JP2002165775A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイナミック計測において、撮像時間の延長
を招くことなく時間分解能が向上した画像を表示するこ
とが可能であり、被検体の関心部位において造影剤の通
過或いは到達というような特定の事象が起こった時点を
正確に把握することが可能なMRI装置を提供する。 【解決手段】 被検体から核磁気共鳴現象により放出さ
れるエコー信号を繰り返し計測し画像再構成に必要なデ
ータを取得する計測手段と、前記データを用いて画像を
再構成する画像再構成手段と、前記画像を表示する表示
手段とを備え、計測を繰り返し計測毎に再構成された画
像を時系列的に連続して表示するMRI装置において、画
像再構成手段は、２以上の計測でそれぞれ得られたデー
タを用いて計測時間以外の時点におけるデータを推定す
る手段および推定されたデータを用いて画像を再構成す
る手段を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は核磁気共鳴（以下、
NMRという）現象を用いて被検体から任意の断層画像を
取得する磁気共鳴イメージング（以下MRIという）装置
に関し、特にダイナミック計測を要する撮像シーケンス
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】MRI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の密度分布や緩
和時間分布等を計測して、その計測から被検体の任意の
断面を画像表示するものである。

【０００３】このようなMRI装置を用いた種々の撮像方
法が開発されており、その応用の一つとしてMR血管撮像
（MRI Angiography、以下MRAという）がある。MRAには
造影剤を用いずに撮像する非造影MRAと、造影剤を用い
て撮像する造影MRA（ContrastEnhanced MRA以下CE-MRA
という）の２つのタイプが存在する。一般に、CE-MRAは
非造影MRAに比べ、コントラストが良好で、広範囲な血
管撮像が可能で、短時間撮像が可能である。

【０００４】この場合、造影剤を投与してから、造影剤
が目的とする撮像部位に達するまでには時間を要するた
め、造影剤がどのタイミングで目的撮像部位を通過する
のかを予め知る必要がある。このため、CE-MRAを行なう
際には本撮像に先立って、造影剤を患者に対し投与し
（テストインジェクションという）、撮像する部位を通
過する時間を見極め、本撮像を行なう際の指標となる時
間を導き出す。

【０００５】このテストインジェクションでは、造影剤
を投与してから造影剤が目的撮像部位を通過するまで、
時系列的に連続的して画像を撮像する必要がある。また
CE-MRAに限らず非造影MRAにおいても、血流の状態や連
続的な動きを観察するためには、連続して画像を撮像す
る必要がある。

【０００６】MRIにおいて、連続して計測を行ない時系
列的に連続する画像を得る手法はダイナミック計測とし
て知られている。ダイナミック計測法では、図８に示す
ように、一連の計測からなるダイナミックスキャン803
を所定の間隔（以下ダイナミックインターバルという）
801で行うものであり、このようなダイナミック計測を
行うことにより目的部位の時間的な変化を画像化するこ
とができる。例えば、図中804に示すように心臓等の収
縮するものや、805に示すように血管などの流れのある
ものを関心領域として撮像することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ダイナミック撮像にお
いては、できるだけ短い撮像時間にできるだけ多くの撮
像枚数（情報）を得ることが要求されるが、1回におけ
る撮像枚数や撮像時間にはダイナミックインターバル、
繰り返し時間TR、メモリサイズ（スライス枚数や、位相
方向計測点数、画像のマトリックスサイズ等）等の制約
によって制限がある。

【０００８】さらに、ダイナミック計測（含むCE-MRA）
における計測と計測の間には、ハードウェア、シーケン
ス、時間等様々な問題でデータ（画像）を撮像すること
ができないタイミングが存在する。このため、撮像によ
って得られるデータ（画像）間の時間分解能が低下した
り、より多くの情報を得ようとして撮像時間が長引いて
しまうことがある。また上述したCE-MRAのテストインジ
ェクションにおいて従来は、撮像された画像からユーザ
が造影剤到達時間を計算して入力するようにしていた
が、上述した撮像枚数の制限により、必ずしも目的撮像
部位の造影剤濃度がピークになる時点を正確に把握でき
ないことがある。

