JP2002143121A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＲＩ装置においてフルオロスコピーを実行
する際に、良好な時間分解能と良好なＳ／Ｎを共に備え
た時系列画像を得る。 【解決手段】 データ計測１０１を繰り返し、各回の計
測で得られた計測データに対して、２次元フーリエ変換
等の画像再構成を行い、目的とする画像１０２〜１０８
を得る。そして、各データ計測の周期において、最新の
画像から最新から３つ前の画像までの３枚の画像に画像
加算処理１０９を施して加算画像を生成し、これを表示
画像１１０として表示する。これにより、表示の周期を
データ計測周期と一致させて時間分解能を良好に保ちな
がら、複数枚の画像を加算したＳ/Ｎの良い画像を表示
することができる。

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（以
下、「NMR」と記す）現象を利用して被検体の所望部位
の断層画像を得る磁気共鳴イメージング装置（以下、
「MRI装置」と記す）において良好な時間分解能と良好
なS/Nを共に実現する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置は、NMR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（以下、単に「スピン」と称す）の密度分布、緩和
時間分布等を計測して、その計測データから被検体の任
意の断面の画像を生成し表示するものである。

【０００３】そして、従来のMRI装置における、撮像シ
ーケンスとしては、スピンエコー法やグラジェントエコ
ー法などの基本的な撮像シーケンスの他、エコープラナ
（EPI; Echo Planar Imaging）法や高速スピンエコー
（FSE; Fast Spin Echo）法等の、より高速な撮像シー
ケンスが知られている。

【０００４】FSE法は、９０゜パルスによる励起で発生
した横磁化のRFによる反転を繰り返すことで多重のエコ
ーを発生させるマルチエコー法を応用したものである。
また、各々のエコー信号に異なる位相エンコードを付与
して１枚の画像を高速に得られるようにしたRARE法を、
複数のシーケンス列に分割することで従来のSE法に近い
画質を実現したものである。

【０００５】一方、EPI法は、RFによる反転を用いない
で、読み出しの傾斜磁場を高速で反転させることによ
り、１個の励起パルスで複数のエコーを取得する方法で
あり、数十msという超高速の撮像が可能である。ただ
し、EPI法は、静磁場不均一の影響を受けやすい。

【０００６】これら高速な撮像シーケンスの応用のひと
つとして、フルオロスコピー（透視撮像）と呼ばれるリ
アルタイム動態画像化法が臨床応用されつつある。フル
オロスコピーでは、１秒以下程度の周期で撮像と画像再
構成を繰り返すことにより、あたかもＸ線の透視撮影の
ように、体内組織の動態描出や体内に外部から挿入した
器具の位置把握に用いることができる動態画像を生成、
表示する。このようなフルオロスコピーは、最近では、
特に最小の侵襲（Minimum Invasive）を目的としたイン
ターベンショナル MRI（以下、「IVMR」と記す）と総称
される術中撮像への応用が行われつつある。IVMRにおけ
るフルオロスコピーの用途として、最も期待されている
のが、穿刺針やカテーテルを患部に誘導する際の画像化
である。

【０００７】このようなフルオロスコピーにおいて、高
S／Nの画像を取得する技術としては、１回のデータ計測
で得られる計測データを、複数計測回数分加算して加算
データを得、この加算データから画像を再構成し、表示
画像とする技術が知られている。

【０００８】すなわち、たとえば、この技術では、図７
に示すように、３回のデータ計測３１０毎に、この３回
のデータ計測３０１で得られた３つの計測データを、計
測データ加算処理３０２で加算して、加算データを得、
この加算データに対して、画像再構成処理３０３を施し
て、画像を再構成し、表示画像３０５、３０６、３０７
とする。この結果、この表示画像３０５、３０６、３０
７の時系列が、動態画像であるところの時系列画像３０
４となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述した
フルオロスコピーにおいて、高S／Nの画像を取得する技
術によれば、複数回の計測に対して１枚の画像しか得る
ことができない。すなわち、時間分解能が低く、得られ
た時系列画像から、臨床の場で必要な情報を得ることが
できない場合があった。

