JP2004230072A

JP2004230072A - Method and apparatus for magnetic resonance imaging

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Publication number: JP2004230072A
Application number: JP2003025151A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Yoneyama; 隆一米山
Original assignee: Medical Res & Technology Kk; Medical Research & Technology kk
Current assignee: Medical Res & Technology Kk; Medical Research & Technology kk
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP4257127B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for magnetic resonance imaging which enables to acquire an image having a high spacial resolution while the imaging time is shortened and to alleviate the burden on a subject. <P>SOLUTION: An image of an imaging object of the subject 103 is acquired by scanning the imaging object using the method for magnetic resonance imaging. The method comprises a first process (step S1) for imaging a first section of the imaging object of the subject using a first scanning method in order to acquire an image of the first section whose movement is aperiodic, a second process (step S3) for imaging a second section of the imaging object using a second scanning method in order to acquire an image of the second section whose movement is periodic, and a third process (step S5) for reconstituting an image of the imaging object of the subject using the image of the first section acquired in the first process and the image of the second section acquired in the second process. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，被検体内の原子核スピンの磁気共鳴現象を利用した磁気共鳴撮像（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ：ＭＲＩ）方法および磁気共鳴撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は一般に，静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波信号で磁気的に励起し，この励起に伴って発生するＭＲ信号に基づいて画像を再構成したり，スペクトルデータを得る装置である。ＭＲＩ装置で周波数エンコーディングと位相エンコーディングを用いる標準的な方法によって二次元フーリエ変換画像（ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ：２ＤＦＴ）を得る際には，周波数エンコード方向と位相エンコード方向でのデータ収集（サンプリング）に掛かる時間に差が生じる。周波数エンコード方向には，１回のエコー中（例えば，４〜２５ｍｓｅｃ）に２５６の信号が収集できる。一方，位相エンコード方向では１回の収集を行うのに約数秒から数分を要する。これはフーリエ変換を行うのに必要な完全なデータを得るにはｋ空間（ｋ−ｓｐａｃｅ）のすべてのラインが充填されなければならないためである。なお，本明細書中，フーリエ変換画像のことを単に画像という。
【０００３】
ところで，ほとんどの肉体的な体動（例えば呼吸運動，嚥下運動，心拍動など）は１００ｍｓｅｃ〜数ｓｅｃで行われる。これらは周波数エンコード方向の収集間隔よりゆっくりした動きなので，周波数エンコード方向は局所的にわずかなぼやけを生じる程度にとどまる。それに対して位相エンコード方向の収集間隔は，一般にほとんどの体動に要する時間と同程度かそれより長いため，位相エンコード方向での体動のアーチファクトはより顕著になる。例えば，周波数エンコード方向×位相エンコード方向＝２５６×２５６のＭＲ信号を収集（走査）するとした場合，フーリエ変換を行うのに必要な完全なデータを得るにはｋ空間のすべてのラインが充填されなければならず，１回の収集を行うのにおよそ数秒から数分を要する。このような状況では，肉体的な体動が行われる部位の走査を適切に行うことができない。
