JP2001327479A

JP2001327479A - Ｍｒイメージング装置

Info

Publication number: JP2001327479A
Application number: JP2000152793A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kono; 理河野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2001-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】スライス方向に広い範囲を、各部に必要な大
きさ・解像度で順次撮像して、無駄な大きさの画像や無
駄な解像度の画像を得ることを防いで、全体の撮像スキ
ャン時間を短縮する。【解決手段】ディスプレイ装置２３、キーボード２４
などを用いてスラブグループごとにパラメータが入力さ
れたとき、コンピュータ１６においてパラメータのテー
ブルが算出されて保持され、このパラメータにしたがい
順次撮像スキャンが行われるようコンピュータ１６によ
る撮像スキャン制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、核磁気共鳴現象
（ＮＭＲ現象）を利用して被検体（人体）内の画像を得
るＭＲイメージング装置に関し、とくにスライス方向
（スライス厚さ方向）に広い範囲で画像を得るＭＲイメ
ージング装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲイメージング装置において、スライ
ス方向に広い範囲で画像を得たい場合がある。たとえ
ば、大動脈弓部からウイリス動脈輪までをカバーするよ
うな広い範囲でアンジオグラフィーを行う場合がある。
このような場合、２Ｄ（２次元）ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ−Ｏ
ｆ−Ｆｌｉｇｈｔ）法を用いて多数のスライス画像を順
次得たり、マルチスラブ３Ｄ（３次元）ＴＯＦ法を用い
る必要がある。従来の２Ｄ・ＴＯＦ法やマルチスラブ３
Ｄ・ＴＯＦ法などではスライス励起位置のステップや、
フリップアングル、ＦＯＶ（ＦｉｅｌｄｏｆＶｉｅ
ｗ）、マトリックスサイズなどのパラメータは各スキャ
ン内で一定である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
２Ｄ・ＴＯＦ法やマルチスラブ３Ｄ・ＴＯＦ法などでは
パラメータが各スキャン内で一定であるため、つぎのよ
うな不都合がある。すなわち、たとえばマルチスラブ３
Ｄ・ＴＯＦ法により大動脈弓部からウイリス動脈輪まで
をカバーするような広い範囲でアンジオグラフィーを行
う場合、大動脈弓部で必要なＦＯＶ、マトリックスサイ
ズ、スライス方向（スライス厚さ方向）の励起厚さ（ス
ラブ厚さ）に設定すれば、ウィルス動脈輪の部分や頚動
脈の分岐部などにおいて診断に十分な分解能の画像を得
ることはできない。逆に、ウィルス動脈輪の部分や頚動
脈の分岐部などの診断に十分な分解能の画像が得られる
ようにパラメータを設定すると、全体の撮像時間がきわ
めて長くなってしまう。

【０００４】この発明は、上記に鑑み、複数スラブにつ
いての３Ｄスキャンなどの、複数の撮像スキャンをグル
ープ化し、そのグループで同一のパラメータにしたがい
撮像スキャンを行うとともに、他のグループでは他のパ
ラメータにしたがった撮像スキャンを行うことができる
ようにし、もってスラブ厚さ、マトリックスサイズある
いはＦＯＶなどを部位ごとに最適にして撮像スキャンを
行い、各部の診断に十分な分解能の画像を、全体のスキ
ャン時間を徒に延長させることなく得ることができるよ
うに改善した、ＭＲイメージング装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
被検体が配置される被検査空間内に静磁場を発生する静
磁場発生手段と、該被検査空間内に直交３軸の各方向に
磁場強度が傾斜している傾斜磁場を発生する傾斜磁場発
生手段と、該被検査空間内にＲＦ信号を送信するＲＦ送
信手段と、ＮＭＲ信号を受信する受信手段と、撮像スキ
ャンのグループごとにパラメータを保持する手段と、該
パラメータにしたがい上記傾斜磁場発生手段とＲＦ送信
手段とを制御してパルスシーケンスを繰り返して撮像ス
キャンをグループごとに順次行っていく制御手段とが備
えられることが特徴となっている。

