本申请要求2016年3月31日提交的日本专利申请号2016-071585的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
本发明涉及用于从对象获取身体运动信号的磁共振成像装置，以及应用于该磁共振成像装置的程序。
作为呼吸门控成像技术之一，已知通过使用笔形射束rf脉冲获取关于呼吸的信息的方法。通过使用笔形射束rf脉冲，可以通过在si(上-下)方向上以圆柱形的方式穿过肺和肝脏来实现它们的激励；因此，该方法适用于检测肝脏边缘在si方向上的运动，特别是用于腹部成像。
然而，该方法存在问题，即它在成像期间引起巨大的噪声，因为梯度磁场快速且急剧地改变。为了解决该问题，已经研究了使用非选择性rf脉冲实现激励的方法。
使用非选择性rf脉冲的方法预期会在成像期间降低噪声，因为在激励是在不快速且急剧地改变梯度磁场的情况下实现的。
然而，使用非选择性rf脉冲的方法引起大范围的激励，因此除了肝脏和肺之外，还激励肝脏和肺周围的身体部位(例如颈部)。因此，由接收线圈接收的mr信号包含来自与呼吸运动相关程度较低的身体部位(例如颈部)的信号分量。由于信号分量的影响，呼吸信号无法具备高振幅，导致存在难以获取完全反映对象呼吸引起的运动的具有高质量的呼吸信号的问题，高质量的呼吸信号中。
因此，已经研究了一种方法，包括：当使用非选择性rf脉冲执行该方法时，从接收线圈中提供的多个线圈元件中识别接收完全反映呼吸运动的mr信号的线圈元件。从多个线圈元件中识别接收完全反映呼吸运动的mr信号的线圈元件使得能够获取高质量的呼吸信号，其中对象的呼吸引起的运动被完全反映。
然而，当将接收线圈布置在对象上时，线圈元件相对于待成像的对象的身体部位的位置因对象而异。这带来的问题是难以从多个线圈元件中识别接收完全反映呼吸运动的mr信号的线圈元件。
出于这些原因，期望提供一种能够选择适用于确定呼吸信号的信号值的线圈元件的技术。
技术实现要素：
本发明的第一方面是一种磁共振成像装置，包括：用于多次执行第一序列的扫描部，所述第一序列用于从对象中的运动的身体部位生成包括身体运动的相关信息的第一mr信号；线圈装置，具有用于接收所述第一mr信号的多个线圈元件；信号分析单元，用于获取数据，所述信号分析单元确定导航信号的特征量，所述导航信号包括由所述多个线圈元件中的每一个所接收的所述第一mr信号的相关信息，所述信号分析单元包括并针对每个所述线圈元件获取表示所述特征量的时间变化的数据；变换单元，用于将针对每个所述线圈元件获取的所述数据变换为频谱；以及选择单元，用于基于所述频谱从所述多个线圈元件中选择用于确定所述对象的身体运动信号的信号值的线圈元件。
本发明的第二方面是一种应用于磁共振成像装置的程序，该磁共振成像装置包括用于多次执行第一序列的扫描部，所述第一序列用于从对象中的运动的身体部位生成包括身体运动的相关信息的第一mr信号，该磁共振成像装置包括具有用于接收所述第一mr信号的多个线圈元件的线圈装置，所述程序使计算机执行：用于获取数据的信号分析处理，所述处理确定导航信号的特征量，所述导航信号包括由所述多个线圈元件中的每一个所接收的所述第一mr信号的相关信息，所述处理并且针对每个所述线圈元件获取表示所述特征量的时间变化的数据；；将针对每个所述线圈元件获取的所述数据变换为频谱的变换处理；基于所述频谱从所述多个线圈元件之中选择用于确定所述对象的身体运动信号的信号值的线圈元件的选择处理。
确定包括由多个线圈元件中的每一个接收的第一mr信号的相关信息的导航信号的特征量，并且针对每个线圈元件获取表示特征量的时间变化的数据。数据被变换为频谱。由于频谱展现反映对象运动的峰值，因此可以通过获取频谱从多个线圈元件中选择适合于确定来自对象的身体运动信号的线圈元件。
附图说明
图1是本发明的实施例中的磁共振成像装置的示意图；
图2是说明接收线圈装置4的图；
图3是示意性示出前阵列线圈4a和后阵列线圈4b中的线圈元件与被成像的身体部位之间的位置关系的图；
图4是说明处理装置9及其实施的处理的图；
图5是说明本实施例中执行的扫描的图；
图6是说明线圈元件选择扫描cs的图；
图7是示出通过导航序列n1至na获取的mr信号a的图；
图8是示出流程的图表；
图9是说明导航序列n1的图；
图10是说明导航序列n2的图；