【０００４】
このような状況を改善する走査法として，（１）ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法，（２）同期法（ｇａｔｉｎｇ）などが知られている（例えば，非特許文献１参照。）。（１）ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法はｋ空間をＮｙｑｕｉｓｔの定理で要求されるサンプル密度以下の密度でサンプリングすることで撮像時間を短縮し，これによって動きのアーチファクトを減少させる手段である。（２）同期法（ｇａｔｉｎｇ）は周期的な動きをする対象について，その周期におけるある位相の画像のサンプリングを，周期的な動きと同期させて複数周期に亘って行うことで，この周期的な動きによるアーチファクトを除去する手段である。以下に簡潔に説明する。
【０００５】
（１）ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法
ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法は，撮像対象のＦＯＶの中心の一部分の画像を高時間分解能で撮像するのに用いられる走査法であり，部分ＦＯＶ法（ｐａｒｔｉａｌ−ＦＯＶ法）とも称される。ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法では，撮像対象の視野をＦＯＶ_Ｌ（例えば，２５６），ＦＯＶの中心の一部分の走査対象の視野をＦＯＶ_Ｓ（＜ＦＯＶ_Ｌ，例えば１２）とするとき，ＦＯＶの中心の対象の高時間分解能での画像化を目的とした走査においては，位相エンコード方向の走査間隔（Δｋｙ）＝１／ＦＯＶ_Ｓにて走査を行う走査法である。これにより，位相エンコード方向の走査間隔（Δｋｙ）＝１／ＦＯＶ_Ｌにて走査を行うときに比べて，実質的に走査時間をＦＯＶ_Ｓ／ＦＯＶ_Ｌ（例えば，１２／２５６）にすることができ，撮像対象のＦＯＶの中心の対象を高時間分解能で撮像することができる。
【０００６】
このようなｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法によれば，撮像対象のＦＯＶの中心の対象の画像化については，走査時間を短縮することができる。ただしこの場合には，一定の手順で外形部分を引いたりして再構成しないと，アーチファクトが出てしまう。すなわち，位相エンコード方向の走査間隔（Δｋｙ）＝１／ＦＯＶ_Ｓでサンプリングしたデータをそのままフーリエ変換すると，「折り返しアーチファクト（ｗｒａｐ−ａｒｏｕｎｄａｒｔｉｆａｃｔ）」が生じる。そこで，一定の手順で外形部分を引いて再構成し，アーチファクトの消去を行う。なお，位相エンコード方向を，全体のＦＯＶからＮｙｑｕｉｓｔの定理によって要請されるサンプリング密度よりも低いサンプリング密度でサンプリングする走査方法を部分ＦＯＶ法（ｐａｒｔｉａｌ−ＦＯＶ法／ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法）と称することもあり，また，部分ＦＯＶ法とそれに引き続く一連の再構成法をまとめて，部分ＦＯＶ法（ｐａｒｔｉａｌ−ＦＯＶ法／ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法）と称することもある。
【０００７】
（２）同期法（ｇａｔｉｎｇ）
同期法（ｇａｔｉｎｇ）は，心電図や光電気パルスセンサを使い，画像データの収集をトリガして，動きによるアーチファクトを最小限にする技法である。すなわち，データ収集を生体の動きと同期させて同位相におけるデータを複数周期に亘って取得し，それらを集めたデータから画像を再構成することで，周期的動きによるアーチファクトを除去する手法である。同期法は，像の変化が周期的である部位，例えば心大血管や胸郭の動きにより発生するアーチファクトを抑制するのに有用である。
【０００８】
【非特許文献１】
ＭＲＩ「超」講義著アレン・Ｄ・エルスター，メディカル・サイエンス・インターナショナル発行
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，ＭＲＩ装置を用いて動いている対象を撮像する場合に，動きによるアーチファクトを除去する最も直截な方法は，撮像時間の短縮である。単にこれを実現するためであれば，上述のｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法による撮像時間の短縮で対処可能であるように思われる。しかし，ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法は，外形部分が動かないという前提が必要であり，かつ外形部分の画像を得る手段が別個必要になるという点で，必ずしも有用ではない。例えば，被検体の心臓の弁の撮像を行う場合，この外形部分である心臓が動いており，この部分の画像を有効に得る手段がないため，ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法によって心臓の弁を描出することはできない。
【００１０】