【０００９】そこで、本発明はダイナミック計測機能を
備えたMRI装置において、撮像時間の延長を招くことな
く時間分解能が向上した画像を表示することが可能であ
るMRI装置を提供することを目的とする。また本発明は
被検体の関心部位において造影剤の通過或いは到達とい
うような特定の事象が起こった時点を正確に把握するこ
とが可能なMRI装置を提供することを目的とする。さら
に本発明は、既計測データをもとに、未計測時点を推定
する機能を備えたMRI装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のMRI装置は、被検体からNMR現象により放出されるエ
コー信号を繰り返し計測し画像再構成に必要なデータを
取得する計測手段と、前記データを用いて画像を再構成
する画像再構成手段と、前記画像を表示する表示手段と
を備え、繰り返し計測毎に再構成された画像を時系列的
に連続して表示するMRI装置において、前記画像再構成
手段は、２以上の計測でそれぞれ得られたデータを用い
て計測時間以外の時点におけるデータを推定する手段お
よび推定されたデータを用いて画像を再構成する手段を
備えたことを特徴とする。

【００１１】このような本発明のMRI装置によれば、既
に計測したデータを用いて計測されていない時間のデー
タを推定する手段を設けたので、計測時間を延長するこ
となく計測できない時点の画像を形成し表示することが
できる。なお、推定手段による計測時間以外の時点のデ
ータの推定は、補間、補外のいずれでもよく、推定手法
としては、線形補間（補外）、スプライン補間(補外)な
どの手法を用いることができる。

【００１２】本発明のMRI装置の一態様によれば、前記
計測時間以外の時点は、２つの時間的に連続する計測の
間の時点であり、前記表示手段は、計測の時間間隔より
短い時間間隔で画像を連続表示する。これにより表示画
像の時間分解能を上げることができる。

【００１３】本発明のMRI装置の他の態様によれば、前
記計測時間以外のデータは、連続する計測に続く未計測
時点である。これにより、まだ計測していない時点の画
像を予測することができる。

【００１４】本発明のMRI装置のさらに他の態様によれ
ば、前記画像再構成手段は、さらに前記計測時間以外の
時点における推定データを用いて、被検体において所定
の事象が生じた時点を求める手段を備えている。これに
より例えばCE-MRAのテストインジェクションにおいて目
的撮像部位に造影剤が達した時点を正確に求めることが
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のMRI装置の実施形態
を説明する。

【００１６】図1は本発明が適用されるMRI装置を模式的
に示す図である。この装置は、被検体112に静磁場を与
える静磁場コイル101と、被検体に傾斜磁場を与える傾
斜磁場コイル102および傾斜磁場電源103と、被検体の生
態組織を構成する原子の原子核にNMR現象を起こさせる
高周波パルス（以下、RFパルスという）を所定のパルス
シーケンスで繰り返し印加する照射コイル104と、この
照射コイルからのRFパルスにより被検体にRF磁場を照射
する送信系105と、NMR現象による放出されるエコー信号
を検出する受信コイル106、この受信コイル106が検出し
たエコー信号を受信する受信系107と、この受信系で検
出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行う信号処
理系（CPU）108と、画像を表示する表示手段（ディスプ
レイ）109と、これらを制御するための操作卓110と、デ
ータを蓄積する記憶装置111を備えている。

【００１７】傾斜磁場は、エコー信号に位置情報を与え
るために与えられるもので、直交する3軸方向の傾斜磁
場がそれぞれ所定のパルスシーケンスにより印加され
る。これにより、被検体112の任意の断面を得ることが
できる。

【００１８】CPU108には、上述したパルスシーケンスを
実行するためのプログラムが格納されており、このプロ
グラムに従って傾斜磁場電源103、送信系105、受信系10
7に指令を送る。撮像方法およびパルスシーケンスの選
択や撮像条件の設定が操作卓110を介して行われる。ま
たCPU108には、前述したように受信系107が受信したエ
コー信号（データ）を用いて画像再構成のために必要な
種々の演算を行う。本発明のMRI装置は、この演算の機
能として、非計測時点のデータを推定する手段を備えて
いる。