图11是示意性地示出通过执行导航序列n1至na而获取的导航信号的示图；
图12是示出步骤st2的示例性流程的图；
图13是用于确定针对每个线圈元件获取的导航信号的特征量的说明性示图；
图14是示出导航信号的特征量的其他示例的图；
图15是示意性示出峰值数据的示意图，该峰值数据表示按时间序列排列的导航信号的峰值v1至va；
图16是示意性示出在时间方向对峰值数据进行傅里叶变换而得到的频谱fs1的图；
图17是示意性示出分别针对线圈元件而得到的频谱fs1至fs16的图；
图18是解释步骤st23的图；
图19是示出较高的峰的图；
图20是示出示例性八个所选线圈元件的图；
图21是示出步骤st2中用于选择线圈元件的其他流程的图表；
图22是示出频谱fs1至fs16中的0hz附近出现的峰值的图；
图23是示出针对每个频谱确定的比率h的图；
图24是示出示例性八个所选线圈元件的图；
图25是说明在预扫描ps中执行的序列的图；
图26是说明在预扫描ps中执行的导航序列n1的图；
图27是示出通过傅里叶变换获取的分布的图；
图28是说明对分布b13至b114加权的图；
图29是说明加权分布的相加的图；
图30是示意性地示出组合分布f1和f2的图；
图31是用于基于组合分布f1和f2计算呼吸信号的信号值的说明性示图；
图32是示出当平方误差se最小化时组合分布f2的移位量d＝d2的图；
图33是示出通过执行导航序列n3而获取的组合分布f3的图；
图34是示出当平方误差se最小化时组合分布f3的移位量d＝d3的图；
图35是示意性示出通过执行导航序列n1至na确定的移位量d的图；
图36是说明定义窗口w的方法的图；
图37是说明主扫描ms的图；
图38是用于确定主扫描ms中的呼吸信号的信号值的说明图；
图39是示意性示出针对导航序列nb至nc中的每一个计算的组合分布的移位量d的图；
图40是示意性示出执行最后的成像序列daq的情况的图；以及
图41是示出实际获得的频谱的图。
具体实施方式
图1是本发明的一个实施例中的磁共振成像装置的示意图。磁共振成像装置(以下称为“mri装置”)1包括磁体2、工作台3、和接收线圈装置4。
磁体2具有接纳对象13接纳空间21，。磁体2还具有线圈，诸如超导线圈22、梯度线圈23和射频(rf)线圈24。超导线圈22施加静磁场，梯度线圈23施加梯度脉冲，并且rf线圈24施加rf脉冲。
工作台3具有托架3a。托架3a被构造成可移动到接纳空间21中。通过托架3a将对象13运送到接纳空间21中。接收线圈装置4附接到对象13的躯干。
图2是说明接收线圈装置4的图。接收线圈装置4具有多个线圈元件。虽然下面的描述将针对接收线圈装置4具有十六个线圈元件的情况，但是接收线圈装置4中的线圈元件的数量不限于十六个，并且本发明可以应用于接收线圈装置4具有两个或更多个线圈元件的情况。
接收线圈装置4具有前阵列线圈4a和后阵列线圈4b。前阵列线圈4a是设置在对象13的前(腹)侧的线圈，并且具有八个线圈元件e1至e8。八个线圈元件e1至e8被布置成四行两列。
后阵列线圈4b是设置在对象13的后(背)侧的线圈，并且具有八个线圈元件e9至e16。八个线圈元件e9至e16被布置成四行两列。
在本实施例中，前阵列线圈4a和后阵列线圈4b以将对象的躯干夹在中间的方式附接到对象上。
图3是示意性示出前阵列线圈4a和后阵列线圈4b中的线圈元件与待成像的身体部位之间的位置关系的图。图3在左侧以zx平面示意性示出了前阵列线圈4a中的线圈元件e1至e8与要成像的身体部位之间的位置关系。图3在右侧zx平面示意性示出了后阵列线圈4b中的线圈元件e9至e16与要成像的身体部位之间的位置关系。在本实施例中，x方向对应于左右(rl)方向，y方向对应于前-后(ap)方向，并且z方向对应于上-下(si)方向。
前阵列线圈4a中的线圈元件e1至e8位于对象的躯干的前表面上。线圈元件e1和e2位于对象的肩部附近，线圈元件e3、e4、e5和e6位于对象的肝脏附近(与肺相邻的肝脏的边缘j)，并且线圈元件e7和e8靠近对象的臀部。
后阵列线圈4b中的线圈元件e9至e16位于对象的躯干的后表面(背侧)上。线圈元件e9和e10位于对象的肩部附近，线圈元件e11、e12、e13和e14位于对象的肝脏附近(与肺相邻的肝脏的边缘j)，并且线圈元件e15和e16靠近对象的臀部。返回参考图1，将继续描述。
