JP2002253524A - 磁気共鳴撮像装置 - Google Patents
磁気共鳴撮像装置Info
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Abstract
出能を向上させる。 【解決手段】 MRIの撮像シーケンスを実行して被写
体に係る磁気共鳴画像を生成してモニタに表示し、モニ
タに表示された画像1の例えば血管の分岐部3や狭窄部
4等の注目領域にマーク6,7,8を設定し、画像中に
表示される侵襲デバイス10とマーク間の距離が設定範
囲内のとき画像のフレームレート(画像更新間隔の逆
数)と空間分解能の少なくとも1つを高い値に変更する
ようにして、侵襲デバイスが注目領域に達したとき自動
的に撮像速度を速くして、あるいは空間分解能を高くし
て、侵襲デバイスの細かな動きや、血管との正確な位置
関係を画像で正確にモニタリングする。
Description
に係り、具体的には、連続撮影を行ないながら被検体で
ある患者の生体内に挿入されたカテーテル等の侵襲デバ
イスをモニタリングする技術に関する。
体に均一な静磁場を作用させた状態で高周波磁場パルス
を照射し、生体中の水素や燐などの原子核を励起させ、
この励起により発生する核磁気共鳴信号(NMR信号)
を計測し、それら水素や燐の密度分布あるいは緩和時間
分布等の磁気共鳴情報に基づいて、生体内の計測領域を
画像化することにより、医療診断に資する装置である。
て、MRI装置の他にX線撮像装置が広く知られてい
る。近年、X線撮像装置においては、患者に対する侵襲
性を少なくして患者のQOL(Quality of Life)を向
上させるため、X線透視下で検査や治療を行なうIV−
R(InterVentional Radiology)法が採用されている。
このようなIV-R法による検査あるいは治療では、生
検針を用いたバイオプシー、レーザを用いた治療、カテ
ーテルを用いた治療などが行なわれている。
の撮像部位の周囲空間をできるだけ開放して、術者が患
者にアクセスし易くした開放型の装置の普及が進み、M
RI透視下で検査や治療を行なうI−MRI(Interven
tional MRI)が臨床で用いられるようになってきてい
る。しかし、I-MRIはX線被爆の問題がないというメ
リットはあるが、得られる画像の空間分解能、時間分解
能あるいはアーチファクトなどの点で改良すべき点があ
る。
ル等の侵襲デバイスの先端にコイルを取り付け、そのコ
イルでもNMR信号を受信して画像を構成し、通常の受
信コイルで受信したNMR信号の画像に重ねてモニタに
表示することにより、侵襲デバイスの先端を高輝度で表
示するようにしたアクティブトラッキング法が知られて
いる。また、樹脂等で形成されている侵襲デバイスの先
端部に磁性体を混入することによって侵襲デバイスの先
端付近の静磁場を乱し、これによって侵襲デバイス先端
部付近のNMR信号を欠損させることにより、侵襲デバ
イスの先端の画像を欠落させるようにしたパッシブトラ
ッキング法が知られている。
RIでは、被検体の状態や挿入した侵襲デバイスの位置
等を実時間(リアルタイム)でモニタすることになる。
リアルタイムモニタリングを実現するI−MRIは、通
常、高速撮影のフルオロスコピー法が採用される。フル
オロスコピーでは、繰返し時間が数ミリ秒(数ms)の
撮像シーケンスを実行して、1秒(s)程度もしくは1
秒以下の画像更新間隔で画像を取得する。さらに、部分
的にMR計測を行ない、画像データの足りない部分は以
前取得した画像データを再利用して画像を作成すること
により、画像取得時間を短縮するエコーシェアリング法
も提案されている。これによれば、画像更新間隔を数1
0ミリ秒にまで短縮できる。
生体に挿入する操作は慎重に行なわなければならないの
は当然であるが、生体の部位によって特に慎重に行なわ
なければならないことがある。つまり、被検体の内部構
造は局所的に変化があるから、例えば、血管の分岐部、
屈曲部、狭窄部をデバイスが通過する場合、あるいは治