【００１０】そこで、本発明は、MRI装置において、良
好な時間分解能と良好なS／Nを共に備えた時系列画像を
得ることを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、被検体の計測対象領域の計測データを収集す
る計測を、所定の計測周期毎に繰り返し行うMRI装置に
おいて、前記各計測で得られた計測データから前記画像
を再構成する再構成手段と、前記再構成手段で再構成さ
れた画像を、少なくとも、過去に向かって最新のものよ
りn（但し、nは２以上の整数）枚記憶する記憶手段と、
前記計測周期毎に、前記記憶手段に記憶された、過去に
向かって最新のものよりn枚の画像を加算して加算画像
を生成する加算手段と、前記加算手段が生成した加算画
像を表示する表示手段とを備えたものである。

【００１２】このように構成されたMRI装置では、例え
ばEPI法によるマルチエコー信号を取得・再構成後、各
計測周期において、最新の画像から過去に向かってn
（但し、nは２以上の整数、すなわち複数）枚加算し、
これによって得られた加算画像を表示するので、従来の
ように複数の計測周期毎に表示する画像を生成する場合
に比べ時間分解能を損なわずに、複数の画像を加算する
ことによって得られる高いS／Nの画像を連続的に表示さ
せることができる。

【００１３】また、画像同士を加算することで、計測デ
ータ同士を加算する場合と比べて、揺らぎ、静磁場不均
一、渦電流などによる影響を少なくすることが可能であ
る。ただし、このような加算は、計測データの段階で行
うようにしてもよい。

【００１４】すなわち、本発明の別の態様によるMRI装
置は、前記各計測で得られた計測データを、少なくと
も、過去に向かって最新のものよりn（但し、nは２以上
の整数）個記憶する記憶手段と、前記計測周期毎に、前
記記憶手段に記憶された、過去に向かって最新のものよ
りn個の計測データを加算して加算計測データを生成す
る加算手段と、前記加算手段が生成した加算計測データ
から前記画像を再構成する再構成手段と、前記再構成手
段が再構成した画像を表示する表示手段とを備える。

【００１５】このMRI装置においても、従来のように複
数の計測周期毎に表示する画像を生成する場合に比べ時
間分解能を損なわずに、複数の画像を加算することによ
って得られる高いS／Nの画像を連続的に表示させること
ができる。

【００１６】さらにこれらのMRI装置は、前記計測を所
定の計測周期毎に繰り返し行っている期間中に、ユーザ
の操作に応じて、加算数nを変更する変更手段を備えて
いてもよい。このような変更手段を備えることにより、
計測を行い、これによる表示画像を評価しながら、加算
数nの値を変更することにより、表示画像をその目的に
応じた最適なものにしていくことができる。なお、本発
明でいう計測は、２次元計測および３次元計測のいずれ
であっても良く、これに応じて、本発明でいう画像は２
次元画像、３次元画像のいずれであっても良い。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。まず、第１の実施形態について説明する。本実施形
態に係るMRI装置の構成を図１に示す。

【００１８】図示するように、このMRI装置は、静磁場
発生磁石２と、傾斜磁場発生系３と、送信系５と、受信
系６と、信号処理系７と、シーケンサ４と、中央処理装
置（CPU）８とを備えている。

【００１９】静磁場発生磁石２は、被検体１の周りにそ
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、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から成る。この静磁場発
生磁石２に囲まれる磁場空間内に後述する傾斜磁場発生
系３の傾斜磁場コイル９、送信系５の高周波コイル１４
a、受信系６の高周波コイル１４bが設置される。

