JP2001070285A

JP2001070285A - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP2001070285A
Application number: JP25584999A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Suzuki; 克法鈴木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-21
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: JP4343345B2

Abstract

(57)【要約】【課題】透視撮像をガイドとして、目標とする病変部
へ穿刺針や生検針を進める際、被検体の病変部の位置、
形状、境界が表示画像上で明確に確認できるＭＲＩ装置
を提供する。【解決手段】ＭＲＩにおける撮像を制御する段は、コ
ントラストの異なる複数の画像を連続して撮像する撮像
条件を設定する手段を備える。透視撮像方法を実行する
際に、複数コントラスト画像の撮影条件が設定される
と、撮像手段、再構成手段および表示手段は複数コント
ラスト画像の撮像、再構成、画像表示を連続して行い透
視をする。複数コントラスト画像としては、目標とする
病変部に応じて、プロトン密度強調画像とT2 強調画
像、T1強調画像とT2強調画像、水・脂肪合成画像と脂肪
抑制画像などの2種類のコントラストの画像が選択でき
る。病変に応じてより高いコントラストで描出された画
像をガイドとして被検体の病変部へ穿刺針や生検針を進
めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は核磁気共鳴現象を利
用して被検体の任意断面を画像表示する磁気共鳴イメー
ジング装置（以下、ＭＲＩ装置という）に関し、特に高
速撮像、再構成、画像表示を連続して行い、リアルタイ
ムに連続画像表示をする透視撮像方法を実行するための
ＭＲＩ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は、核磁気共鳴現象を利用し
て被検体中の所望の検査部位における原子核スピンの密
度分布、緩和時間分布を計測して、その計測データから
被検体の任意断面を画像表示するものである。このＭＲ
Ｉ装置を用いた撮像方法として透視撮像方法(フルオロ
スコピー)がある。フルオロスコピーは、連続撮像した
画像をリアルタイムで連続表示することができ、術者が
被検体の病変部へ穿刺針や生検針を進める際の穿刺位置
や方向をリアルタイムに確認するために用いられてい
る。穿刺は、病変部の生検、薬剤注入、レーザー治療な
どの目的に利用されている。また、ＭＲＩ装置の透視
は、温熱療法などのモニタやコントロールとしても利用
されている。

【０００３】従来のＭＲＩ装置では、透視撮像方法は1
種類のコントラストの画像についてしか行われていなか
った。そしてこの1種類のコントラストとしては、比較
的短時間で信号が取得できるT1強調画像が一般的であっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、被検体の
病変には、脳腫瘍、椎間板ヘルニア、肝細胞ガンなどさ
まざまな病変があり、透視撮像をガイドとして、目標と
する病変部へ穿刺針や生検針を進める際、これら病変部
の位置、形状、境界が明確に透視画像に表示されていな
い場合があった。即ち、病変の部位によっては、 T1強
調画像ではそれを高コントラストで描出できない場合が
あった。逆にT2強調画像では高コントラストで描出でき
ない部位もある。

【０００５】そのため、従来の透視撮像法では病変部の
位置、形状、境界を表示画像上に確認できず、穿刺針の
方向を確定できない場合があった。

【０００６】そこで、本発明は、このような従来の透視
撮像法における問題を解決し、被検体の病変部の位置、
形状、境界が表示画像上で明確に確認できるＭＲＩ装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＭＲＩ装置は、被検体に所定の撮像条件で
核磁気共鳴信号を発生させるとともにそれを検出する撮
像手段と、前記核磁気共鳴信号をもとに前記被検体の断
層像を再構成する再構成手段と、前記被検体の断層像を
表示する表示手段と、前記撮像手段、再構成手段および
表示手段を制御する制御手段とを備えた磁気共鳴イメー
ジング装置において、前記表示手段は、少なくとも２種
類のコントラストの画像を同一画面上もしくは複数画面
に連続して表示するものである。より詳しくは、制御手
段は、少なくとも２種類のコントラストの画像の撮像、
再構成を連続して行うよう撮像手段、再構成手段を制御
すると共に、前記表示手段に少なくとも２種類のコント
ラスト画像をリアルタイムで表示するよう制御するもの
である。