療部位においては、特に慎重な作業が必要である。この
ような部位又は領域では、特に侵襲デバイスの描出能を
高めるために、画像更新間隔を短縮したり、空間分解能
を高める必要がある。
ロスコピー法は、侵襲デバイスが位置する生体の部位の
変化に合わせて画像更新間隔や空間分解能を変えること
に配慮していない。したがって、画像更新間隔が長かっ
たり、空間分解能が低い値に設定されていると、侵襲デ
バイスの描出能が悪く、慎重な操作がやりにくい場合が
ある。
デバイスの描出能を向上させることを課題とする。
め、本発明の磁気共鳴撮像装置は、被検体を励起するこ
とにより発生する核磁気共鳴信号に空間位置情報を付与
して計測する撮像シーケンスを実行する制御手段と、前
記核磁気共鳴信号に基づいて前記被写体に係る磁気共鳴
画像を生成する画像構成手段と、該画像構成手段により
作成された画像を表示するモニタと、該モニタに表示さ
れた画像上の任意の位置にマークを設定する入力手段と
を備え、前記制御手段は、前記画像中に表示される侵襲
デバイスと前記マーク間の距離が設定範囲内のとき、前
記撮像シーケンスを変更する機能を備えてなることを特
徴とする。この場合の撮像シーケンスの変更は、画像の
フレームレート(画像更新間隔の逆数)と空間分解能の
少なくとも1つを、例えば高い値に、変更するのが好ま
しい。
するように、本発明の課題が解決される。まず、術者は
侵襲デバイスを生体に挿入するに際して、モニタに表示
されたMR画像の例えば血管画像の分岐部や狭窄部等の
領域を見て、その領域では挿入作業を慎重にすべきであ
ると判断し、入力手段を介してその領域(注目領域)に
マークを設定する。また、治療が必要な場合は治療部位
を注目領域として、マークを設定する。そして、制御手
段は、画像中に表示される侵襲デバイスの位置を追跡
し、その侵襲デバイスがマークの設定範囲内に挿入され
たとき、撮像シーケンスを変更して、画像のフレームレ
ートと空間分解能の少なくとも1つを高い値に変更す
る。その結果、侵襲デバイスが移動して注目領域に達し
たとき、自動的に撮像速度が速くなり、あるいは空間分
解能が高くなるので、術者は侵襲デバイスの細かな動き
や、血管との正確な位置関係を画像で正確にモニタリン
グできる。
とが好ましい。点で設定する場合は、その点を中心とし
て一定の範囲を注目領域として設定することが好まし
い。また、円形で設定するときは、その円の半径を自由
に設定できるようにする。
は、画像のフレームレートと空間分解能が異なる複数の
撮像シーケンスを予め設定しておき、制御手段により撮
像シーケンスを切替えて変更するようにすることができ
る。又は、撮像シーケンスのフレームレートや空間分解
能に関係するパラメータを変更して撮像シーケンスを変
更することもできる。空間分解能を向上させる一例とし
ては、撮影視野を小さく設定することにより実現でき
る。
範囲内にあるか否かの判断は、次に述べるトラッキング
手段を設けることにより実現できる。つまり、トラッキ
ング手段は、画像中の侵襲デバイスを輝度の違いなどに
基いて割り出す。そして、侵襲デバイスの位置変化を画
像が更新されるたびに検出して、その位置を追跡する。
一方、画像上に設定されたマークの位置を割り出し、マ
ークと侵襲デバイスとの間隔を演算により求める。そし
て、求めた間隔が予め設定された範囲内のときは、侵襲
デバイスが注目領域内に存在すると判断して、撮像のフ
レームレートを高い値に変更して、又は空間分解能を高
い値に変更して、侵襲デバイスの動きなどの視認性を高
くすることにより描出能を向上させる。この場合、フレ
ームレートと空間分解能の両方を高い値に変更しても良
い。
を慎重に操作しなければならない注目領域に入ったと
き、自動的にフレームレートが短縮され、あるいは空間
分解能が向上するから、侵襲デバイスの細かな動きを捉
えることができる。その結果、侵襲デバイスの挿入作業
がやりやすくなる。
クを設定したが、これに代えて、トラッキング手段によ
り求められた侵襲デバイスの位置の変化に基いて、侵襲