【００２０】傾斜磁場発生系３は、X，Y，Zの三軸方向
に巻かれた傾斜磁場コイル９と、それぞれの傾斜磁場コ
イルを駆動する傾斜磁場電源１０とから成り、後述のシ
ーケンサ４からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜
磁場電源１０を駆動することにより、X，Y，Zの三軸方
向の傾斜磁場Gx，Gy，Gzを被検体１に印加するようにな
っている。この傾斜磁場の加え方により被検体１に対す
るスライス面を設定することができる。

【００２１】シーケンサ４は、上記被検体１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
波磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し
印加する制御を行うもので、CPU８の制御で動作し、被
検体１の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を、送
信系５、傾斜磁場発生系３および受信系６に送るように
なっている。

【００２２】送信系５は、上記シーケンサ４の制御によ
り被検体１の生体組織を構成する原子の原子核にNMRを
起こさせるために高周波磁場を照射するもので、高周波
発振器１１と変調器l２と高周波増幅器１３と送信側の
高周波コイル１４aとから成る。高周波発振器１１から
出力された高周波パルスをシーケンサ４の命令にしたが
って変調器１２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１３で増幅した後に被検体１に
近接して配置された高周波コイル１４aに供給すること
により、電磁波が被検体１に照射されるようになってい
る。

【００２３】受信系６は、被検体１の生体組織の原子核
のNMRにより放出されるエコー信号（NMR信号）を検出す
るもので、被検体１に近接して配置された受信側の高周
波コイル１４bと増幅器１５と直交位相検波器１６とA／
D変換器１７とから成る。高周波コイル１４bが検出した
エコー信号は、増幅器１５および直交位相検波器１６を
介してA／D変換器１７に入力され、ディジタル量に変換
され、さらにシーケンサ４からの命令によるタイミング
で直交位相検波器１６によりサンプリングされた二系列
の収集データとされ、その信号が信号処理系７に送られ
る。

【００２４】信号処理系７は、CPU８と、磁気ディスクl
８および磁気テープ１９等の記録装置と、CRT等のディ
スプレイ２０と、入力部２１から成り、受信系６からの
信号に対して、CPU８でフーリエ変換、補正係数計算、
画像再構成の処理を行い、任意断面の信号強度分布や複
数の信号に適当な演算を行って得られた分布を画像化し
てディスプレイ２０に表示する。

【００２５】さらに、本実施形態に係るMRI装置では、
信号処理系７は、CPU８の機能として、後述する累積加
算画像生成処理を行う機能を備えている。累積加算画像
生成処理は、MRI装置において計測を行うことにより得
られたデータに対してなされる。入力部２１は、これら
の処理の選択および設定を受け付けCPU８に伝える。ま
たディスプレイ２０は、この信号処理系７の機能に対応
して、通常の画像に代えて或いは通常の画像に加え累積
加算画像生成処理によって得られる累積加算画像を表示
する機能を備えている。

【００２６】次に、前述のようにシーケンサ４が、その
印加を制御するパルスシーケンスについて説明する。こ
こでは、一例として、EPI法によるパルスシーケンスを
図２に示す。

【００２７】図中において、RFはRFパルスによる励起の
タイミング、Gsはスライス選択傾斜磁場、Gpは位相エン
コード傾斜磁場、Grは読み出し傾斜磁場を示している。
まず、Gs軸にスライス選択傾斜磁場４０２を印加しなが
ら共鳴周波数で９０゜以下の適当なフリップ角α゜のRF
パルス４０１による励起を行い、Gp軸に位相エンコード
傾斜磁場パルス４０４〜４０６を印加するとともに、読
み出し傾斜磁場Gr４０８〜４１１の極性を反転させなが
ら印加することにより複数のエコー信号４１３〜４１５
を計測する。ここで、繰り返し時間（TR）を１０、エコ
ー間隔（実効TE）を４、FOVを２６０、読み出し方向の
データ数をl２８、位相エンコード方向のエンコード量
を１２０、ショット数を４０、エコートレイン数を３と
すると、約０．４秒（１０×１２０／３＝４００msec）
で１回のデータ計測が完了する。

