＭＲＩデータのボクセルに対応する前記ＭＲＳデ
ータのボクセルを抽出する。次に、前記ＭＲＳデータの
ボクセルの中の一つを基準ボクセルとして選択する。次
に、前記抽出したボクセルのＭＲＳデータと基準ボクセ
ルのＭＲＳデータの周波数ずれ量を推定する。次に、そ
の周波数ずれ量に基づいて前記抽出した各ボクセルのＭ
ＲＳデータを周波数補正する。そして、補正後の前記抽
出した各ボクセルのＭＲＳデータを加算演算し、その結
果を前記対象領域のＭＲスペクトラムとする。

【００１３】上記のように、関心領域は任意形状の対象
領域に忠実に設定されており、且つ、ＭＲＳデータのボ
クセルサイズは小さいから、抽出したボクセルに対象領
域以外の部分は余り含まれないことになり、それらによ
るコンタミネーションは無視できる程度となる。また、
抽出したボクセルのＭＲＳデータを加算するから、Ｓ／
Ｎ比が向上し、信頼性も高くなる。さらに、主磁場不均
一や渦電流に起因する磁場分布の不均一があると、各ボ
クセルのＭＲＳデータに周波数ずれを生じ、Ｓ／Ｎ比が
低下することがあるが、この周波数ずれを推定して補正
してから加算演算するため、磁場分布の不均一があって
もＳ／Ｎ比を向上できる。従って、対象領域のＭＲスペ
クトラムをその対象領域以外の部分からのコンタミネー
ションを抑制して得ることが出来ると共に、そのＭＲス
ペクトラムの周波数分解能を保ったままＳ／Ｎ比を向上
できる。

【００１４】上記第３の観点によるＭＲＩＳ装置では、
マルチスライス又は３次元撮像法により複数のスライス
を得て、それら複数のスライスについて上記第１の観点
によるＭＲスペクトロスコピーを実施し、各スライスを
代表するスライス代表ＭＲスペクトラムを求める。次
に、スライス代表ＭＲスペクトラムの中の一つを基準ス
ペクトラムとして選択し、その基準スペクトラムとその
基準スペクトラム以外の各々のスライス代表スペクトラ
ムの周波数ずれ量を推定する。次に、その周波数ずれ量
に基づいて前記各スライス代表スペクトラムを周波数補
正する。そして、補正後の前記各スライス代表スペクト
ラムを加算演算し、その結果を前記対象領域のＭＲスペ
クトラムとする。これによれば、上記第１の観点による
ＭＲスペクトロスコピーの作用が３次元的に働くため、
コンタミネーションを抑制して任意の３次元形状の対象
領域のＭＲスペクトラムを得ることが出来ると共に、そ
のＭＲスペクトラムの周波数分解能を保ったままＳ／Ｎ
比を向上できる。

【００１５】

【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳しく説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。

【００１６】−第１実施例− 図１は、この発明の第１実施例のＭＲＩＳ装置１００を
示すブロック図である。このＭＲＩＳ装置１００におい
て、マグネットアセンブリ１は、内部に被検体を挿入す
るための空間部分（孔）を有し、この空間部分を取りま
くようにして、被検体に一定の主磁場を印加する主磁場
コイルと、勾配磁場を発生するための勾配磁場コイル
（勾配磁場コイルは、スライス軸，位相軸，読み出し軸
のコイルを備えている）と、被検体内の原子核のスピン
を励起するためのＲＦパルスを与える送信コイルと、被
検体からのＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）信号
を検出する受信コイル等が配置されている。主磁場コイ
ル，勾配磁場コイル，送信コイルおよび受信コイルは、
それぞれ主磁場電源２，勾配磁場駆動回路３，ＲＦ電力
増幅器４および前置増幅器５に接続されている。

【００１７】シーケンス記憶回路８は、計算機７からの
指令に従い、記憶しているＭＲＩ撮像シーケンスやＣＳ
Ｉ撮像シーケンスなどのパルスシーケンスに基づいて勾
配磁場駆動回路３を操作し、前記マグネットアセンブリ
１の勾配磁場コイルから勾配磁場を発生させると共に、
ゲート変調回路９を操作し、ＲＦ発振回路１０の搬送波
出力信号を所定タイミング・所定包絡線形状のパルス状
信号に変調し、それをＲＦパルスとしてＲＦ電力増幅器
４に加え、ＲＦ電力増幅器４でパワー増幅した後、前記
マグネットアセンブリ１の送信コイルに印加し、目的の
スライス領域を選択励起する。