デバイスの進行速度を求め、侵襲デバイスの進行速度が
設定値より小さいときに、画像のフレームレートと空間
分解能の少なくとも1つを高い値に変更するようにして
も良い。つまり、術者は血管の分岐部などの注目領域に
侵襲デバイスが来たとき、自然と操作が慎重になり、挿
入速度が小さくなることから、これを利用してフレーム
レートと空間分解能を変更するようにしても同様の効果
が得られる。
ば上、中、下などのように複数段階、設定できる。そし
て、その注目度応じて、フレームレートと空間分解能の
値を異ならせることができる。
施形態を説明する。図2は、典型的な磁気共鳴撮像装置
(MRI装置)の全体構成を模式的に示したものであ
る。図示のように、MRI装置は、被検体21が置かれ
る空間(計測空間)に静磁場を発生する磁石22と、同
じ計測空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル23
と、同じ計測空間に高周波磁場を発生する高周波コイル
(RFコイル)24と、被検体から発生するNMR信号
を受信する高周波プローブ(RFプローブ)25とを備
えて構成される。被検体は、ベッド26に横臥した状態
で撮像部位を計測空間に位置させるように静磁場内に挿
入される。
Y,Z)方向に傾斜した磁場を発生する複数の傾斜磁場
コイルで構成され、傾斜磁場電源27から供給されるパ
ルス状の励磁電流により所望の傾斜磁場を発生するよう
になっている。RFコイル24は、RF送信部28から
供給される高周波磁場パルスに応じた高周波磁場を発生
する。RFプローブ25により受信されたNMR信号
は、信号検出部29に入力されて増幅検波などの処理が
なされる。信号検出部29から出力されるNMR信号
は、画像構成部30で信号処理されて画像信号に変換さ
れる。画像構成部30から出力される画像信号はモニタ
31に表示されるようになっている。傾斜磁場電源2
7、RF送信部28、信号検出部29は、撮像シーケン
スあるいはパルスシーケンスと称されるシーケンスに基
いて制御部33によって制御される。また、制御部33は
画像構成部30及びモニタ31を制御すると共に、画像
構成部30又はモニタ31の画像情報を取り込んで、各
種の解析を行なう他、図示していない記憶手段に画像デ
ータ等の必要なデータを記憶する。また、入力部34は
操作者が各種の設定情報を制御部34に入力するもので
ある。
て、被検体のMR画像を撮像する方法について説明す
る。現在、臨床で普及している計測対象は、被検体の主
要な構成物質であるプロトンの密度の空間分布や励起状
態の緩和現象の空間分布である。これらの空間分布を画
像化することにより、人体の頭部、腹部、四股等の形態
又は機能を2次元又は3次元的に画像化して診断に資す
ることができる。
ーケンスに従って行なわれる。図3に、一般的な撮像シ
ーケンスの一例としてグラディエントエコーシーケンス
を示す。図は、上から順に、高周波パルスRF、スライ
ス傾斜磁場Gs、位相エンコード傾斜磁場Gp、リード
アウト傾斜磁場Gr、サンプリングウインドAD、NM
R信号(エコー信号)Echoをそれぞれ示し、縦軸は
それらの強度を、横軸は時間を示している。まず、高周
波パルス41と共に所望のスライス位置に対応したスラ
イス傾斜磁場パルス42を発生して被検体に印加する。
これにより被検体中の例えばプロトンが励起され、被検
体からエコー信号が発生する。このエコー信号に空間位
置情報である位相情報と周波数情報を付与するため、ま
ず位相エンコード傾斜磁場パルス43を印加した後、リ
ードアウト傾斜磁場パルス44を印加する。このリード
アウト傾斜磁場パルス44の印加期間内に、サンプリン
グウインド45に合わせてエコー信号46をサンプリン
グする。
ード傾斜磁場パルス43の強度を順次変化させながら複
数回繰り返すことにより、2次元画像を撮像することが
できる。図3において、符号47はパルスシーケンスの
繰り返し間隔であり、符号48は2次元画像の画像更新
間隔であり、符号49はフルオロスコピーの撮像時間で