【００２８】シーケンサ４は、このようなパルスシーケ
ンスを繰り返し制御し、これによりMRI装置は、データ
計測を繰り返し行う。

【００２９】以下、前述したCPU８が行う累積加算画像
生成処理について説明する。図３は、この累積加算画像
生成処理の手順を示すものである。図示するように、こ
の処理では、まず、加算回数を受け付ける（ステップ７
０１）。ここでの加算回数の受付は、加算回数とする数
値を入力部２１を介してユーザより受け付けるものであ
ってもよいし、ディフォルトと数値を加算回数として設
定するものであってもよい。

【００３０】次に、受け付けた加算回数をnとして（ス
テップ７０２）、n面のフレームメモリを記憶資源上に
確保する。ここでフレームメモリは、それぞれ１枚の画
像を記憶することができる記憶領域である。

【００３１】いま、処理開始後、現在までに行った計測
の回数をcとし、図２に示したパルスシーケンスの実行
を伴う１回の計測が完了し計測データDcが得られたとす
る（ステップ７０４）。この計測データDcに対して２次
元フーリエ変換などを施して、画像Iｃを再構成し（ス
テップ７０５）、これをフレームメモリに記憶し（ステ
ップ７０６）、ステップ７０７に進む。ただし、次のス
テップ７０７の加算画像の生成に充分な数の加算画像
が、まだフレームメモリに記憶されていない場合、すな
わち、データ計測が、まだn回行われていない場合に
は、ステップ７０７に進まずにステップ７０９に進むよ
うにしてもよい。

【００３２】そして、最後に得られた画像Icと、画像Ic
からn番目前に得られた画像Ic-nと、両画像の間の全て
の画像を、(画像Ic) + (画像Ic-１) + (画像Ic-2) +
.....+(画像Ic-n）にいうように加算して加算画像を生
成する（ステップ７０７）。ここで、加算画像の生成に
充分な数の加算画像がまだフレームメモリに記憶されて
いない場合、すなわち、データ計測が、まだn回行われ
ていない場合には、加算画像の生成において加算の対象
となる画像のうちフレームメモリに記憶されていない画
像については、これを加算の対象から外すようにする。

【００３３】次に、生成した加算画像をディスプレイ２
０に表示する（ステップ７０８）。こうして一枚の画像
の表示が完了すると、入力部２１を介してユーザより加
算回数の変更の指示が入力されているかどうかと（ステ
ップ７０９）、計測終了を指示されているかどうかを
（ステップ７１０）調べる。その結果、どちらでもなけ
れば、ステップ７０４に戻り、次の回の計測の完了を待
つ。次の回についても計測が完了したならば同様に、次
の回の計測で得られた計測データに対してステップ７０
５〜７０８の処理を行って加算画像を生成し表示する。

【００３４】一方、もし、ステップ７０９において、入
力部２１を介してユーザより加算回数の変更の指示が入
力されていると判定された場合には、ステップ７０２に
戻り、変更後の加算回数へのnの更新と、更新したnにつ
いてのn面のフレームメモリの確保（ステップ７０３）
を行った後にステップ７０４に進む。

【００３５】また、ステップ７１０において、計測終了
を指示されていると判定した場合には処理を終了する。

【００３６】以上のような処理の結果であるMRI装置に
よる画像の生成、表示を、加算回数が３である場合を例
にして図４に示す。すなわち、データ計測１０１を繰り
返し、各回の計測で得られた計測データに対して、２次
元フーリエ変換等の画像再構成（ステップ７０５の処
理）を行い、目的とする画像１０２〜１０８を得る。

【００３７】そして、各データ計測の周期において、最
新の画像から最新から３つ前の画像までの３枚の画像に
画像加算処理（ステップ７０７）を施して加算画像を生
成し、これを（ステップ７０８の処理で）表示画像１１
０として表示する。