【００１８】前置増幅器５は、マグネットアセンブリ１
の受信コイルで検出された被検体からのＮＭＲ信号を増
幅し、位相検波器１２に入力する。位相検波器１２は、
ＲＦ発振回路１０の搬送波出力信号を参照信号とし、前
置増幅器５からのＮＭＲ信号を位相検波して、Ａ／Ｄ変
換器１１に与える。Ａ／Ｄ変換器１１は、位相検波後の
アナログ信号をディジタル信号のデータに変換し、計算
機７に入力する。このデータは、ＭＲＩ撮像シーケンス
の場合はＭＲＩデータであり、ＣＳＩ撮像シーケンスの
場合はＭＲＳデータである。

【００１９】計算機７は、ＭＲＩデータから目的のスラ
イス領域のＭＲ画像を生成し、表示装置６に表示する。
これに対し、操作者は、操作卓１３を操作し、前記ＭＲ
画像上で、関心領域を設定する。すると、計算機７は、
関心領域中のＭＲＩデータのボクセルに対応するＭＲＳ
データのボクセルを抽出し、抽出したボクセルの中の一
つのボクセルを基準ボクセルとして選択し、その基準ボ
クセルのＭＲＳデータとそれ以外の前記抽出したボクセ
ルのＭＲＳデータの周波数ずれをなくすように周波数補
正し、次に前記抽出したボクセルのＭＲＳデータの加算
演算を行って、前記対象領域のＭＲスペクトラムを生成
する。そして、ＭＲスペクトラムを表示装置６に表示す
る。なお、計算機７は、操作卓１３から入力された情報
を受け取るなどの全体的な制御を受け持つ。

【００２０】図２は、ＭＲＩＳ装置１００の動作のフロ
ー図である。ステップＶ１では、被検体をＭＲＩＳ装置
１００に入れ（ロードし）、信号強度の強い核子、例え
ば ¹Ｈを対象に、図３に示すＭＲＩ撮像シーケンスのよ
うに、所定のスライス厚で、位相エンコード数１２８×
周波数エンコード数１２８の高空間分解能に、対象領域
を含む所定部位をＭＲＩ撮像して、ＭＲＩデータを取得
し、記憶する。図２に戻り、ステップＶ２では、ＭＲス
ペクトラムを得たい核子、例えば³¹Ｐを対象に、図４に
示すＣＳＩ撮像シーケンスのように、所定のスライス厚
で位相エンコード数３２×位相エンコード数３２の中空
間分解能に、対象領域を含む所定部位をＣＳＩ撮像し
て、ＭＲＳデータを取得し、記憶する。なお、時間に余
裕があれば（例えば、動物や工業製品のＭＲスペクトラ
ムを得るような場合）、位相エンコード数１２８×位相
エンコード数１２８の高空間分解能でＣＳＩ撮像しても
よい。

【００２１】図２に戻り、ステップＶ３では、記憶した
上記ＭＲＩデータにより、図５に示すようにＭＲ画像Ｍ
を表示する。このＭＲ画像Ｍは高空間分解能であり、Ｍ
ＲＩデータはＳ／Ｎ比が良いから、ＭＲ画像Ｍ上で対象
領域Ｈは明瞭に見える。

【００２２】図２に戻り、ステップＶ４では、操作者が
上記ＭＲ画像Ｍ上で、図５に示すように、関心領域Ｋを
設定する。ＭＲ画像Ｍ上で対象領域Ｈは明瞭に見えるか
ら、任意形状の対象領域Ｈでも、それに忠実に関心領域
Ｋを設定することが容易にできる。

【００２３】図２に戻り、ステップＶ５では、まず、図
６の（ａ）に示すように、関心領域Ｋを含むＭＲＩデー
タのボクセル群Ｂｉを取り出す。次に、図６の（ｂ）に
示すように、それら取り出したボクセル群Ｂｉに対応す
るＣＳＩ画像Ｃ中のＭＲＳデータのボクセル群Ｂｓを抽
出する。

【００２４】図２に戻り、ステップＶ６では、抽出した
ボクセル群Ｂｓの中の全てのボクセルの周波数スペクト
ラムを求める。ステップＶ７では、図７に示すように、
抽出したボクセル群Ｂｓの中の一つのボクセルを基準ボ
クセルｖとして選択する。