【００１９】以下、このような構成のMRI装置の動作に
ついて、撮像方法としてCE-MRAのダイナミック計測を行
う場合を例に説明する。

【００２０】図２に示すように、CE-MRAのダイナミック
撮像においては、まずテストインジェクション201を行
ない、造影剤投与後の所定時間202、目的とする部位の
撮像を行い、造影剤濃度が目的部位を通過する時間を求
める。ついで本撮像としてのダイナミック撮像を行な
う。なお、造影剤投与時の画像と投与しない場合の画像
（マスク画像）との差分を得る場合には、造影剤投与に
先立ってマスク画像作成208のための撮像209が実行され
る。

【００２１】ダイナミック撮像は、パルスシーケンス、
所定のダイナミックインターバル204およびダイナミッ
ク回数を設定することにより、1回のダイナミックスキ
ャン203における計測数、撮像（スキャン）時間205が決
まる。図では2回のダイナミックスキャン203を行う場合
を示している。

【００２２】パルスシーケンスとしては、例えば図３に
示すような励起RFパルス301と反転RFパルス302を用いた
スピンエコー法によるパルスシーケンスや、繰り返し時
間TRの短いグラディエントエコー法によるパルスシーケ
ンスが実行される。このようなパルスシーケンスを、例
えば図３にGpで示す位相エンコード傾斜磁場の強度を変
えながら繰り返し、1枚の画像再構成に必要な数のエコ
ー信号305を収集する。ダイナミック撮像では、1回のス
キャンで、この1枚の画像再構成に必要なエコー信号
（データ）の収集を単位とする計測を繰り返し、複数枚
の画像を順次得る。

【００２３】図４は、このようなダイナミックスキャン
において５枚の画像403が得られた状態を示している。
図示するように、造影剤投与からの時間が短い時点では
造影剤濃度が低く、造影剤投与から時間が経つにつれて
造影剤濃度が高くなり、その後の造影剤の移動に伴い、
造影剤濃度の低くなるような連続画像が得られる。この
ようなダイナミックスキャン401をダイナミックインタ
ーバル402毎に繰り返す。

【００２４】この場合、連続画像の時間分解能は採用し
たパルスシーケンスのTR等で決まり、１つの計測と次の
計測との間にはデータを計測できない時点が存在し、ま
た１つのダイナミックスキャンと次のダイナミックスキ
ャンとの間にもデータを計測できない時点が存在する。
そこで本実施例では、この計測できない時点のデータを
補間し、補間画像404を得る。

【００２５】以下、補間データ（画像）を求める方法に
ついて図５を参照して説明する。なお、図５に示す曲線
は、画像データのうち一つの画素についての信号強度の
変化を示すもので、CE-MRAにおいては造影剤濃度曲線に
対応する。横軸は時間軸である。

【００２６】図５（a）は2点間のデータを線形補間によ
って求める場合を示すものである。この曲線511上の２
点I1とI2とは実際の計測で得られたデータであり、ここ
ではこの２点から等時間間隔にある点のデータを補間す
る。この補間データI’tは、点I1、I2における全てのデ
ータ間の和を取り、等分したものとなる。即ち、１の計
測で得られた画像データをI1、次の計測で得られた画像
データをI2とするとき、これらの計測時点から等時間間
隔にある時点のデータI'ｔは次式（１）によって求める
ことができる。

【００２７】

【数１】 ここで、mは画像内のデータの個数を示す。この2点間の
計算によって求めるデータの個数(画素数)は、データ
（画像）として取りうる最大、最小の間からユーザが任
意に設定可能とすることができる。またユーザによる入
力がなされなかった場合は、処理系の方でデータとして
取りうる最大数、最小数、あらかじめ設定されているデ
フォルト数のいずれかを選択するようにしてもよい。な
お、図５では２点間の１時点のデータを求める場合を示
したが、複数の時点のデータを求めてもよい。

【００２８】このように２点のみの場合から求める方法
は、画像の作成が早く、表示画像の時間分解能を上げる
場合に好適である。但し、このような線形補間は、時点
ｔにおける真の値Iｔに対し誤差が大きくなることもあ
り得る。補間の精度を上げるためには、３点以上の計測
データを用いた補間が好適である。

【００２９】３点以上のデータを用いた補間の一例とし
て、3点における3次スプライン曲線521を用いた場合の
補間を図５（b）に示す。スプライン曲線は、以下のよ
うにして求める。まず点I1と点I2を結ぶ曲線を式（２）
とし、点I2と点I3を結ぶ曲線を式（３）とする。