ある。例えば、位相エンコードの数は1画像あたり6
4、128、256、512等が一般に選ばれる。ま
た、エコー信号は通常128、256、512、102
4個のサンプリングウィンドにより時系列信号としてサ
ンプリングされる。これらのエコー信号を2次元フーリ
エ変換して1枚のMR画像が作成される。
3のパルスシーケンスの繰り返し時間48ごとに得ら
れ、I−MRIにおいてはフルオロスコピー撮像の間に
連続して得られる画像をモニタに随時表示する。これに
よって、被検体の状態や、被検体に挿入された侵襲デバ
イスの位置等をモニタすることができる。
である侵襲デバイスの位置に応じてフレームレート等を
変更して、侵襲デバイスの描出能を向上させる実施形態
について説明する。本実施形態では、侵襲デバイスとし
てカテーテルを血管内に挿入し、動脈瘤を治療のターゲ
ットとする場合を例に説明する。まず、フルオロスコピ
ーに先だって、図1に示すような所望部位の断層像1を
撮像する。モニタ31に表示される画像1内には、血管
2、血管の分岐部3、血管の狭窄部4、治療対象の動脈
瘤であるターゲット5が表示されている。通常、カテー
テルを血管内に挿入する場合、血管の屈曲部や狭窄部で
は慎重にカテーテルを操作する必要がある。そこで、術
者は分岐部3、狭窄部4、ターゲット5を注目領域と
し、入力部34を操作してモニタ画像上に円形のマーク
6、7、8を設定する。このマークの大きさは注目領域
ごとに可変設定できるようにしている。
テーテルを挿入しながらフルオロスコピー撮像を開始す
る。これにより、連続して撮像される時系列画像がモニ
タ31に表示される。図4(A)にその時系列画像9の
一例を示す。図示のように、モニタ上には注目領域のマ
ーク6とカテーテル10が表示されている。制御部33
は連続して撮像した時系列画像から、画像内のカテーテ
ル10の位置を随時検出する。カテーテル10には受信
コイル又は磁性体が混入されているので、通常の生体の
部位とは異なる輝度で表示されることから、制御部33
は容易にカテーテル10を検出できる。カテーテル10
の位置は、画像に予め設定された座標に対応させて検出
する。そして、制御部33は、マーク6の中心11とカ
テーテル10の中心との直線距離Lを計算で随時求め
る。つまり、制御部33はカテーテル10の位置をトラ
ッキングする機能を備えている。
ラッキングし、近くのマーク6との直線距離Lを求めた
一例を図4(B)に示す。図示のように時間経過と共に
カテーテル10がマーク6に近づいて行き、時刻t1に
おいてカテーテル10が半径Rのマーク6内に進入し、
さらに経過するにつれてマーク6の中心位置を通過して
離れていくことが示されている。このときのフルオロス
コピーの画像更新間隔FRを図4(C)と(D)に示
す。図4(C)は、従来のフルオロスコピーのように、
画像更新間隔FR1を一定にして撮像したものであり、
図4(D)は本発明を適用して画像更新間隔をカテーテ
ル10とマーク6との位置関係に応じてFR1よりも短
い画像更新間隔FR2に変更して撮影する場合を示して
いる。つまり、注目領域の付近では慎重な操作が必要で
あるから、カテーテル10がマーク6の中心に近づくに
つれて、画像更新間隔を短くするように制御部33が撮
像シーケンスを変更する。画像更新間隔の変更は、距離
Lを関数とした式を用いて随時計算によって求めても良
い。また、注目領域のマーク設定時に、予め距離Lに対
応させて画像更新間隔を設定したテーブルを作成してお
き、このテーブルに従って変更するようにしても良い。
また、撮像シーケンスの変更は、注目領域ごとすなわち
マークごとに異なる態様で設定しても良い。例えば、注
目領域の半径Rに応じて、画像更新間隔を変更しても良
い。また、マーク設定時に、画像更新間隔を直接入力設
定するようにしても良い。さらに、マーク設定時に、マ
ークごとに注目度合いを設定しておき、注目度合いと距
離Lに応じて、例えば3段階に画像更新間隔を変更する
こともできる。
を説明する。図5の例は、カテーテル10がマーク内に