【００２５】図２に戻り、ステップＶ８では、抽出した
ボクセル群Ｂｓ中から基準ボクセル以外の一つのボクセ
ルに着目する。例えば、図７に示すボクセルｖ’に着目
する。図２に戻り、ステップＶ９では、着目したボクセ
ルについて周波数ずれ量推定処理を実行し、周波数ずれ
量を推定する。この周波数ずれ量推定処理については、
図９〜図１１を参照して後述する。ステップＶ１０で
は、着目したボクセルについて周波数補正処理を実行
し、ＭＲＳデータを補正する。この周波数補正処理につ
いては、図１２を参照して後述する。ステップＶ１１で
は、補正後のＭＲＳデータを基準ボクセルのＭＲＳデー
タに加算し、基準ボクセルのＭＲＳデータを更新する。
ステップＶ１２では、抽出したボクセル群Ｂｓ中の基準
ボクセル以外の全てのボクセルについて前記ステップＶ
８〜Ｖ１１を繰り返す。

【００２６】ステップＶ１３では、基準ボクセルのＭＲ
Ｓデータ（または加算したボクセル数で基準ボクセルの
ＭＲＳデータを除算して正規化したＭＲＳデータ）から
対象領域Ｈの局所的なＭＲスペクトラムを生成する。ス
テップＶ１４では、生成したＭＲスペクトラムを、図８
に示すように、表示する。

【００２７】図９は、上記周波数ずれ量推定処理（ステ
ップＶ８）の詳細なフロー図である。ステップＰ１で
は、基準ボクセルの周波数スペクトラムＳｖ（図１０の
(ａ)）と着目しているボクセルの周波数スペクトラムＳ
ｖ’（図１０の(ｂ)）のどちらか一方を周波数方向に移
動しながら相互相関を行い、図１１の（ａ）に示すよう
な相互相関関数Ｇ’を求める。なお、周波数スペクトラ
ムＳｖ，Ｓｖ’および相互相関関数Ｇ’は離散関数であ
るため、点線で図示する。図９に戻り、ステップＰ２で
は、スプライン関数を用いた補間やラグランジェ補間な
どにより相互相関関数Ｆ’のカーブフィッティングを行
い、図１１の（ｂ）に示すような連続相互相関関数Ｆを
求める。図９に戻り、ステップＰ３では、連続相互相関
関数Ｆの最大値を与える周波数を、着目しているボクセ
ルの周波数ずれ量Δｆと推定する。

【００２８】なお、周波数スペクトラムＳｖと周波数ス
ペクトラムＳｖ’をそれぞれカーブフィッティングし、
それぞれのピーク周波数を求め、ピーク周波数の差を周
波数ずれ量Δｆと推定してもよい。

【００２９】図１２は、上記周波数補正処理（ステップ
Ｖ９）を示す詳細なフロー図である。ステップＱ１で
は、着目しているボクセルの周波数スペクトラムのフー
リエ変換を求める。ステップＱ２では、着目しているボ
クセルの周波数スペクトラムのフーリエ変換に exp｛２
・π・ｉ・ｋ・Δｆ／Ｌ｝を乗算する。但し、ｋはフーリエ
データ配列の番号であり、Ｌはサンプリング数である。
ステップＱ３では、フーリエ逆変換を行い、それを着目
しているボクセルの補正後のＭＲＳデータとする。

【００３０】以上の第１実施例のＭＲＩＳ装置１００に
よれば、任意形状の対象領域ＨのＭＲスペクトラムが、
コンタミネーションを抑制して得られる。また、抽出し
たボクセルのＭＲＳデータを加算するから、周波数分解
能を保ったまま、Ｓ／Ｎ比を向上でき、信頼性が高くな
る。さらに、周波数ずれを推定して補正してから加算演
算するため、磁場分布の不均一があっても、Ｓ／Ｎ比を
向上できる。

【００３１】なお、上記説明では、一つのボクセルにつ
いての周波数補正を行う毎にＭＲＳデータの加算を行っ
たが、全てのボクセルについての周波数補正を行った後
でまとめてＭＲＳデータを加算してもよい。