【００３８】この結果、画像１０４まで取得された時点
で画像１０２、１０３、１０４が加算された加算画像が
表示され、次に、画像１０５が取得された時点で画像１
０５、１０４、１０３が加算されて表示される。このよ
うに、各データ測定の周期毎に、最新の画像から最新か
ら３つ前の画像までの３枚の画像が加算された加算画像
が表示されることになる。

【００３９】したがって、表示の周期をデータ計測周期
と一致させて時間分解能を良好に保ちながら、各表示を
複数枚の画像を加算したS/Nの良い画像とすることがで
きる。また、計測中であっても、加算回数を任意に変更
することができる。

【００４０】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００４１】上述した第１実施形態では、計測データか
ら画像を再構成し、再構成した画像を加算した加算画像
を表示していたのに対し、第２実施形態では、計測デー
タを加算して加算計測データを生成し、この加算計測デ
ータから画像を再構成して表示する。

【００４２】具体的には、第１実施形態に係る累積加算
画像生成処理を以下のように変更したものである。図５
に、本第２実施形態に係るこの累積加算画像生成処理の
手順を示す。

【００４３】図示するように、この処理では、まず、加
算回数を受け付ける（ステップ８０１）。次に、受け付
けた加算回数をnとして（ステップ８０２）、n個の計測
データメモリを記憶資源上に確保する。ここで計測デー
タメモリは、それぞれ１回の計測によって得られた計測
データを記憶することができる記憶領域である。

【００４４】次に、c番目の計測が完了し計測データDc
が得られたならば（ステップ８０４）、この計測データ
Dcを計測データメモリに記憶し（ステップ８０５）、ス
テップ８０６に進む。ただし、データ計測が、まだn回
行われていない場合には、ステップ８０６に進まずにス
テップ８０９に進むようにしてもよい。

【００４５】そして、最後に得られた計測データDcと、
計測データDcからn番目前に得られた画像計測データDc-
nと、両計測データの間の全ての計測データDcを、(計測
データDc) + (計測データDc-１) + （計測データDc-2)
+ .....+ (計測データDc-n）にいうように加算して加算
計測データを生成する（ステップ８０６）。データ計測
が、まだn回行われていない場合には、加算の対象とな
る計測データのうち計測データメモリに記憶されていな
い計測データについては、これを加算の対象から外すよ
うにする。

【００４６】そして、加算計測データに対して２次元フ
ーリエ変換などを施して、画像を再構成し（ステップ８
０７）、これを、画像をディスプレイ２０に表示する
（ステップ８０８）。

【００４７】こうして一枚の画像の表示が完了した後、
入力部２１を介してユーザより加算回数の変更の指示が
入力されているかどうかと（ステップ８０９）、計測終
了を指示されているかどうかを（ステップ７１０）調べ
る。その結果、どちらでもなければ、ステップ８０４に
戻り、次の回の計測の完了を待つ。次の計測が完了した
ならば同様に、次の回の計測で得られた計測データに対
してステップ８０５〜８０８の処理を行って加算画像を
生成し表示する。

【００４８】一方、ステップ８０９において、入力部２
１を介してユーザより加算回数の変更の指示が入力され
ていると判定された場合は、ステップ８０２に戻り、変
更後の加算回数へのnの更新と、更新したnについてのn
個の計測データメモリの確保（ステップ８０３）を行っ
た後にステップ８０４に進む。

【００４９】また、ステップ８１０において、計測終了
を指示されていると判定した場合は処理を終了する。

【００５０】以上のような処理の結果として、MRI装置
による画像の生成、表示を、加算回数が３である場合を
例にして図６に示す。

【００５１】すなわち、データ計測２０１〜２０７を繰
り返し、各データ計測の周期において、最新の計測デー
タから最新から３つ前の計測データまでの３つの計測デ
ータに、計測データ加算処理（ステップ８０６）を施
し、加算計測データを得る。

【００５２】そして、各データ計測の周期において得ら
れた加算計測データに対して、２次元フーリエ変換等の
画像再構成（ステップ８０８の処理）を行い、目的とす
る表示画像２０９を得る。