進入した場合、撮像視野を小さいくして注目領域を拡大
表示することにより、空間分解能を高い値に変更する例
である。つまり、カテーテル10がマーク6の外側領域
にある場合は、視野の大きい撮像シーケンスにより撮像
を実行することにより、同図(A)に示す画像12が表
示される。カテーテル10がマーク6の内部に侵入した
場合は、撮影視野が小さくなるように撮像シーケンスを
変更して撮像を行うことにより、同図(B)に示す画像
13が表示される。これにより、術者は、カテーテル1
0に細かな動きを確認しながら挿入操作を行うことがで
きる。なお、撮影視野を小さくせずに、撮像シーケンス
を変更して、空間分解能を高くするようにしても良い。
つまり、位相エンコード数及びエコー信号のサンプル数
を増やして空間分解能を向上させる。
デバイスをモニタリングする場合、血管に造影剤を注入
して血管のコントラストを強調することが好ましい。例
えば、本発明と組み合わせて行う場合、マーク内にデバ
イスが進入した場合、自動的に造影剤が注入されるよう
にすることが好ましい。
れば、カテーテル10が移動して注目領域のマークの範
囲内に達したとき、自動的に撮像速度が速くなり、ある
いは空間分解能が高くなるので、術者はカテーテル10
の細かな動きや、血管との正確な位置関係を画像で正確
にモニタリングできる。
ついて図6を用いて説明する。本例は、侵襲デバイスの
挿入速度に応じて時系列画像の画像更新間隔FRや空間
分解能を変更するようにしたものである。図6(A)
は、フルオロスコピーにより撮像した撮像時刻の異なる
2枚の画像から検出したカテーテル10の位置15,1
6を同時に表示した画像14である。図では、カテーテ
ル10は挿入操作によって位置15から位置16に移動
したことを示している。このときのカテーテル10の平
均進行速度V1は、位置15と位置16の距離L2を2
つの画像の撮像時刻の差ΔT1で割ることにより求ま
る。つまり、 V1=L2/ΔT1 で求まる。同様にして、さらに時間が経過すると、カテ
ーテル10は、図6(B)の位置16から位置17まで
距離L3進む。このときのカテーテル10の平均進行速
度V2は、位置16から位置17までの画像の撮像時刻
差をΔT2とすると、 V2=L3/ΔT2 で求まる。
自然と挿入操作が慎重になるので、カテーテルの進行速
度が遅くなる。そこで、本実施形態では、カテーテルの
挿入速度が遅いときに画像更新間隔を短くすることや、
空間分解能を高くしてカテーテル10の描出能を向上さ
せる。図7は、カテーテル1の平均進行速度に応じて画
像更新間隔FRを変更した例を示している。同図(A)
は、カテーテル10の進行速度Vの変化を示している。
そして、進行速度を設定された2つのしきい値Vr1、
Vr2と比較し、Vr2<V≦Vr1の時は画像更新間
隔FR3にし、V≦Vr2のときは画像更新間隔FR4
に変更するようにする。カテーテル10の進行速度V
は、同図(A)では、t2においてしきい値Vr1以下
に低下し、さらにt2においてしきい値Vr2以下に低
下している。図6(B)は、従来と同様にフルオロスコ
ピー撮像中一定の画像更新間隔FR1でモニタリングす
る場合を示し、図6(C)は本実施形態によりカテーテ
ル10の進行速度に応じて画像更新間隔をFR1→FR
3→FR4に変更した場合を示す。
て注目領域のマークを設定する手間が省ける点を除き、
同様の効果が得られる。また、前記実施形態と同様に、
カテーテル10の進行速度に応じて、画像の空間分解能
を単独で、又は画像更新間隔と組合わせて、変更するこ
ともできる。画像の空間分解能を高くする方法として
は、前述したように、視野を小さくするようにパルスシ
ーケンスを変更する他、位相エンコード数及びサンプル
点数を増やしたパルスシーケンスに変更する方法のいず
れでもできる。
らず、本発明の趣旨を踏まえた上で種々の形態を取りう
る。例えば、上記実施形態では、フルオロスコピーに用
いる撮像シーケンスとしてグラディエントエコー法を用
いたが、これに限らず高速撮影法の1つであるエコープ