【００３２】また、前記ステップＶ７で、抽出したボク
セル群Ｂｓに含まれないボクセルを基準ボクセルｖとし
て選択してもよい。この場合は、前記ステップＶ８〜ｖ
１２を、抽出したボクセル群Ｂｓに含まれる全てのボク
セルについて実行する。また、前記ステップＶ１１で
は、補正後のＭＲＳデータを「基準ボクセルのＭＲＳデ
ータ」に加算するのではなく、補正後のＭＲＳデータを
累積加算する。また、前記ステップＶ１３では、「基準
ボクセルのＭＲＳデータ」ではなく、累積加算したＭＲ
ＳデータからＭＲスペクトラムを生成する。

【００３３】また、ＭＲＳデータの周波数補正と加算を
行う代りに、周波数スペクトラムＳｖと周波数スペクト
ラムＳｖ’をそれぞれカーブフィッティングし、周波数
スペクトラムＳｖ’を周波数ずれ量Δｆだけ逆方向にシ
フトして周波数スペクトラムＳｖに加算することを、抽
出したボクセル群Ｂｓ中の基準ボクセル以外の全てのボ
クセルについて繰り返して、対象領域ＨのＭＲスペクト
ラムを得てもよい。

【００３４】また、ＭＲＳデータのボクセルがＭＲＩデ
ータのボクセルより大きい場合、関心領域Ｋの輪郭に当
たるＭＲＳデータのボクセルは、関心領域Ｋ外の余分な
成分も含んでいる。上記ステップＶ１１の説明では、こ
れを無視しているが、ＭＲＳデータのボクセルに占める
関心領域Ｋの割合に応じて当該ボクセルのＭＲＳデータ
に重みを付けて加算すれば、関心領域Ｋ外の余分な成分
の影響を一層抑制することが出来る。この場合、重みが
０なら、そのボクセルを選ばないことと等価になるの
で、重み付けのアルゴリズムでボクセル抽出のアルゴリ
ズムを兼用できる利点もある。

【００３５】また、上記ステップＶ４では、関心領域Ｋ
を自由曲線で設定できるものとしたが、ボクセルのマト
リクスにより形成されるグリッド（図６の（ａ）参照）
に沿ってのみ関心領域Ｋを設定できるようにしてもよ
い。

【００３６】また、１枚のＭＲ画像上で複数の関心領域
を設定可能とし、同時に複数の対象領域のＭＲスペクト
ラムを得られるようにしてもよい。

【００３７】また、スペクトラムは、通常、０次位相補
正後の複素スペクトラムの実数部を抜き出したものを用
いるが、複素数のままのスペクトラムまたは絶対値処理
したスペクトラムを用いてもよい（エコーデータを用い
て測定する場合には、０次位相補正を行う必要はな
い）。

【００３８】−第２実施例− 第２実施例のＭＲＩＳ装置のブロック図は、図１と同様
である。図１３は、第２実施例のＭＲＩＳ装置の動作の
フロー図である。ステップＲ０では、被検体またはファ
ントムをＭＲＩＳ装置に入れた（ロードした）状態で、
信号強度の強い核子、例えば ¹Ｈを対象に、図３に示す
ＭＲＩ撮像シーケンスまたは図４に示すＣＳＩ撮像シー
ケンスのように、対象領域を含む所定部位を撮像して、
位相マップを取得する。なお、被検体をＭＲＩＳ装置に
入れた（ロードした）状態での磁場分布を測定する方
が、サセプティビリティ変化を反映するので、好まし
い。また、図４に示すＣＳＩ撮像シーケンスを用いる方
が、主磁場不均一と渦電流とに対する補正を同時に行う
ことが出来るので、好ましい。ステップＲ０を省略し、
その代りに、ステップＶ１のＭＲＩデータを流用して位
相マップを取得してもよい。

【００３９】ステップＶ１〜ステップＶ５は、図２を参
照して説明した通りである。

【００４０】ステップＲ６では、抽出したボクセル群Ｂ
ｓ中の全てのボクセルの位相を位相マップから求める。
位相マップのボクセルとＣＳＩ画像のボクセルとが対応
しないときは、双線形補間などを利用して平均的な位相
を求めて、それをＣＳＩ画像のボクセルの位相とする。