【０００８】これにより透視撮像における複数コントラ
スト画像の同時連続表示が可能となり、目標とする病変
部に応じてプロトン密度強調画像とT2強調画像、または
T1強調画像とT2強調画像、または水・脂肪合成(In phas
e)画像と脂肪抑制(Out of phase)画像などの複数種類の
コントラストの画像を表示することができる。その結
果、術者が透視画像をガイドとして被検体の病変部へ穿
刺針や生検針を進める際に、一方のコントラストの画像
で病変部の位置、形状、境界が不明確であった場合で
も、他方のコントラストの画像で病変部の位置、形状、
境界が明確に確認できる。

【０００９】コントラスト画像を撮像する撮像条件とし
て、１種の撮像シーケンスを実行し少なくとも２種類の
コントラストの画像用信号を得る条件、あるいは少なく
とも２種類の撮像シーケンスを実行し各シーケンス毎に
コントラストの異なる画像用信号を得る条件を用いて撮
像してもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
を参照して詳細に説明する。図１は、本発明による透視
撮像機能を備えたＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック
図である。

【００１１】このＭＲＩ装置は、核磁気共鳴現象を利用
して被検体中の所望の検査部位における原子核スピンの
密度分布、緩和時間分布を計測して、その計測データか
ら被検体の任意断面を画像表示するもので、図1に示す
ように、静磁場発生磁石1と、傾斜磁場発生系2と、シー
ケンサ3と、送信系4と、受信系5と、信号処理系6と、中
央処理装置(CPU)7と、操作部8とを備えている。

【００１２】静磁場発生磁石1は、被検体9のまわりにそ
の体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を
発生させるもので、被検体9のまわりのある広がりをも
った空間に永久磁石方式または常電導方式あるいは超電
導方式の磁場発生手段が配置されている。

【００１３】傾斜磁場発生系2は、X、Y、Z の三軸方向
の傾斜磁場コイル10と、それぞれのコイルを駆動する傾
斜磁場電源11とから成り、シーケンサ 8 からの命令に
従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源11を駆動するこ
とにより、X、Y、Z の三軸方向に、傾斜磁場 Gs(スライ
ス方向傾斜磁場)、Gp(位相エンコード方向傾斜磁場)、G
f(周波数エンコード方向傾斜磁場)を被検体 9 に印加す
る。この傾斜磁場の印加方法により、被検体9に対する
スライス位置や断面を設定することができる。

【００１４】シーケンサ3は、被検体9の生体組織を構成
する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波パル
スと傾斜磁場をある所定のパルスシーケンスで繰り返し
印加し、計測データを収集する制御手段であり、CPU7の
制御で動作し、被検体9の断層像のデータ収集に必要な
種々の命令を、送信系4及び傾斜磁場発生系2並びに受信
系5 に送るようになっている。

【００１５】送信系4は、シーケンサ3から命令される高
周波パルスにより被検体9の生体組織を構成する原子の
原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波パルスを
照射するもので、高周波発振器12と変調器13と高周波増
幅器14と照射コイル15とから成り、高周波発振器12から
出力された高周波パルスをシーケンサ3の命令に従って
変調器13で振幅変調し、この振幅変調された高周波パル
スを高周波増幅器14で増幅した後に被検体9に近接して
配置された照射コイル15 に供給する。これにより電磁
波が被検体9 に照射される。

【００１６】受信系5は、被検体1の生体組織の原子核の
磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出
するもので、受信コイル16と増幅器17と直交位相検波器
18とA/D変換器19とから成り、照射コイル15から照射さ
れた電磁波による被検体9の応答の電磁波(NMR信号)は、
被検体9に近接して配置された受信コイル16で検出さ
れ、増幅器17 及び直交位相検波器18 を介して二系列の
収集データとされ、A/D変換器19 に入力してディジタル
量に変換され、その信号が、信号処理系6に送られる。

【００１７】傾斜磁場コイル10、照射コイル15、受信コ
イル16は、静磁場磁石2の発生する静磁場内に置かれ、
本発明における撮像手段を構成する。

【００１８】信号処理系6は、CPU7と、磁気ディスク20
及び光ディスク21などの記録装置と、CRTなどのディス
プレイ（表示手段）22とから成り、CPU7でフーリエ変
換、補正係数演算、画像再構成などの処理を行い、被検
体9の任意断面の原子核スピンの密度分布、総和時間分
布の計測データに適当な演算を行い、得られた分布を画
像化してモニター22に断層像として表示する。