レナーイメージング(EPI)法を適用することができ
る。また、前述した、エコーシェアリング法と組合わせ
ることもできる。
襲デバイスのリアルタイムモニタ画像の描出能を向上さ
せることができ、侵襲デバイスの操作性を向上させるこ
とができる。
態を説明する図である。
形態のブロック構成図である。
す図である。
画像の一例図と、カテーテルと注目領域中心間の距離変
化を示す線図、従来及び本発明による画像更新間隔の変
化を示す図である。
て、視野を小さく変更する場合を説明する図である。
コピーによるモニタ画像の一例図である。
を示す線図、従来及び本発明による画像更新間隔の変化
を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 被検体を励起することにより発生する核
磁気共鳴信号に空間位置情報を付与して計測する撮像シ
ーケンスを実行する制御手段と、前記核磁気共鳴信号に
基づいて前記被写体に係る磁気共鳴画像を生成する画像
構成手段と、該画像構成手段により作成された画像を表
示するモニタと、該モニタに表示された画像上の任意の
位置にマークを設定する入力手段とを備え、前記制御手
段は、前記画像中に表示される侵襲デバイスと前記マー
ク間の距離が設定範囲内のとき前記撮像シーケンスを変
更する機能を備えてなる磁気共鳴撮像装置。 - 【請求項2】 被検体を励起することにより発生する核
磁気共鳴信号に空間位置情報を付与して計測する撮像シ
ーケンスを実行する制御手段と、前記核磁気共鳴信号に
基づいて前記被写体に係る磁気共鳴画像を生成する画像
構成手段と、該画像構成手段により作成された画像を表
示するモニタと、該モニタに表示された画像上の任意の
位置にマークを設定する入力手段とを備え、前記制御手
段は、前記画像中に表示される侵襲デバイスと前記マー
ク間の距離が設定範囲内のとき前記画像のフレームレー
トと空間分解能の少なくとも1つを変更する機能を備え
てなる磁気共鳴撮像装置。 - 【請求項3】 前記制御手段は、前記撮像シーケンスを
変更することにより前記画像のフレームレートと空間分
解能の少なくとも1つを変更することを特徴とする請求
項2に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 【請求項4】 前記制御手段は、撮影視野を小さくする
ことにより前記空間分解能を高い値にすることを特徴と
する特徴とする請求項3に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 【請求項5】 前記制御手段は、前記画像中の侵襲デバ
イスを検出してその位置を追跡するトラッキング機能を
備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気共
鳴撮像装置。 - 【請求項6】 被検体を励起することにより発生する核
磁気共鳴信号に空間位置情報を付与して計測する撮像シ
ーケンスを実行する制御手段と、前記核磁気共鳴信号に
基づいて前記被写体に係る磁気共鳴画像を生成する画像
構成手段と、該画像構成手段により作成された画像を表
示するモニタとを備え、前記制御手段は、前記画像中の
侵襲デバイスを検出してその位置を追跡し、前記侵襲デ
バイスの進行速度が設定値より小さいとき、前記撮像シ
ーケンスを変更する機能を備えてなる磁気共鳴撮像装
置。 - 【請求項7】 被検体を励起することにより発生する核
磁気共鳴信号に空間位置情報を付与して計測する撮像シ
ーケンスを実行する制御手段と、前記核磁気共鳴信号に
基づいて前記被写体に係る磁気共鳴画像を生成する画像
構成手段と、該画像構成手段により作成された画像を表
示するモニタとを備え、前記制御手段は、前記画像中の
侵襲デバイスを検出し、検出された侵襲デバイスの進行
速度が設定値より小さいとき、前記画像のフレームレー
トと空間分解能の少なくとも1つを変更する機能を備え
てなる磁気共鳴撮像装置。
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