【０００６】スラブ厚さやマトリックスサイズ、ＦＯＶ
などのパラメータが、撮像スキャンのグループごとにメ
モリなどにおいてテーブルの形式で保持される。これら
のパラメータは、たとえば、入力に応じて自動的に算出
したものである。これらのパラメータは撮像スキャンの
グループごとに保持されている。そして、これらパラメ
ータにしたがい傾斜磁場発生とＲＦ送信とが制御されて
パルスシーケンスが繰り返され、撮像スキャンがグルー
プごとに順次行われる。そのため、複数の撮像スキャン
が順次行われていくとき、撮像スキャングループごとに
スラブ厚さやマトリックスサイズ、ＦＯＶなどのパラメ
ータが変えられるため、これらを撮像部位ごとに最適に
し、各部の診断に十分な分解能の画像を、全体の撮像ス
キャン時間を延長させることなく、得ることができるよ
うになる。

【０００７】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかるＭＲイメージング装置は図１に示すように構成さ
れる。この図１において、マグネットアセンブリ１１に
は、静磁場を発生するための主マグネットと、この静磁
場に重畳する傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを発生する傾斜
磁場コイルが含まれる。傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚは、
Ｘ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に磁場強度が傾斜している磁
場である。この静磁場及び傾斜磁場が加えられる空間に
は、検査対象たる被検者３１が検査台３２に載せられて
挿入される。この被検者３１には、ＲＦパルスを被検者
３１に照射するとともにこの被検者３１で発生したＮＭ
Ｒ信号を受信するためのＲＦコイル１２が取り付けられ
ている。

【０００８】マグネットアセンブリ１１の傾斜磁場コイ
ルに傾斜磁場用電流を供給する回路として、磁場制御回
路１３が設けられる。この磁場制御回路１３には波形発
生回路１４からの波形信号が送られる。この波形発生回
路１４には、傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各パルス波形
に関する情報が、あらかじめコンピュータ１６によって
セットされている。シーケンスコントローラ１５から指
示されたタイミングで波形発生回路１４から傾斜磁場Ｇ
ｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各々についての波形信号が生じ、これ
が磁場制御回路１３に送られることにより、所定の波形
のパルスとされた傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚがそれぞれ
発生することになる。スライス（スラブ）選択用傾斜磁
場Ｇｓ、読み出し用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾
斜磁場Ｇｐはこれらの傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを組み
合わせて任意の方向のものとすることができる。

【０００９】ＲＦ発振回路１９により発生させられたＲ
Ｆ信号は振幅変調回路１８に送られ、これがキャリア信
号となり、波形発生回路１４から送られてくるＲＦ波形
信号に応じて振幅変調される。この振幅変調後のＲＦ信
号は、ＲＦ電力増幅器１７を経て増幅された後、ＲＦコ
イル１２に加えられる。このＲＦ発振回路１９の発振周
波数はコンピュータ１６によって制御され、被検者３１
の身体組織の共鳴周波数に一致させられる。上記の変調
信号の波形に関する情報はコンピュータ１６から波形発
生回路１４にあらかじめ与えられる。波形発生回路１４
やＲＦ発振回路１９のタイミングはシーケンスコントロ
ーラ１５により定められる。

【００１０】ＲＦコイル１２によって受信されたＮＭＲ
信号は前置増幅器２０を経て位相検波回路２１に送られ
て位相検波される。この位相検波のためのリファレンス
信号として上記のＲＦ発振回路１９からのＲＦ信号が送
られている。位相検波によって得られた信号は、シーケ
ンスコントローラ１５によって制御されたＡ／Ｄ変換器
２２により所定のサンプリングタイミングでサンプルさ
れ、デジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器２２か
ら得られたデータはコンピュータ１６に取り込まれる。
コンピュータ１６は、そのデータを２次元（あるいは３
次元）フーリエ変換して各ピクセルの画像データを再現
する処理などを行う。

【００１１】このコンピュータ１６にはディスプレイ装
置２３、キーボード２４、マウス２５、記録装置２６が
接続されている。ディスプレイ装置２３により、再構成
されたＭＲ画像などが表示される。キーボード２４、マ
ウス２５などによって撮像シーケンスや撮像パラメータ
等の入力・設定が行なわれる。このパラメータの入力の
ため、ディスプレイ装置２３に入力ウインドウが表示さ
れる。記録装置２６は光磁気ディスク装置などからな
り、収集された生データや再構成後の画像データ等を記
録する。これらは、コンピュータ１６によって制御され
る。