【００１９】操作部8は、信号処理系6で行う処理や撮像
条件など制御情報を入力するもので、キーボード28や条
件設定に必要なGUIを表示する表示部などを備えてい
る。この操作部8を介して設定される撮像条件として、
シーケンサ3が制御するパルスシーケンスの選択や条
件、透視撮像方法の選択や条件、透視撮像方法が選択さ
れた場合の複数のコントラスト画像の選択が含まれる。

【００２０】複数のコントラスト画像の組み合わせは種
々のものが考えられるが、例えばプロトン密度強調画像
とT2強調画像、T1強調画像とT2強調画像、水・脂肪合成
(Inphase)画像と脂肪抑制(Out of phase)画像などの組
み合わせがあり、これらは目的とする病変によって選択
することができる。

【００２１】次にこのような構成におけるＭＲＩ装置に
おいて透視撮像方法を実行する方法を説明する。図2に
透視撮像方法の一実施例のフローチャートを示す。

【００２２】まず透視撮像を開始(24)後、撮像条件の設
定(25)を行い、スライス位置の設定を行う(26)。撮像条
件は、1回の繰り返し時間TR内での複数コントラスト画
像用の信号、即ち２種の信号を撮像するか、または複数
コントラスト画像を異なる2種類の撮像シーケンスで撮
影するかを設定する。

【００２３】操作者が撮像開始(27)の指示があると、撮
像条件の設定(25)で設定された撮像条件の内容を判別(2
8)し、撮像条件が、1回の繰り返し時間TR内で２種の信
号を撮像する条件の場合、設定された撮像条件で撮像開
始(29)する。

【００２４】この条件における撮像シーケンスの一例を
図3に示す。尚、図３中、RFは高周波パルス、Gsはスラ
イス方向の傾斜磁場、Gpは位相方向の傾斜磁場、Gfは周
波数方向の傾斜磁場、Sigは得られたエコー信号を表
し、横軸は時間であり、縦軸は振幅である。この撮像シ
ーケンスは、2コントラストのグラディエントエコーの
撮像シーケンスであり、励起ＲＦパルス30を印加した
後、読み出し方向の傾斜磁場Gpの極性を反転させながら
印加し、２つのエコー信号31、32を計測する。

【００２５】この撮像シーケンスでは、第一エコー31は
プロトン密度を高コントラストで描出する画像（プロト
ン密度画像）用の信号であり、第二エコー32はT2強調画
像用の信号である。ここでＲＦパルス30印加から第一エ
コー31計測までのエコー時間TE1（第１エコー時間）が
短いほどプロトン密度強調が向上し、 RFパルス30印加
から第一エコー31計測までのエコー時間TE2（第2エコー
時間）が、長いほどT2強調度が向上し、さらに、RFパル
スのフリップ角が小さいほどT2強調度が向上する。これ
らエコー時間、フリップ角の設定も撮像条件として設定
することができる。

【００２６】図３の撮像シーケンスは、第一エコー時間
TE1および第二エコーTE2をそれぞれ次式で示すように設
定すると、第一エコーから再構成される画像は水・脂肪
合成画像となり、第二エコーから再構成される画像は脂
肪抑制画像となる。

【００２７】TE1=TEout=(π)/(γ・H・3.5×10^-6) TE2=TEin=(2π)/（γ・H・3.5×10^-6) ここで、γは核磁気回転比(γ=2.675×10⁸ rad/(秒・
T))、Hは静磁場強度である。

【００２８】このような撮像シーケンスの実行により２
種のコントラスト画像の撮像が終了すると、それが１回
目の撮像の場合には、透視撮像終了の要求（35）がなけ
れば、撮像の終了を確認し（36）、次の撮像開始（29）
に移行する。２回目の撮像が開始すると、これと並行し
て１回目の撮像で計測された第一エコーおよび第二エコ
ーを用いて画像再構成、表示が行われる。即ち、まず第
一エコーを用いて第1コントラストの画像を再構成し(3
1)、これをモニターに表示する(32)。また第二エコーを
用いて第2コントラストの画像を再構成し(33)、これを
モニターに表示(34)する。