【００３０】

【数２】 このとき、式（２）、式（３）はそれぞれ信号値Sn−
1、Snについての3次式とする。さらに点I2において、式
（２）と式（３）、これらの式からそれぞれ求めた１次
微分係数のF'n−1（Sn−1）とF’n（Sn）、２次微分係
数のF”n−1（Sn−1）とF”n（Sn）がそれぞれ連続する
ようにする。与えられた全点に対して、これを接続し描
いた曲線が3次スプライン曲線であり、その関数が3次ス
プライン関数となる。

【００３１】このように3次スプライン曲線521が求めら
れたならば、点I1および点I2から等時間間隔にある時点
ｔにおける曲線上の点I’tを補間データとして求める。
同様に点I2および点I3から等時間間隔にある時点におけ
る曲線上の点I”tが補間データとなる。

【００３２】この方法は、同図（a）に示す2点間の平均
値を求めて補間する方法に比べ、より正確に計測点間の
予想データ（画像）を求めることができる。なお、
（a）に示したように2点間でデータ（画像）を求める
か、（b）に示したように3点以上を用いてスプライン補
間によりデータ（画像）を求めるかはユーザ選択として
もよいし、予め設定しておいてもよい。なお、この補間
の計算は、画像データに対し行ってもよいが、フーリエ
変換前の計測データに対し行ってもよい。

【００３３】上記したように補間データを求めることに
よって、図４に示したように、１の計測と次の計測との
間の補間画像404を得ることができる。ディスプレイ109
において１の計測で得られた画像を表示した後、次の計
測で得られた画像を表示するまでの間に、これら補間画
像404を用いて順次画像を更新していくことにより、画
像表示の時間分解能を上げることができる。従って撮像
時間を延長することなく、より詳細な情報をユーザに提
供することができる。

【００３４】なお図４では、１つのダイナミックスキャ
ン内で行われる計測と計測との間の非計測時点における
データを補間する場合を示したが、ダイナミックスキャ
ン１とダイナミックスキャン２との間の非計測時点につ
いても同様に補間することが可能である。

【００３５】以上、第1の実施形態として実計測データ
から、計測と計測との間の非計測時点のデータを補間す
る場合を説明したが、非計測時点としては計測と計測と
の間のみならず、最後の計測に続く未計測時点でもよ
い。即ち、実計測データから未だ計測されていない時点
のデータを推定することも可能である。このような実施
形態を図６に示す。

【００３６】この実施形態でも、CE-MRAのダイナミック
撮像を行った場合を示しており、造影剤の注入後に、ダ
イナミックインターバル602で2回のダイナミックスキャ
ン601を行なっている。図示する例では、これら2回のダ
イナミックスキャンを含む撮像時間603内に5つの画像デ
ータ604を取得している。この実施形態は、これら実計
測データを用いて、計測していない時点のデータ（画
像）605を補外することが特徴である。

【００３７】この場合の補外の手法としては、最後に計
測したデータとその前のデータとを結ぶ直線の延長線上
の点を非計測時点データとする線形補外を行ってもよい
し、３点以上のデータを用いてスプライン曲線等の関数
フィッティングを行ない、この曲線(関数)の延長線上の
点を非計測時点データとする補外を行ってもよい。この
第２の実施形態によれば、３回目以降のダイナミックス
キャンを行なうことなく、その時点の画像データを求
め、表示することができるので、計測時間の短縮が可能
となる。

【００３８】次に本発明の第3の実施形態として、CE-MR
A撮像のテストインジェクションにおける造影剤濃度の
ピーク時間の推定について、図7を参照して説明する。

【００３９】図7に示すように、ある部位(目的撮像部
位)における造影剤濃度701は、造影剤投与（Time-Injec
tion）から所定時間経過後増加し始め、ある時点（Time
-Arrival）でピークとなり、その後減少する。この造影
剤濃度ピークとなる時点が、目的撮像部位が最も高いコ
ントラストで画像化できる時点であり、テストインジェ
クションはこの時点を求めるためになされる。このた
め、造影剤投与時点から撮像を開始し、計測データI1、
I2、I3・・・を得る。このとき、点I3とI5間に造影剤濃
度のピーク時間が存在していたとすると、ユーザは正確
なピーク時間を知る手段がない。そこで、実計測データ
I3（702）とI4（703）との間、および実計測データI4
（703）とI5（704）の間の時点における補間データI’t
（705）、I”t（706）を作成する。これによって、図示
する例では、補間データI”t（706）に対応する時点が
造影剤濃度のピーク時間すなわち造影剤到達時間である
ことを知ることができる。