【００１２】このように構成されたＭＲイメージング装
置が、たとえばマルチスラブ３Ｄ・ＴＯＦ法によるアン
ジオグラフィに適用される場合、図２に示すような動作
が行われる。まず、ディスプレイ装置２３を見ながらキ
ーボード２４やマウス２５などを操作して検査部位など
に応じた撮像パラメータを設定する。最初のステップ４
１で、ディスプレイ装置２３に、スラブグループ数とス
ラブグループ間のギャップを入力するための入力ウイン
ドウが表示される。この入力ウインドウの表示にしたが
ってユーザがスラブグループ数の値とスラブグループ間
のギャップの値を入力する。

【００１３】スラブグループ数は、マルチスラブ法によ
り連続する複数のスラブの撮像を行う場合に、同じパラ
メータを適用すべきスラブを１つのグループにまとめる
というようにしてグループ分けしたときの、グループの
数である。つまり、複数のスラブを撮像するとき、スラ
ブによって、視野サイズ、画像マトリックスサイズ、励
起厚さ（スラブ厚さ）、スライス方向のマトリックス
数、フリップアングル等のいずれかのパラメータを変化
させたいスラブがある場合に、そのパラメータが異なっ
ているスラブグループの数である。スラブグループ間の
ギャップというのは、スラブグループとスラブグループ
との間の距離であり、通常は０（ｍｍ）の数値を入力す
るが、グループ間で距離を置きたい場合にプラスの数値
を、グループ間をオーバーラップさせたい場合はマイナ
スの数値を、それぞれ入力することも可能である。

【００１４】このような数値の入力が終わると、つぎの
ステップ４２に移る。ここでは、上記のように設定した
スラブグループの数だけ、種々のパラメータを入力する
ための入力ウインドウがディスプレイ装置２３につぎつ
ぎに表示されることになる。すなわち、入力されるべき
パラメータとして入力ウインドウに表示されるバラメー
タは、つぎのようなものである。各々のグループ内のス
ラブ数ｍ、周波数方向の視野（ＦＯＶ）Ｌｆ（単位；ｍ
ｍ）、位相方向の視野Ｌｐ（単位；ｍｍ）、周波数方向
のマトリックスサイズＮｆ、位相方向のマトリックスサ
イズＮｐ、励起厚さＬｓ（単位；ｍｍ）、スライス方向
のマトリックスサイズＮｓ、フリップアングルαであ
る。

【００１５】これらのパラメータがスラブグループごと
に順次入力されると、コンピュータ１６は、つぎのよう
なテーブルをそのメモリ内に作成する。つまり、周波数
方向の傾斜磁場波高値Ｇｆテーブル、位相方向の傾斜磁
場波高値Ｇｐテーブル、周波数方向のサンプリング数Ｎ
ｆテーブル、位相方向のエンコード数Ｎｐテーブル、ス
ライス方向の選択傾斜磁場波高値テーブルＧｓテーブ
ル、スライス方向のエンコード数Ｎｓテーブル、フリッ
プアングルαテーブルである。

【００１６】周波数方向の傾斜磁場波高値Ｇｆテーブル
は、サンプリング定理より、磁気回転比γｎ、サンプリ
ング時間間隔Δｔ、周波数方向の視野サイズＬｆを用い
て、つぎの式を用いて計算される。Ｇｆ＝１／（γｎ・Ｌｆ・Δｔ） γｎは、水の原子核の場合、４２．５６７９（ＭＨｚ／
Ｔ）であることが知られている。

【００１７】位相エンコード傾斜磁場は、位相エンコー
ドステップごとに、その傾斜磁場波高値が変化する。位
相方向の傾斜磁場波高値Ｇｐテーブルを位相エンコード
傾斜磁場の最大波高値テーブルと定義し、傾斜磁場の波
形の方形波に換算したときの有効印加時間をΔＴとした
上で、位相方向のマトリックスサイズＮｐ、位相方向の
視野サイズＬｐを用いて、つぎの式のように計算する。Ｇｐ＝Ｎｐ／（２・γｎ・Ｌｐ・ΔＴ）

【００１８】スライス方向の選択傾斜磁場波高値Ｇｓテ
ーブルは、高周波パルスの帯域をΔｆとして、スラブ厚
さＬｓを用い、つぎの式のように求める。Ｇｓ＝Δｆ（γｎ・Ｌｓ）

【００１９】周波数方向のサンプリング数Ｎｆテーブ
ル、位相方向のエンコード数Ｎｐテーブル、スライス方
向のエンコード数Ｎｓテーブルには、周波数方向のマト
リックスサイズ入力値Ｎｆ、位相方向のマトリックスサ
イズ入力値Ｎｐ、スライス方向のマトリックスサイズ入
力値Ｎｓがそれぞれ与えられ、フリップアングルαテー
ブルは入力された値そのものとなる。