【００４１】ステップＶ７，ステップＶ８は、図２を参
照して説明した通りである。

【００４２】ステップＲ９では、着目したボクセルにつ
いて図１４の周波数ずれ量推定処理を実行し、周波数ず
れ量を推定する。図１４において、ステップＰ１１で
は、着目しているボクセルの位相と基準ボクセルの位相
の位相差を求める。ステップＰ１２では、位相差を周波
数ずれ量に換算する。すなわち、位相差をΔθとし、Ｃ
ＳＩ撮像シーケンスにおける励起からエコーセンタまで
の時間をＴとするとき、周波数ずれ量Δｆ＝Δθ／（２
・π・Ｔ）とする。

【００４３】ステップＶ１０〜ステップＶ１４は、図２
を参照して説明した通りである。

【００４４】以上の第２実施例のＭＲＩＳ装置によれ
ば、任意形状の対象領域ＨのＭＲスペクトラムが、コン
タミネーションを抑制して得られる。また、抽出したボ
クセルのＭＲＳデータを加算するから、周波数分解能を
保ったまま、Ｓ／Ｎ比を向上でき、信頼性が高くなる。
さらに、周波数ずれを推定して補正してから加算演算す
るため、磁場分布の不均一があっても、Ｓ／Ｎ比を向上
できる。

【００４５】なお、上記説明では、位相マップに基づい
て周波数ずれ量Δｆを推定したが、磁場分布に基づいて
周波数ずれ量Δｆを推定してもよい。すなわち、被検体
またはファントムをＭＲＩＳ装置にロードした状態で、
例えば特公平２−５２４９９号公報に開示された空間磁
場分布測定方法を利用して磁場分布を測定しておき、抽
出したボクセル群Ｂｓ中の全てのボクセルの平均磁場を
求め、２つのボクセルの平均磁場の強度差ΔＢを求め、
その強度差ΔＢを周波数ずれ量Δｆ（＝−γ・ΔＢ。γ
は rad/Tesla で表した磁気回転比）に換算してもよ
い。

【００４６】−第３実施例− 第３実施例は、上記第１実施例および第２実施例を３次
元に拡張したものである。上記第１実施例および第２実
施例では、スライスの厚み方向には関心領域を設定でき
ないので、スライス厚が大きい場合には、スライスの厚
み方向において対象領域Ｈ以外の余分な成分を含む可能
性がある。第３実施例では、これを防止することが出来
る。第３実施例のＭＲＩＳ装置のブロック図は、図１と
同様である。

【００４７】第３実施例のＭＲＩＳ装置の動作は、ま
ず、図１５に示すように、マルチスライスまたは３次元
撮像法により３次元的に対象領域Ｈを含む部位をＭＲＩ
撮像およびＣＳＩ撮像し、各スライスＳ１〜Ｓ４につい
てのＭＲＩデータおよびＭＲＳデータを取得する。次
に、各スライスＳ１〜Ｓ４について図２または図１３の
処理を行い、各スライスＳ１〜Ｓ４のＭＲスペクトラム
を取得する。すなわち、各スライスＳ１〜Ｓ４のＭＲ画
像上で関心領域Ｋ１〜Ｋ４を設定し、それら関心領域Ｋ
１〜Ｋ４中のＭＲＩデータのボクセルに対応するＭＲＳ
データのボクセルを抽出し、抽出したボクセル中の一つ
のボクセルを基準ボクセルとし、その基準ボクセルのＭ
ＲＳデータを基に他のボクセルのＭＲＳデータを周波数
補正し、その補正後のＭＲＳデータを全て加算して、各
スライスＳ１〜Ｓ４のＭＲスペクトラムを得る。次に、
図１６に示す処理を実行し、全体的なＭＲスペクトラム
を生成する。