mri装置1还包括控制部分5、发射器6、梯度电源7、接收器8、和处理装置9、存储部10、操作部11、和显示部12。
发射器6向rf线圈24提供电流，并且梯度电源7向梯度线圈23提供电流。接收器8对从接收线圈装置4接收的信号实施信号处理，诸如解调/检测。磁体2、控制部分5、发射器6、和梯度电源7一起构成扫描部。
存储部10在其中存储由处理装置9执行的程序等。存储部10可以是非瞬态记录介质，诸如硬盘或cd-rom。处理装置9加载存储在存储部10中的程序，并作为处理器操作以执行写入程序的处理。处理装置9通过执行写入程序的处理来实施多种单元。图4是说明处理装置9实施的单元的图。
信号分析单元91确定导航信号的特征量，这将在下文中讨论。信号分析单元91用于获取数据。变换单元92将表示由信号分析单元91确定的特征量的时间变化的数据变换为频谱。选择单元93基于该频谱从在线圈装置4中提供的十六个线圈元件e1至e16中选择用于确定呼吸信号的信号值的线圈元件。产生单元94基于导航信号产生表示z方向(si方向)上的信号强度的分布。
组合单元95组合该分布。计算单元96基于由组合单元95组合得到的分布计算呼吸信号的信号值。组合单元95和计算单元96的组合用于确定身体运动信号的信号值。定义单元97定义用于决定是否执行成像序列的窗口，这将在下文中讨论。
mri装置1包含计算机，该计算机包括处理装置9。处理装置9加载存储在存储部10中的程序，从而实施信号分析单元91至定义单元97等。应注意，处理装置9可以通过一个处理器或两个或更多个处理器来实施信号分析单元91至定义单元97。由处理装置9执行的程序可以存储在一个存储部中，或者分别存储在多个存储部中。
操作部11由操作者操作以将若干种信息输入到控制部5、处理装置9等。显示部12显示若干种信息。mri装置1如上所述被配置。
图5是说明本实施例中执行的扫描的图。在本实施例中，执行线圈元件选择扫描cs、预扫描ps、主扫描ms等。
线圈元件选择扫描cs是用于选择适于在预扫描ps和主扫描ms中获取呼吸信号的线圈元件的扫描，这将在下文中讨论。
预扫描ps是用于采集定义窗口w所需的呼吸信号的扫描(见图36)，这将在下文中讨论。
主扫描ms是用于以与呼吸信号同步的方式采集成像的身体部位的图像的扫描。现在将首先在下文中描述线圈元件选择扫描cs。
图6是说明线圈元件选择扫描cs的图。在线圈元件选择扫描cs中，执行多个导航序列n1至na。将在下文中描述导航序列。由于导航序列n1至na由相同的序列图表示，因此导航序列的以下描述将集中于导航器序列n1至na中的代表性导航器序列n1。
导航序列n1是用于从随着呼吸移动的身体部位生成包含关于呼吸的信息的mr信号的序列。导航序列n1包括激励脉冲ex1、读出梯度脉冲re、和抑制(killer)脉冲k。激励脉冲ex1由rf线圈24施加，并且读出梯度脉冲re和抑制脉冲k由梯度线圈23施加。在本实施例中，在施加激励脉冲ex1时不施加梯度脉冲。因此，激励脉冲ex1是非选择性rf脉冲，用于在不执行切片选择的情况下激励对象。由于激励脉冲ex1是非选择性rf脉冲，因此可以通过施加激励脉冲ex1来激励宽范围的身体部位(例如包括肝脏和肺的躯干)。由于在本实施例中在激励期间没有施加梯度脉冲，因此可以在不产生巨大噪声的情况下实现激励。在施加激励脉冲ex1之后，施加读出梯度脉冲re。通过施加读出梯度脉冲re产生mr信号a。在施加读出梯度脉冲re之后，施加用于抵消横向磁化的抑制脉冲k。抑制脉冲k可以被施加到gx-、gy-和gz-轴中的任何一个。本实施例示出了将抑制脉冲k施加到gx轴的情况。应当注意，抑制脉冲k的上升时间tu和下降时间td的较小的转换速率sr对于在执行导航序列n1的期间降低噪声来说更为理想。例如，转换速率sr可以设置为sr＝20(t/m/s)。
虽然在图6中描述了由导航序列n1获取的mr信号a，其他导航器序列n2至na也由与导航器序列n1相同的序列图表示。因此，当执行其他导航器序列n2至na时，也生成mr信号a。图7示出了由导航序列n1至na生成的mr信号a。在图7中，下标“1”、“2”、“3”、......、“a-1”和“a”被添加到符号a，以彼此区分由导航器序列n1到na生成的mr信号a。