【００５３】この結果、計測データ２０３まで取得され
た時点で、計測データ２０１、２０２、２０３を加算し
た加算計測データを再構成した画像がデイスプレイに表
示され、次に、計測データ２０４が取得された時点で、
計測データ２０２、２０３、２０４を加算した加算計測
データを再構成した画像がデイスプレイに表示される。
このように、各データ測定の周期毎に、最新の計測デー
タから最新から３つ前の計測データまでの３つの計測デ
ータが加算された加算計測データを再構成した画像が表
示されることになる。

【００５４】したがって、本実施形態でも表示の周期を
データ計測周期と一致させて時間分解能を良好に保ちな
がら、各表示を複数枚の画像を加算したS/Nの良い画像
とすることができる。また、この実施形態においても、
加算回数はユーザが任意に、計測中であっても設定、変
更することが可能である。この加算回数は、加算回数を
増やすと、より過去の計測データの影響も受けることに
なるので、撮像速度（データ計測周期）や対象物の速度
に応じて適宜定めるようにする。

【００５５】また、以上の実施形態において、計測中
に、測定部位、条件に応じて、ユーザが測定方法および
TR/TEを任意的に変更し、好みのコントラスト画像を得
ることができるようにしてもよい。また以上の説明では
基礎となる計測データとして２次元計測データの場合を
説明したが、３次元計測データであっても同様に適用す
ることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、MRI装
置において、フルオロスコピーを実行するに際し、良好
な時間分解能と良好なS／Nを共に備えた時系列画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るMRI装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の実施形態に係るMRI装置がデータ計測
に用いるパルスシーケンスの一例を示す図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る累積加算画像生成
処理を示すフローチャートである。

【図４】本発明の第１実施形態に係る累積加算画像生成
処理による画像表示までの手順を示す図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る累積加算画像生成
処理を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第２実施形態に係る累積加算画像生成
処理による画像表示までの手順を示す図である。

【図７】従来のMRI装置における画像表示までの手順を
示す図である。

【符号の説明】

１…被検体、２…静磁場発生磁石、３…傾斜磁場発生
系、４…シーケンサ、５…送信系、６…受信系、７…信
号処理系、８…CPU、９…傾斜磁場コイル、１０…傾斜
磁場電源、１４a…送信側の高周波コイル、１４b…受信
側の高周波コイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の計測対象領域の計測データを収
   集する計測を、所定の計測周期毎に繰り返し行う磁気共
   鳴イメージング装置であって、 前記各計測で得られた計測データから前記画像を再構成
   する再構成手段と、 前記再構成手段で再構成された画像を、少なくとも、過
   去に向かって最新のものよりn（但し、nは２以上の整
   数）枚記憶する記憶手段と、 前記計測周期毎に、前記記憶手段に記憶された、過去に
   向かって最新のものよりn枚の画像を加算して加算画像
   を生成する加算手段と、 前記加算手段が生成した加算画像を表示する表示手段と
   を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 【請求項２】 被検体の計測対象領域の計測データを収
   集する計測を、所定の計測周期毎に繰り返し行う磁気共
   鳴イメージング装置であって、 前記各計測で得られた計測データを、少なくとも、過去
   に向かって最新のものよりn（但し、nは２以上の整数）
   個記憶する記憶手段と、 前記計測周期毎に、前記記憶手段に記憶された、過去に
   向かって最新のものよりn個の計測データを加算して加
   算計測データを生成する加算手段と、 前記加算手段が生成した加算計測データから前記画像を
   再構成する再構成手段と、 前記再構成手段が再構成した画像を表示する表示手段と
   を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の磁気共鳴イメー
   ジング装置であって、 前記計測を所定の計測周期毎に繰り返し行っている期間
   中に、ユーザの操作に応じて、前記nの値を変更する変
   更手段を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング
   装置。