【００４０】このピーク時間は、実計測データおよび推
定データから作成された画像をモニターすることによっ
て、従来と同様にユーザが計算することも可能である
が、好適には信号処理系が計算によって求める。即ち、
テストインジェクションによって撮像した画像データ
と、それから求めた推定データのうち、最も信号値が高
いデータを選択し、そのデータが計測された時点、或い
は計測されたとされる時点を造影剤濃度のピーク時間と
して求める。これによって、ユーザの経験による不確か
な造影剤到達時間の入力や、誤った計算によって求めら
れた造影剤到達時間の入力などがなくなり、より正確な
造影剤到達時間を使用して、ユーザをナビゲートするこ
とが可能となる。

【００４１】以上、本発明の各実施形態について説明し
たが、本発明はこれら実施形態に限定されることなく、種
々の変更、応用が可能である。例えばテストインジュク
ションの最中に時間間隔をあけた2杖の画像（例えば、I
3（702）、I4（703）等）を撮像して、その間の画像は
予想画像を用いることによって撮像せずに作成すること
も可能であり、テストインジェクションにおける撮像時
間の短縮化ができる。また、より多くの画像を撮像した
にもかかわらず、撮像が十分でなかった場合にはその前
後の予想画像を撮像した画像によって作成し、ユーザヘ
情報を提供することができる。

【００４２】さらに上記実施形態では、CE-MRAに適用す
る場合を説明したが、本発明のMRI装置は一般にダイナ
ミック計測を行う機能を備えた装置であれば、適用可能
である。

【００４３】

【発明の効果】本発明はダイナミック撮像において実際
に計測されたデータを利用し、計測不可能な部分におけ
るデータ（画像）を補間することにより、ユーザにより
多くの情報を提供することができる。データ（画像）補
間により、CE-MRAにおける造影剤濃度のピーク時間を正
確に算出することができる。

【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装置で起動されるダイナミック撮
像の例を示す図。

【図３】本発明のMRI装置で起動するパルスシーケンス
の一例として、スピンエコー法によるパルスシーケンス
を示す図。

【図４】本発明の第1の実施形態として、計測データ間
の補間データの作成を説明する図。

【図５】補間の手法を説明する図。

【図６】本発明の第2の実施形態として、計測データを
用いた予測データの作成を説明する図。

【図７】本発明の第3の実施形態として、計測データを
用いた造影剤到達時間の推定を説明する図。

【図８】従来のダイナミック撮像を説明する図。

【符号の説明】

105 送信系 107 受信系 108 CPU（画像再構成手段） 109 ディスプレイ（表示手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体から核磁気共鳴現象により放出さ
   れるエコー信号を繰り返し計測し画像再構成に必要なデ
   ータを取得する計測手段と、前記データを用いて画像を
   再構成する画像再構成手段と、前記画像を表示する表示
   手段とを備え、繰り返し計測毎に再構成された画像を時
   系列的に連続して表示する磁気共鳴イメージング装置に
   おいて、 前記画像再構成手段は、２以上の計測でそれぞれ得られ
   たデータを用いて計測時間以外の時点におけるデータを
   推定する手段および推定されたデータを用いて画像を再
   構成する手段を備えた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】 前記計測時間以外の時点は、２つの時間
   的に連続する計測の間の時点であり、前記表示手段は、
   計測の時間間隔より短い時間間隔で画像を連続表示する
   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。
3. 【請求項３】 前記計測時間以外のデータは、連続する
   計測に続く未計測時点であ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。
4. 【請求項４】 前記画像再構成手段は、さらに前記計測
   時間以外の時点における推定データを用いて、被検体に
   おいて所定の事象が生じた時点を求める手段を備えたこ
   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。