【００４８】すなわち、図１６のステップＳ１では、各
スライスＳ１〜Ｓ４のＭＲスペクトラム（以下、これら
をスライス代表ＭＲスペクトラム群という）の中の一つ
を基準スペクトラムとして選択する。ステップＳ２で
は、スライス代表ＭＲスペクトラム群中から基準スペク
トラム以外の一つに着目する。ステップＳ３では、着目
したスライス代表ＭＲスペクトラムについてスライス間
周波数ずれ量推定処理を実行し、周波数ずれ量を推定す
る。このスライス間周波数ずれ量推定処理は、図９の処
理において、「ボクセルの周波数スペクトラム」を「ス
ライス代表ＭＲスペクトラム」に置換すればよい。ステ
ップＳ４では、着目したスライス代表ＭＲスペクトラム
を周波数ずれ量により周波数補正し、補正したＭＲＳデ
ータを得る。この周波数補正処理は、図１２の処理にお
いて、「ボクセルの周波数スペクトラム」を「スライス
代表ＭＲスペクトラム」に置換すればよい。ステップＳ
５では、補正後のＭＲＳデータを基準スペクトラムのＭ
ＲＳデータに加算し、基準スペクトラムのＭＲＳデータ
を更新する。ステップＳ６では、基準スペクトラム以外
の全てのスライス代表ＭＲスペクトラムについて前記ス
テップＳ２〜Ｓ５を繰り返す。ステップＳ７では、基準
スペクトルのＭＲＳデータ（または加算したスライス代
表ＭＲスペクトラム数で基準スペクトラムのＭＲＳデー
タを除算して正規化したＭＲＳデータ）から対象領域Ｈ
の局所的なＭＲスペクトラムを生成する。ステップＳ８
では、生成したＭＲスペクトラムを、図８に示すよう
に、表示する。

【００４９】以上の第３実施例のＭＲＩＳ装置によれ
ば、任意形状の対象領域ＨのＭＲスペクトラムが、スラ
イスの厚み方向でのコンタミネーションをも抑制して得
られるようになる。また、ＭＲＳデータを加算するか
ら、周波数分解能を保ったまま、Ｓ／Ｎ比を向上でき、
信頼性が高くなる。さらに、周波数ずれを推定して補正
してから加算演算するため、磁場分布の不均一があって
も、Ｓ／Ｎ比を向上できる。

【００５０】なお、スライス厚方向の磁場分布から第２
実施例と同様にスライス代表ＭＲスペクトラムを周波数
補正してもよい。

【００５１】また、スライスの厚み方向に複数のスライ
スを別個にスキャンし上記と同様に加算しても同じ結果
が得られるが、スキャン時間の延長を伴わずに実施でき
る点でマルチスライスの方が好ましい。

【００５２】

【発明の効果】この発明のＭＲスペクトロスコピーおよ
びＭＲＩＳ装置によれば、対象領域以外の部分からのコ
ンタミネーションを抑制して、任意形状の対象領域のＭ
Ｒスペクトラムを得られるようになる。また、ＭＲスペ
クトラムの周波数分解能を保ったままＳ／Ｎ比を向上で
きる。また、磁場分布の不均一があっても、Ｓ／Ｎ比を
向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例のＭＲＩＳ装置を示すブ
ロック図である。

【図２】この発明の第１実施例のＭＲＩＳ装置の動作の
フロー図である。

【図３】ＭＲＩ撮像シーケンスの説明図である。

【図４】ＣＳＩ撮像シーケンスの説明図である。

【図５】ＭＲ画像および関心領域の設定の説明図であ
る。

【図６】ボクセルの抽出の説明図である。

【図７】基準ボクセルの説明図である。

【図８】対象領域のＭＲスペクトラムの概念図である。

【図９】この発明の第１実施例の周波数ずれ量推定処理
を示すフロー図である。

【図１０】周波数スペクトラムの概念図である。

【図１１】周波数ずれ量の概念図である。

【図１２】周波数補正処理を示すフロー図である。

【図１３】この発明の第２実施例のＭＲＩＳ装置の動作
のフロー図である。

【図１４】この発明の第２実施例の周波数ずれ量推定処
理を示すフロー図である。

【図１５】この発明の第３実施例の概念図である。

【図１６】この発明の第３実施例のＭＲＩＳ装置の動作
のフロー図である。

【図１７】ＣＳＩ撮像を利用した従来のＭＲスペクトロ
スコピーの説明図である。

【符号の説明】

１００ ＭＲＩＳ装置 ２ 計算機 ３ シーケンスコントローラ Ｈ 対象領域 Ｋ 関心領域 Ｍ ＭＲ画像 Ｃ ＣＳＩ画像 ｖ 基準ボクセル ｖ’ 基準ボクセル以外のボクセル Ｓｖ，Ｓｖ’ 周波数スペクトラム Δｆ 周波数シフト量

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−181910（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−158836（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−163538（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−115453（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/055