【００２０】このようにテーブルが作成されると、スラ
ブグループごとにこのテーブルがメモリから読み出され
て、パラメータ制御が行われながら、マルチスラブ法に
よる撮像スキャンが、スラブグループごとに順次行われ
ていく。

【００２１】具体的には、たとえば、頭頚胸部の大動脈
弓部からウイリス動脈輪までをカバーするような広い範
囲でＭＲアンジオグラフィーを行う場合にこれを適用す
る。この場合、頭頚胸部の血管は図３のような解剖学的
構造を有している。このように大動脈弓部８１からウイ
リス動脈輪９１までをカバーするような広い範囲の撮像
を行う場合に有効である。つぎの表に、入力されたパラ
メータの例を示す。表 ====================================================================== スラブ m Lf Lp Nf Np Ls Ns α group (mm) (mm) (mm) (°) ====================================================================== G1 2 200 200 512 384 50 50 20 ---------------------------------------------------------------------- G2 2 150 150 256 192 30 15 30 ---------------------------------------------------------------------- G3 1 150 150 256 192 30 30 30 ---------------------------------------------------------------------- G4 2 150 150 256 192 30 15 30 ---------------------------------------------------------------------- G5 1 300 300 256 128 30 15 25 ---------------------------------------------------------------------- G6 2 300 300 256 128 30 10 25 ======================================================================

【００２２】この表では、スラブグループ数６であり、
図３に示すように、第１グループＧ１は頭部に、第２グ
ループＧ２、第３グループＧ３、第４グループＧ４は頚
部に、第５グループＧ５、第６グループＧ６は胸部に、
それぞれ割り当てられている。

【００２３】第３図に示すように、頭頚胸部において、
大動脈弓８１から左鎖骨下動脈８２と右鎖骨下動脈８３
とが分岐しており、さらに総頚動脈８４、８４、椎動脈
８８、８８が分岐している。総頚動脈８４、８４は外頚
動脈８５、８５と内頚動脈８６、８６とに分岐し、内頚
動脈８６、８６は頚動脈サイフォン８７、８７を経てウ
ィルス輪９１に達する。ウィルス輪９１では、内頚動脈
８６、８６と、２つの椎骨動脈８８が合流した脳底動脈
８９とがいったん合流した後、前大脳動脈９２、９２
と、後大脳動脈９３、９３と、中大脳動脈９４、９４と
に分岐していく。

【００２４】頭部に割り当てられた第１グループＧ１
は、グループ内スラブ数は２であり、スラブ励起厚さが
５０ｍｍであることから、合計１００ｍｍの厚さで頭部
をカバーすることになる。頭部は、頚部、胸部に比較し
て細かい精密な検査を必要とする領域である。そのた
め、頭部領域では、周波数方向のマトリックスサイズを
５１２、位相方向のマトリックスサイズを３８４とし
て、高分解能の画像が得られるようにしている。また、
スラブ厚さは比較的厚い（５０ｍｍ）ので、フリップア
ングルαは２０°に設定され、流入血流が飽和してしま
う影響が少なくなるようにされる。

【００２５】第２〜第４グループＧ２〜Ｇ４が割り当て
られた頚部では、スラブ内で走行する血流はそのスラブ
面に直角な方向となっている。そして、第２〜第４グル
ープＧ２〜Ｇ４では、スラブ厚さは３０ｍｍと比較的薄
く設定される。そのため、このグループＧ２〜Ｇ４のス
ラブに流入する血流の飽和は少ないものと考えられるの
で、より強い信号を得るために、フリップアングルαは
３０°に設定される。この第２〜第４グループＧ２〜Ｇ
４でカバーされる頚部では、スラブ数が合計で５である
ため、３つのグループ全体で１５０ｍｍとなっている。

【００２６】一般に、頚部の横断面積は、頭部や胸部の
それに比べて小さいため、小さい領域の撮像で十分であ
る。そのため視野サイズは１５０ｍｍと頭部や胸部と比
べて小さくされ、マトリックスサイズも、周波数方向で
２５６、位相方向で１９２となっていて小さい。すなわ
ち、視野サイズが必要・十分な大きさとされ、無駄な領
域を撮像しないようにされるので、撮像時間が短縮で
き、および分解能向上に役立つ。