在本实施例中，基于通过线圈元件选择扫描cs获取的mr信号a1至aa，在执行预扫描ps和主扫描ms之前选择适于获取对象的呼吸信号的线圈元件。
在选择线圈元件之后，执行预扫描ps和主扫描ms。
现在将在下面参考图8说明用于执行线圈元件选择扫描cs、预扫描ps、和主扫描ms的流程。
在步骤st1，执行线圈元件选择扫描cs。当执行线圈元件选择扫描cs时，控制部5(见图1)将用于线圈元件选择扫描cs中的序列中的rf脉冲的数据发送到发射器6，并且向梯度电源7发送用于线圈元件选择扫描cs中的序列中的梯度脉冲的数据。发射器6基于从控制部5接收的数据向rf线圈24提供电流，而梯度电源7基于从控制部5接收的数据向梯度线圈23提供电流。由此可以执行线圈元件选择扫描cs。
在线圈元件选择扫描cs中，首先执行导航序列n1。
图9是说明导航序列n1的图。由于导航序列n1使用非选择性rf脉冲ex1实现激励(见图6)，因此可以通过执行导航序列n1来激励宽范围的身体部位(例如，包括肝脏和肺的躯干)。从被激励的身体部位产生的mr信号a1由接收线圈装置4接收(见图1)。
由于线圈装置具有十六个线圈元件e1至e16(见图2)，因此mr信号a1由十六个线圈元件e1至e16接收。由线圈元件e1至e16中的每一个接收的mr信号a1在接收器8处经历诸如解调/检测的处理(见图1)。因此，可以针对每个线圈元件获取包含mr信号a1中的信息(关于呼吸的信息)的导航信号。从线圈元件e1到e16获取的导航信号在图9中标示为符号a1l、al2、...、a116。
在执行导航序列n1之后，执行下一个导航序列n2。
图10是说明导航序列n2的图。通过执行导航序列n2，可以针对每个线圈元件获取包含mr信号a2中的信息(关于呼吸的信息)的导航信号。通过执行导航序列n2获得的导航信号在图10中标示为符号a21，a22，...，a216。
此后类似地，执行导航序列n3至na，并且每次执行导航序列时针对每个线圈元件获取导航信号。图11示意性地示出了通过执行导航序列n1至na而获取的导航信号。例如，由导航序列na获取的导航信号标示为符号aa1、aa2、...、aa16。在执行线圈元件选择扫描cs之后，流程进入步骤st2。
在步骤st2，执行确定用于从线圈元件e1至el6中确定呼吸信号的线圈元件的处理。将在下文中描述步骤st2。
图12是示出步骤st2的示例性流程的图。在步骤st21，信号分析单元91(见图4)确定针对每个线圈元件获取的导航信号的特征量(见图13)。
图13是用于确定针对每个线圈元件获取的导航信号的特征量的说明性示图。应注意，为了便于解释，图13示出了仅针对线圈元件e1至e16中的线圈元件e1获取的导航信号a11，a21，...，aa1，并且在图中省略了针对其他线圈元件e2至e16获取的导航信号。
信号分析单元91首先检测导航信号a11的峰值。在图13中，导航信号a11被放大示出。导航信号的信号值在此用其绝对值表示。在本实施例中，导航信号a11的峰值v被确定为导航信号a11的特征量。在确定导航信号a11的特征量(峰值v)之后，类似地确定其他导航信号a21至aa1的峰值v。因此，针对线圈元件e1获取的'a'个导航信号a11至aa1中的每一个确定了峰值v。在图13中，为符号v添加下标“1”、“2”、“3”、“4”、......、“a”，以区分导航信号a11到aa1的峰值。
虽然在前面的描述中将导航信号的峰值确定为导航信号的特征量，但是可以将除导航信号的峰值之外的值确定为导航信号的特征量。图14示出了导航信号的特征量的其他示例。特征量的其他示例可以包括例如在k-空间的中心处的信号值以及导航信号的面积。本实施例假设导航信号的峰值被确定为导航信号的特征量。
图15示意性地示出了表示按时间序列排列的导航信号的峰值v1到va的峰值数据。从图15中可以看出，峰值v1至va随时间变化。在确定特征量之后，流程进入步骤st22。
在步骤st22，变换单元92(见图4)在时间方向上对表示峰值v1到va的峰值数据进行傅里叶变换。时间方向上的峰值数据的傅里叶变换给出频谱。图16示意性地示出了通过在时间方向上对峰值数据进行傅里叶变换而获取的频谱fs1。频谱fs1主要展现三个峰p、q和r。
峰p是出现在0hz附近的峰值。峰p表示来自身体部位的峰，该身体部位不(或几乎不)经历周期性呼吸引起的运动(即，不反映随着呼吸而移动的身体部位的运动的峰)。