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象領域を含む所定部位をＭＲＩ撮像し
   てＭＲＩデータを取得するＭＲＩ撮像手段と、 前記所定部位をＣＳＩ撮像してＭＲＳデータを取得する
   ＣＳＩ撮像手段と、 前記ＭＲＩデータに基づいてＭＲ画像を表示しそのＭＲ
   画像上で操作者が前記対象領域内の関心領域を設定する
   関心領域設定手段と、 前記関心領域中のＭＲＩデータのボクセルに対応する前
   記ＭＲＳデータのボクセルを抽出するボクセル抽出手段
   と、 前記ＭＲＳデータのボクセルの中の一つのボクセルを基
   準ボクセルとして選択する基準ボクセル選択手段と、 前記抽出したボクセルのＭＲＳデータの周波数スペクト
   ラムと前記基準ボクセルのＭＲＳデータの周波数スペク
   トラムのどちらか一方を周波数方向に移動しながら相互
   相関を行うことにより、前記抽出したボクセルのＭＲＳ
   データと前記基準ボクセルのＭＲＳデータの周波数ずれ
   量を推定する周波数ずれ量推定手段と、 前記周波数ずれ量に基づいて前記抽出した各ボクセルの
   ＭＲＳデータを周波数補正する周波数補正手段と、 補正後の前記各ボクセルのＭＲＳデータの加算演算を行
   って前記対象領域のＭＲスペクトラムを生成するＭＲス
   ペクトラム生成手段とを具備したことを特徴とするＭＲ
   ＩＳ装置。
2. 【請求項２】 対象領域を含む所定部位をマルチスライ
   スまたは３次元撮像法でＭＲＩ撮像して３次元のＭＲＩ
   データを取得するＭＲＩ撮像手段と、 前記ＭＲＩ撮像と同じスライスをマルチスライスまたは
   ３次元撮像法でＣＳＩ撮像して３次元のＭＲＳデータを
   取得するＣＳＩ撮像手段と、 前記ＭＲＩデータに基づいて各スライスのＭＲ画像を表
   示しそれらＭＲ画像上で操作者が前記対象領域内の関心
   領域を設定する関心領域設定手段と、 各スライスでの前記関心領域中のＭＲＩデータのボクセ
   ルに対応する前記ＭＲＳデータのボクセルを抽出するボ
   クセル抽出手段と、 各スライスごとに前記ＭＲＳデータのボクセルの中の一
   つのボクセルを基準ボクセルとして選択する基準ボクセ
   ル選択手段と、 各スライスごとに前記抽出したボクセルのＭＲＳデータ
   と基準ボクセルのＭＲＳデータの周波数ずれ量を推定す
   る周波数ずれ量推定手段と、 各スライスごとに前記周波数ずれ量に基づいて前記抽出
   した各ボクセルのＭＲＳデータを周波数補正する周波数
   補正手段と、 各スライスごとに補正後の前記各ボクセルのＭＲＳデー
   タの加算演算を行ってスライス代表ＭＲスペクトラムを
   生成するスライス代表ＭＲスペクトラム生成手段と、 各スライス代表ＭＲスペクトラムの中の一つのスライス
   代表ＭＲスペクトラムを基準スペクトラムとして選択す
   る基準スペクトラム選択手段と、 前記基準スペクトラムとその基準スペクトラム以外の各
   スライス代表ＭＲスペクトラムの周波数ずれ量を推定す
   るスライス間周波数ずれ量推定手段と、 前記周波数ずれ量に基づいて前記各スライス代表ＭＲス
   ペクトラムを周波数補正するＭＲスペクトラム周波数補
   正手段と、 補正後の前記スライス代表ＭＲスペクトラムの加算演算
   を行って前記対象領域のＭＲスペクトラムを生成するＭ
   Ｒスペクトラム生成手段とを具備したことを特徴とする
   ＭＲＩＳ装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のＭＲＩＳ装置におい
   て、 前記周波数ずれ量推定手段は、前記相互相関を行うこと
   により離散関数である相互相関関数を求め、その相互相
   関関数のカーブフィッティングを行うことにより連続相
   互相関関数を求め、その連続相互相関関数の最大値を与
   える周波数を前記周波数ずれ量と推定することを特徴と
   するＭＲＩＳ装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までのいずれかに
   記載のＭＲＩＳ装置において、 請求項１のＭＲスペクトラム生成手段または請求項２の
   スライス代表ＭＲスペクトラム生成手段は、関心領域が
   ＭＲＳデータのボクセルに占める割合に応じて当該ボク
   セルのＭＲＳデータに重みを付けて加算することを特徴
   とするＭＲＩＳ装置。