【００２７】この頚部において、グループＧ３が割り当
てられた領域には、総頚動脈８４が内頚動脈８６と外頚
動脈８５とに別れる分岐部が含まれるため、乱流による
信号欠損を防ぐためにスライス厚さが１ｍｍとなるよう
にスラブ厚さＬｓ＝３０ｍｍに対してスライス方向のマ
トリックス数を３０としている。他方、グループＧ２、
Ｇ４が割り当てられた領域では、スライス方向のマトリ
ックス数は１５に設定され、撮像時間を短縮するように
している。

【００２８】胸部にはグループＧ５、Ｇ６が割り当てら
れているが、このグループＧ５、Ｇ６ではスラブ厚さは
３０ｍｍであり、合計のスラブ数が３であるため、グル
ープＧ５、Ｇ６の全体で９０ｍｍの範囲がカバーされる
ことになる。グループＧ５が割り当てられた部分には、
左右の鎖骨下動脈８２、８３と椎骨動脈８８、８８との
分岐部が存在するため、薄いスライス厚さを得るために
スライス方向のマトリックス数は、グループＧ６が１０
であるのに対して、１５に設定されている。

【００２９】このようにたとえば頭頚胸部の大動脈弓部
からウイリス動脈輪までをカバーするような広い範囲で
ＭＲアンジオグラフィーを行う場合に、スラブグループ
ごとにパラメータが自動的に変わって撮像スキャンを行
っていくので、無駄な領域をスキャンしたり、余計な解
像度の画像を得たりすることなく、各部において過不足
なく必要な画像を得ることができて、撮像時間が徒に長
くなることを防ぐことができる。

【００３０】なお、上は３Ｄ撮像スキャンを行う場合に
ついての説明であるが、２Ｄ撮像スキャンの場合も同様
に適用可能である。この場合、スラブグループ数はスラ
イスグループ数に、スラブグループギャップはスライス
グループギャップに、それぞれ置き換える。さらに、ス
ラブグループ内スラブ数はスライスグループ内スライス
数に置き換えるなど、上の３Ｄ撮像での説明のスラブを
スライスに置き換えればよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＭＲイ
メージング装置によれば、スラブ（スライス）厚さやマ
トリックスサイズ、ＦＯＶなどのパラメータが、撮像ス
キャンのグループごとに保持され、これらのパラメータ
にしたがい撮像スキャンがグループごとに順次行われる
ため、複数の撮像スキャンが順次行われていくとき、撮
像スキャングループごとにスラブ（スライス）厚さやマ
トリックスサイズ、ＦＯＶなどのパラメータが変えられ
るため、これらを撮像部位ごとに最適なものとし、各部
の診断に十分な分解能の画像を得ることができるように
するとともに、全体の撮像スキャン時間を延長させるこ
とがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態を示すブロック図。

【図２】同実施形態における動作を示すためのフローチ
ャート。

【図３】頭頚胸部の血管の解剖学的構造およびそれに対
して設定したスラブグループを示す図。

【符号の説明】

１１マグネットアセンブリ１２ＲＦコイル１３磁場制御回路１４波形発生回路１５シーケンスコントローラ１６コンピュータ１７ＲＦ電力増幅器１８振幅変調回路１９ＲＦ発振回路２０前置増幅器２１位相検波回路２２Ａ／Ｄ変換器２３ディスプレイ装置２４キーボード２５マウス２６記録装置３１被検者３２検査台４１〜４４ステップ８１大動脈弓８２左鎖骨下動脈８３右鎖骨下動脈８４総頚動脈８５外頚動脈８６内頚動脈８７頚動脈サイフォン８８椎骨動脈８９脳底動脈９１ウィルス輪９２前大脳動脈９３後大脳動脈９４中大脳動脈

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体が配置される被検査空間内に静磁
場を発生する静磁場発生手段と、該被検査空間内に直交
３軸の各方向に磁場強度が傾斜している傾斜磁場を発生
する傾斜磁場発生手段と、該被検査空間内にＲＦ信号を
送信するＲＦ送信手段と、ＮＭＲ信号を受信する受信手
段と、撮像スキャンのグループごとにパラメータを保持
する手段と、該パラメータにしたがい上記傾斜磁場発生
手段とＲＦ送信手段とを制御してパルスシーケンスを繰
り返して撮像スキャンをグループごとに順次行っていく
制御手段とを具えることを特徴とするＭＲイメージング
装置。