峰q和r出现在峰p的两侧。由于普通成年人的呼吸周期是4秒量级的值，因此对应于呼吸运动的频率出现在±1/t＝±1/4＝±0.25(hz)附近，其中呼吸周期被表示为t。因此可以看出，出现在±0.25hz附近的峰表示反映随呼吸移动的身体部位的运动的峰。在图16中，峰q出现在-0.25hz附近，而峰值r出现在0.25hz附近。因此，可以看出，峰q和r是反映随着呼吸而移动的身体部位的运动的峰值。
虽然在图16中描述了确定线圈元件e1中的频谱的方法，在其他线圈元件e2至e16中的频谱可以通过类似的方法确定。图17示意性地示出了分别针对线圈元件获取的频谱fs1至fs16。
如上所述，对应于对象的呼吸运动的频率出现在±0.25hz附近。因此，可以看出，对于出现在±0.25hz附近的较大峰，来自呼吸运动的频率分量较高。因此，通过分析频谱fs1至fs16，有可能识别可以从其获得完全反映呼吸运动的频谱的线圈元件。为了确定针对每个线圈元件获取的频谱是否完全反映呼吸运动，流程进入步骤st220。
在步骤st220，选择单元93(见图4)基于频谱从多个线圈元件中选择用于确定对象呼吸信号的信号值的线圈元件。将在下文中描述步骤st220。步骤st220具有步骤st23、st24和st25，将逐一描述。
图18是解释步骤st23的图。在步骤st23，选择单元93针对每个频谱确定出现在±0.25hz附近的峰q和r的峰值(绝对值)。在图18中，峰q和r的峰值在括号内表示。例如，对于频谱fs3，峰q的峰值表示为“q3”，峰r的峰值表示为“r3”。在确定峰q和r的峰值之后，流程进入步骤st24。
在步骤st24，选择单元93识别针对每个频谱获取的两个峰中较高的一个。图19显示较高的峰。例如，在频谱fs3中，两个峰q(q3)和r(r3)中的峰q(q3)被识别为更高的峰。在针对每个频谱识别出更高的峰之后，流程进入步骤st25。
在步骤st25，选择单元93按照峰值的降序对分别针对频谱识别的较高峰进行分类，以识别八个最高峰。因此，可以从十六个线圈元件e1至e16中识别出反映呼吸引起的运动的八个排名最高的线圈元件。选择单元93选择如此识别的八个线圈元件作为已成功接收完全反映呼吸运动的mr信号的线圈元件。图20示出示例性的八个所选线圈元件。本文假设选择线圈元件e3、e4、e5、e6、e11、e12、e13和e14。一旦选择了线圈元件，就完成步骤st2。
虽然上述情况涉及互相比较频谱fs1至fs16中的峰的峰值以选择一个或多个线圈元件，但是选择一个或多个线圈元件的方法不限于如上所述的。下面将描述通过与上述方法不同的方法选择一个或多个线圈元件的示例。
图21是示出步骤st2中用于选择线圈元件的的其他流程的图表。由于图21中的步骤st21至步骤st24与图12中的相同，将省略其说明。在识别出较高的峰(见图19)之后，流程进入步骤st241。
在步骤st241，选择单元93针对每个频谱确定出现在0hz附近的峰p的峰值(绝对值)。在图22中，峰p的峰值在括号内表示。例如，对于频谱fs3，峰p的峰值表示为“p3”。在针对每个频谱确定出现在0hz附近的峰p的峰值之后，流程进入步骤st242。
在步骤st242，选择单元93确定在步骤st24识别的较高峰的峰值与针对每个频谱在0hz附近出现的峰的峰值之间的比率h。图23示出了针对每个频谱确定的比率h。例如，对于线圈元件e3，在步骤st24，峰q(q3)被识别为较高的峰。因此，线圈元件e3的比率h是h＝q3/p3。
较高的比率h意味着出现在0.25hz或-0.25hz附近的峰的峰值(即，经历呼吸引起的运动的身体部位的峰)相对于出现在0hz附近的峰p的峰值(即，没有经历呼吸引起的运动的身体部位的峰)更高。因此可以看出，对于较大的比率h，更多地反映了呼吸引起的运动。在计算比率h之后，流程进入步骤st243。