【００２９】２回目以降についても、撮像後、透視撮像
の終了要求(35)がなく、透視撮像が終了(36)した場合、
29に戻り再度撮像を開始する。この撮像と並行して、そ
の前の回で得られた２種のエコーを用いて画像再構成お
よび表示を行う（31〜34）。

【００３０】このように２回目以降の撮像では、撮像と
画像再構成および表示を並行して行い、順次モニターに
表示される画像を更新する。そして撮像開始後、透視撮
像終了の要求（35）があった場合には、撮像終了を確認
（36）の上、撮像を終了(48)する。

【００３１】図4に、図3の撮像シーケンスを用いて、撮
像、再構成、画像表示を連続して行う透視撮像の様子を
示す。1回の撮像で第１コントラスト画像用の信号（第
一エコー）S1および第２コントラスト画像用の信号（第
二エコー）S2を計測し、撮像終了後、2回目の撮像を開
始すると同時にS1の画像再構成S1Rと、S2の画像再構成S
2Rを行う。再構成終了後、第１コントラスト画像と、第
2コントラスト画像をモニターに表示する。ここで、再
構成後のモニターに表示する画像の上段は第1コントラ
スト画像であり、下段は、第2コントラスト画像であ
る。この工程を連続して行う。

【００３２】次に図２のフローのステップ25において別
の撮像条件が設定された場合（右側のフロー）、即ち複
数コントラスト画像を異なる2種類の撮像条件で撮影す
る場合を説明する。

【００３３】この条件における撮像シーケンスの一例を
図５に示す。図中の符号RF、Gs、Gp、Gf、Sigは図３の
シーケンスの場合と同義である。図5に示す２つの撮像
シーケンスは、いずれもグラディエントエコー法の撮像
シーケンスであるが、(a)はＴ１強調の撮像シーケン
ス、(b)はT2強調の撮像シーケンスであり、傾斜磁場G
s、Gpの印加パターンが異なる。また(a)の撮像シーケン
スでは、Ｔ１強調画像を得るためにプロジェクション毎
にRFパルス51の位相を変化させる。これら撮像シーケン
スにおける傾斜磁場パターンの選択、RFの設定も撮像条
件として設定される。

【００３４】このようなコントラストの異なる2種類の
撮像条件が設定されている場合、まず1種目の撮像、例
えば図５(a)の撮像シーケンスを開始する(37)。1回目の
撮像の場合には、透視撮像終了の要求がないかぎり、撮
像の終了を待って２種目の撮像（図５(b)の撮像シーケ
ンス）を開始する（43）。この2種目の撮像と並行し
て、直前の1種目の撮像で得られた信号を用いて画像を
再構成し(44)、1種目の画像をモニターに表示する(4
5)。

【００３５】ここで透視撮像終了の要求がなければ、２
種目の撮像終了後（47）続いて１種目の撮像開始(37)に
戻り、２回目を開始する。このときには１種目の撮像と
並行して、既に撮像終了した2種目の画像を再構成し(3
9)、モニターに表示する(40)。この場合にも透視撮像終
了の要求がないかぎり、撮像の終了を待って２種目の撮
像（２回目）を開始する（43）。同時に２回目の撮像が
終了した１種目について画像再構成(44)、モニター表示
(45)を行う。

【００３６】このように２回目以降についても透視撮像
終了の要求があるまで、１種目の撮像と２種目の撮像を
交互に連続して行い、撮像と並行してその直前に実施さ
れた撮像の画像を再構成し、モニター表示する。

【００３７】透視撮像の終了要求(41)がある場合は、継
続中の撮像があればその終了を待って終了する(48)。

【００３８】上述した手順によって、撮像、再構成、画
像表示を連続して行う透視撮像の様子を図6に示す。図
中、S1、S2はそれぞれ１種目および２種目の撮像によっ
て計測された信号（画像再構成に必要なデータ）であ
り、S1R、S2RはそれぞれS1、S2の画像再構成を表す。

【００３９】この場合には1回の撮像で1種類のコントラ
ストの画像のみを得るので、２種類のコントラストの画
像を得るためには、図5の(a)と(b)の撮像シーケンスを
交互に撮像する。1種目のコントラストの画像の撮像を
行い、撮像終了後、2種目のコントラストの画像の撮像
を開始すると同時に1種目の画像の再構成を行う。再構
成終了後、第1種目の画像をモニターに表示する。2種目
の画像の撮像が終了した後、１種目の撮像と並行して第
2種目の画像再構成を行い、その後、2種目の画像をモニ
ターに表示する。