在步骤st243，选择单元93按照降序对分别针对频谱计算的比率h进行分类，以识别八个最高比率h。因此，可以从十六个线圈e1至e16中识别出反映呼吸引起的运动的八个排名最高的线圈元件。选择单元93选择如此识别的八个线圈元件作为已成功接收完全反映呼吸运动的mr信号的线圈元件。图24示出示例性的八个所选线圈元件。如图21，本文假设选择线圈元件e3、e4、e5、e6、e11、e12、e13和e14。一旦选择了线圈元件，就完成步骤st2。因此，比率h可以被用于选择线圈元件。比率h表示来自经历呼吸引起的运动的身体部位的峰q(或r)的峰值与来自(基本上)没有经历呼吸引起的运动的身体部位的峰p的峰值之间的比率。因此，通过使用比率h，可以从十六个线圈元件中选择尽可能地反映身体部位随呼吸移动的效果并且其中尽可能地不反映(基本上)不经历呼吸引起的运动的身体部位的效果的线圈元件，这使得可以选择更适合于产生呼吸信号的线圈元件。
如上所述，可以通过执行图12或21中的流程来选择已经成功接收到完全反映呼吸运动的mr信号的线圈元件。本文假设选择线圈元件e3、e4、e5、e6、e11、e12、e13和e14。在选择线圈元件之后，流程进入步骤st3(见图8)。
在步骤st3，执行预扫描ps。现在将在下文中描述预扫描ps。
图25是说明在预扫描ps中执行的序列的图。在预扫描ps中，如在线圈元件选择扫描cs中那样，顺序地执行导航序列n1至na。
图26是说明在预扫描ps中执行的导航序列n1的图。由于导航序列n1使用非选择性rf脉冲ex1实现激励(见图6)，因此可以通过执行导航序列n1来激励宽范围的身体部位(例如，包括肝脏和肺的躯干)。从被激励的身体部位产生的mr信号a1由接收线圈装置4接收(见图1)。
由于接收线圈装置4具有线圈元件e1至e16，因此mr信号a1由线圈元件e1至e16中的每一个接收。由线圈元件e1至e16接收的信号被发送到接收器8。接收器8对从接收线圈元件接收的信号实施信号处理，诸如解调/检测。因此，通过执行导航序列n1，可以针对每个线圈元件获取包含mr信号a1中的信息(关于呼吸的信息)的导航信号。本文中用符号a11、a12、a13、...、a110示意性示出了导航信号。
在获取导航信号a11至a116之后，产生单元94(见图4)对在步骤st2中选择的线圈元件所获得的导航信号进行z方向(si方向)上的傅里叶变换以生成分布。图27示意性示出了通过傅里叶变换获得的分布。
在本实施例中，在步骤st2选择了八个线圈元件e3、e4、e5、e6、e11、e12、e13和e14。因此，产生单元94对由八个线圈元件e3、e4、e5、e6、e11、e12、e13和e14获取的导航信号a13、a14、a15、a16、a111、a112、a113和a114进行傅里叶变换。在图27中，由对导航信号a13、a14、a15、a16、a111、a112、a113和a114进行傅里叶变换获取的分布由符号b13、b14、b15、b16、b111、b112、b113和b114表示。此外，在图27中，示意性地放大示出了分布b13至b114中的代表性分布b13。该分布表示z方向上(si方向)的位置与该位置处的信号强度之间的关系。
确定分布b13至b114之后，组合单元95(见图4)将这些分布b13至b114组合在一起。
图28和29是解释组合方法的图。组合单元95首先对分布b13至b114实施加权(见图28)。
图28是说明对分布b13至b114加权的图。组合单元95基于执行线圈元件选择扫描cs时确定的比率h(见图23)对分布实施加权。
例如，着眼于线圈元件e3，针对线圈元件e3确定的比率h是h＝q3/p3。因此，组合单元95利用h＝q3/p3对分布b13实施加权。在本实施例中，通过将分布b13乘以h＝q3/p3来对分布b13实施加权。图28将通过h＝q3/p3加权的分布b13表示为符号"b13'"。
此后类似地，组合单元95对由其他所选线圈元件e4、e5、e6、e11、e12、e13和f14获取的分布进行加权，其中分别对其他线圈元件确定了比率h。由此可以针对每个所选的线圈元件计算加权的分布。在图28中，加权的分布可以由符号"b13'"、"b14'"、"b15'"、"b16'"、"b111'"、"b112'"、"b113'"、和"b114'"表示。
在对分布加权之后，组合单元95将加权的分布b13'至b114'加在一起。
图29是解释加权的分布相加的图。加权的分布b13'到b114'相加到一起产生组合分布f1。
在执行导航序列n1之后，执行下一个导航序列n2。当再次执行导航序列n2时，由所选的线圈元件获取的导航信号在z方向上进行傅里叶变换以提供分布。然后，使用与参考图28和29描述的相似的方法将分布组合在一起。因此，通过执行导航序列n2，获取组合分布。图30示意性示出了通过执行导航数据n1获取的组合分布f1和通过执行导航数据n2获取的组合分布f2。
接下来，计算单元96(见图4)基于组合分布f1和f2计算呼吸信号的信号值。现在，下面将描述计算呼吸信号的信号值的方法。
图31是用于基于组合分布f1和f2计算呼吸信号的信号值的说明性示图。图31在其上方示出了通过执行导航序列n1获取的组合分布f1，并且在其下方示出了通过执行导航序列n2获取的组合分布f2。
在执行导航序列n1之后并且在执行导航序列n2之前的时段中，与肺相邻的肝脏的边缘移动。因此，肝脏边缘的移动在组合分布f1中的上升位置pf1与组合分布f2中的上升位置pf2之间产生位置偏移d。位置偏移d可以被认为是肝脏边缘在si方向上的移位量，因此，肝脏边缘的移位量可以通过计算d来确定。可以用于计算d的方法包括例如lsq(最小二乘，leastsquares)的方法。根据lsq的方法，组合分布f2在si方向上以δd逐步移动，并且每当组合分布f2移动δd时，计算组合分布f1和f2之间的平方误差se。由于较小的平方误差se意味着组合分布f2相对于组合分布f1在si方向上的较小偏移，因此当平方误差se最小化时组合分布f2的移位量可被确定为与肺相邻的肝脏的边缘的移位量。图32示出了当平方误差se最小化时组合分布f2的移位量d＝d2。
在图32中，d＝0表示导航序列n1的组合分布f1中的上升位置pf1。因此可以看出，在执行导航序列n2时，与肺相邻的肝脏边缘相对于d＝0移动了d2。
在执行导航序列n2之后，执行下一个导航序列n3。图33示出了通过执行导航序列n3获取的组合分布f3。在获取组合分布f3之后，lsq的方法用于计算组合分布f1和f3之间的平方误差se，并且计算组合分布f3相对于组合分布f1在si方向上的移位量d。图34示出了当平方误差se最小化时组合分布f3的移位量d＝d3。因此可以看出，在执行导航序列n3时，与肺相邻的肝脏边缘相对于d＝0移动了d3。
此后类似地，执行剩余的导航序列n3到na，其中再次确定组合分布并且每次执行导航序列时计算距离d。因此，每次执行导航序列时，确定d的值。图35示意性地示出了通过执行导航序列n1至na分别确定的移位量d。通过确定d，可以知道与肺相邻的肝脏边缘相对于d＝0移动了多少。当正在执行预扫描ps时，这给出了对象的呼吸信号sres。在执行预扫描ps之后，流程进入步骤st4(见图8)。
在步骤st4，基于呼吸信号sres，定义用于决定是否在主扫描ms(步骤st5)中执行成像序列的窗口，这将在后面讨论。现在将在下文中描述定义窗口的方法。
图36是说明定义窗口w的方法的图。定义单元97(参见图4)首先检测呼吸信号sres的信号值的局部最大值，并计算与局部最大值的平均值相对应的信号值dx。然后，定义单元97基于信号值dx定义窗口w。例如，窗口w如下所述定义。
定义单元97首先确定呼吸信号sres的最大值和最小值之间的差值δd。然后，它定义中间信号值dx周围的差值δd的y％(例如，y＝20)的范围w。如此定义的范围w被确定为用于决定是否执行成像序列的窗口w。虽然这里基于对应于局部最大值的平均值的信号值dx定义了窗口w，但是窗口w可以基于局部最小值的信号值(对应于其平均值)来定义，或者基于局部最大值和局部最小值之间的信号值来定义。在定义窗口w之后，流程进入步骤st5。
在步骤st5，执行主扫描ms。图37是说明主扫描ms的图。在主扫描ms中，首先执行用于生成包含关于呼吸的信息的mr信号的导航序列nb。一旦执行了导航序列nb，使用参考图28和29描述的方法确定组合分布fb。
在确定组合分布fb之后，确定主扫描ms中的呼吸信号的信号值(见图38)。
图38是用于确定主扫描ms中的呼吸信号的信号值的说明图。通过使用在预扫描ps中确定的组合分布f1(见图29)计算主扫描ms中的呼吸信号的信号值。当组合分布f1和fb之间的平方误差se最小化时，计算单元96使用lsq的方法来计算组合分布fb的移位量d＝db。当执行主扫描ms中的导航序列nb时，值db被用作呼吸信号的信号值。