【００４０】２種のコントラスト画像を表示する方法と
しては、図４に示す実施例のように上下２段に並べて表
示してもよいが、図7に示すように２種のコントラスト
画像49、50を横並びに表示してもよい。また、２種のコ
ントラスト画像を別々のモニタに表示してもよい。図
中、49は図4の第1エコー画像または図6の1種目のコント
ラストの画像であり、50は、図4の第2エコー画像または
または図6の2種目のコントラストの画像である。

【００４１】図示するように第１の画像49では、穿刺針
53を進めようとする病変52の位置、形状、境界が明確に
識別可能に表示されていないが、第２の画像50でそれら
が高コントラストが描出されており、術者はこの画像50
をガイドとして、穿刺針の方向や位置を正確に確定しな
がら、病変部52へ進めることができる。

【００４２】尚、１回の繰り返し時間TRで２種類のコン
トラストの異なる信号を計測する場合、図４に示す実施
例では、１回の撮像毎にそれぞれ２種の画像を再構成す
る場合を示したが、画像再構成時に１回の撮像で計測し
た信号とその前後の撮像で計測した同種類の信号を一部
共有して画像再構成することも可能である。

【００４３】また図３および図５には、それぞれグラデ
ィエントエコー法による撮像シーケンスを示したが、複
数のコントラストの異なるシーケンスの組み合わせであ
ればそれ以外の撮像シーケンスを採用することも可能で
ある。

【００４４】さらに図２のフローチャートでは、複数コ
ントラスト画像を得る２つの撮像条件のいずれかを選択
する場合を説明したが、１つのコントラスト画像を得る
撮像条件と、上記２つの撮像条件のいずれかを選択する
ように構成することも可能である。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、透視撮影方法において複数コ
ントラスト画像を連続して撮像、再構成、表示可能にし
たので、術者が透視画像をガイドとして被検体の病変部
へ穿刺針や生検針を進める際に、病変部の位置、形状、
境界がより明確に確認できる。これにより画像をモニタ
ーとして利用しながら処置を行うことができ、術者は、
穿刺針の方向を正確に確定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体構成を示
すブロック図。

【図２】本発明のＭＲＩ装置において実施される透視撮
像方法の一実施例を示すフローチャート。

【図３】本発明の透視撮像方法に用いられる撮像シーケ
ンス図の一例を示す図。

【図４】図３の撮像シーケンスを用いて、撮像、再構
成、画像表示を連続して行う透視撮像を説明する図。

【図５】(a)および(b)は、それぞれ本発明の透視撮像方
法に用いられる2種類のコントラストの撮像シーケンス
図の一例を示す図。

【図６】図５の撮像シーケンスを用いて、撮像、再構
成、画像表示を連続して行う透視撮像を説明する図

【図７】モニター22における表示方法の一実施例を示す
図。

【符号の説明】

1...静磁場発生磁石 2...傾斜磁場発生系 3...シーケンサ 4...送信系 5...受信系 6...信号処理系 7...中央処理装置(CPU) 8...操作部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に所定の撮像条件で核磁気共鳴信
号を発生させるとともにそれを検出する撮像手段と、前
記核磁気共鳴信号をもとに前記被検体の断層像を再構成
する再構成手段と、前記被検体の断層像を表示する表示
手段および前記撮像手段と、再構成手段および表示手段
を制御する制御手段とを備えた磁気共鳴イメージング装
置において、前記制御手段は、少なくとも２種類のコントラストの画
像を同一画面上もしくは複数画面に連続して表示するこ
とを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】前記撮像条件は、少なくとも２種類のコ
ントラスト画像の撮像、再構成を連続して行うよう撮像
手段、再構成手段を制御すると共に、前記表示手段に少
なくとも２種類のコントラスト画像の撮像をリアルタイ
ムで表示するよう制御することを特徴とする請求項1記
載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】前記コントラスト画像を撮像する撮像条
件として、１種の撮像シーケンスを実行し少なくとも２
種類のコントラストの画像用信号を得る条件、あるいは
少なくとも２種類の撮像シーケンスを実行し各シーケン
ス毎にコントラストの異なる画像用信号を得る条件を用
いて撮像することを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴
イメージング装置。