此后类似地，执行用于生成包含关于呼吸的信息的mr信号的导航序列，并且当平方误差se最小化时，针对组合分布计算移位量d。图39示意性示出了分别针对导航器序列nb至nc计算的组合分布的移位量d。当针对图39中的导航序列nb至nc-1的呼吸信号的信号值落在窗口w之外时，针对导航序列nc的呼吸信号的信号值进入窗口w的内部。因此，在执行导航序列nc之后立即执行用于生成包含对象的成像信息的mr信号的成像序列daq1。
在执行成像序列daq1之后，再次执行导航序列，计算当平方误差se最小化时组合分布的移位量d，并且一旦呼吸信号的信号值进入窗口w则执行用于生成包含对象的成像信息的mr信号的成像序列。图40示意性示出了执行最后成像序列daqz时的情况。一旦已经执行了最后的成像序列daqz，就终止主扫描ms。在主扫描ms中执行的成像序列给出成像数据。应注意，当执行成像序列时，不仅从在步骤st2选择的八个线圈元件(e3、e4、e5、e6、e11、e12、e13、e14)获取成像数据，而且还从在步骤st2未选择的其他八个线圈元件(e1、e2、e7、e8、e9、e10、e15、e16)获取成像数据。然后，基于由所有(十六个)线圈元件获取的成像数据产生待成像的身体部位的图像。应注意，也可以在不使用由十六个线圈元件的一部分获取的成像数据的情况下产生待成像的身体部位的图像。以此方式，完成流程。
根据本实施例，在执行预扫描ps之前执行线圈元件选择扫描cs，以确定每个线圈元件的频谱(见图17)。然后，基于针对线圈元件分别获取的频谱，从线圈元件e1至e16中选择能够接收完全反映呼吸引起的运动的mr信号的线圈元件。因此，在预扫描ps中，可以获取高质量的呼吸信号，因为它是通过使用所选择的线圈元件获取的。此外，在主扫描ms中，可以获得具有减少的伪影的高质量图像，因为使用所选择的线圈元件确定呼吸信号的信号值，并且当呼吸信号的信号值进入窗口w时执行成像序列。
根据本实施例，在组合分布中，用比率h对分布进行加权，并且将加权的分布相加在一起，从而创建组合分布。当对应于呼吸运动的峰(q或r)较高时，比率h具有较大的值。因此，通过对分布实施比率h加权，分布被加权使得分布中的信号值随着反映频谱中包括的呼吸运动的频率分量变大而增大；因此，可以确定更多反映呼吸运动的高质量的呼吸信号。应注意，可以将非加权的分布加在一起以确定组合分布，只要能够确定高质量的呼吸信号。
如上所述，根据本实施例，可以通过针对每个线圈元件确定频谱来选择能够接收充分反映呼吸引起的运动的mr信号的线圈元件。为了验证这一点，使用在对象上的实际测量中使用的接收线圈装置来针对每个线圈元件确定频谱。图41示出了实际获得的频谱。图41示出了通过由使用包括二十四个线圈元件的接收线圈装置获取的频谱。图41中用粗线包围的频谱表示包括完全反映呼吸引起的运动的峰的频谱。因此可以看出，可以从二十四个线圈元件中选择可以接收完全反映呼吸引起的运动的mr信号的线圈元件。
根据本实施例，执行线圈元件选择扫描cs，然后，执行预扫描ps以基于由预扫描ps获取的导航信号确定呼吸信号sres(见图35)。然而，可以在执行线圈元件选择扫描cs之后不执行预扫描ps的情况下基于通过线圈元件选择扫描cs获取的导航信号a11至aa16来确定呼吸信号sres。产生单元94产生表示由所选择的线圈元件获取的每个导航信号在z方向(si方向)上的信号强度的变化的分布，并且组合单元95将产生的分布组合在一起，从而提供组合分布。由于因此针对线圈元件选择扫描cs中的每个导航序列获取了组合分布，所以可以确定当正在执行线圈元件选择扫描cs时的呼吸信号sres'的信号值。可以基于呼吸信号sres'确定窗口w。由于在该方法中，可以在不执行预扫描ps的情况下获取用于确定窗口w的呼吸信号sres，因此可以减少对象成像所花费的总时间。
根据本实施例，接收线圈装置4被用作专用于接收mr信号的线圈。然而，接收线圈装置4可以被构造成实现接收和发射mr信号两者。
根据本实施例，在执行导航序列中，在施加激励脉冲ex1之后施加读出梯度脉冲re(见图6)。然而，可以在不施加读出梯度脉冲re的情况下收集mr信号。
根据本实施例，呼吸信号被例示为对象的身体运动信号。然而，本发明不限于获取呼吸信号。例如，心脏以约一秒的周期跳动，因此，认为反映心脏运动的峰出现在1hz附近。因此，可以从多个线圈元件中选择给出具有反映心脏运动的高峰的频谱的一个或多个线圈元件，由此可以获取心跳信号。