一方，上述の同期法（ｇａｔｉｎｇ）では広範囲の撮像を行うことも可能であるが，動きが周期的であるという前提が必要である。例えば，心臓の弁を撮像する場合，弁の動きは乱流の影響によって各心拍ごとに一定ではない（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）。被検体が心臓の疾患を伴っているような場合は，このｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎが特に顕著である。このため，同期法で心臓の弁を撮像すると，各心拍ごとの位置が平均化されて弁がボケてしまい，弁の時間的な動きを追うことことはできない。同期法においては，ある位相のデータを複数周期に亘ってサンプリングするため，時間分解能は，見かけのものに過ぎないからである。このように像の変化が非周期的である走査対象の撮像には，同期法を採用することは適切ではない。
【００１１】
本発明は，従来の磁気共鳴撮像方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，非周期的動きをする対象と，周期的な動きをする対象とが混在するような撮像対象（例えば，心臓）を走査して画像を得るにあたり，非周期的動きをする対象については，撮像時間を短縮して高時間分解能で非周期的な動きを追うことを可能とするとともに，周期的な動きをする対象については，動きによるアーチファクトを除去した高空間分解能を維持した画像を得ることができ，ひいては被検体への負担を軽減することを可能とする，新規かつ改良された磁気共鳴撮像方法および磁気共鳴撮像装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば，上記課題を解決可能な磁気共鳴撮像方法（ＭＲＩ方法）が提供される。本発明の磁気共鳴撮像方法は，以下の各工程を含むことを特徴とする（請求項１）。
▲１▼被検体の撮像対象のうち像の変化が非周期的である第１の部位の画像化を目的として第１の走査法を用いて撮像する第１工程（ステップＳ１）
▲２▼被検体の撮像対象のうち像の変化が周期的である第２の部位の画像化を目的として第２の走査法を用いて撮像する第２工程（ステップＳ３）
▲３▼第１工程で得られた第１の部位の画像と，第２工程で得られた第２の部位の画像とから，被検体の撮像対象の画像を再構成する第３工程（ステップＳ５）
【００１３】
かかる本発明の方法では，被検体の撮像対象を，非周期的な動きをする撮像対象と，周期的な動きをする撮像対象とに区分して，画像化を目的として別個の走査を行う。そして，それぞれの撮像対象について，適切な走査法にて走査を行うことで，撮像時間の短縮を図りつつ高時間分解能を有する画像を得ることができる。なお，像の変化が周期的であるとは，一定の周期でほぼ同一の像が現れることをいい，像の変化が非周期的であるとは，ほぼ同一の像が一定の周期では現れないことをいう。
【００１４】
そして，第１の部位の画像と第２の部位の画像とを用いて被検体の撮像対象の画像を再構成することによって，被検体の撮像対象全体に関して高空間分解能を有し，非周期的な動きをする部分については高時間分解能を有する画像を得ることができる。
【００１５】
上記本発明において，撮像対象の像の変化に応じて走査を行うタイミングを例えば以下のように定めることができる。すなわち，被検体の撮像対象のうち像の変化が周期的な第２の部位に着目すると，例えば，まず，第２の部位の第１周期のみにて，第１の部位の画像化を目的として走査（第１工程）を行う。第１工程では，像の変化が非周期的である第１の部位の画像化を目的として走査するため，リアルタイム性が要求されるからである。次いで，第２の部位の第２周期以降の複数の周期において，第２の部位の画像化を目的として走査（第２工程）を行う。第２工程では，第２の部位の像の変化が周期的であるため，複数の周期のデータを利用することにより高空間分解能を維持した画像を得ることを目的とするからである（請求項２）。
【００１６】
被検体の撮像対象のうち像の変化が非周期的である第１の部位の画像化を目的として走査する第１の走査法としては，例えば，ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法がある（請求項３）。ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法によれば，撮像時間の短縮化を図ることができるので，像の変化が非周期的な第１の部位であってもリアルタイムに高時間分解能を有する画像を得ることが可能である。
【００１７】
また，被検体の撮像対象のうち像の変化が周期的である第２の部位を走査する第２の走査法としては，例えば，同期法（ｇａｔｉｎｇ）がある（請求項４）。同期法（ｇａｔｉｎｇ）によれば，像の変化が周期的である撮像対象に適用して高空間分解能を維持した画像を得ることができるので，像の変化が周期的な第２の部位に対する走査法として最も効果的であり，第２の部位の，高空間分解能を有する画像を得ることが可能である。
【００１８】
さらに，上記第２工程は，第２の部位の撮像に際し，周期の同一位相におけるデータを複数周期に亘ってサンプリングしたことによって生じる，第１の部位もしくは第２の部位の像の周期間での時間的変化に起因するアーチファクトを除去する工程（ステップＳ４）を含むようにしてもよい（請求項５）。このアーチファクトの除去には，例えばローパスフィルタなどのフィルタ手段を用いることができる。
【００１９】
以上説明した本発明の磁気共鳴撮像方法は，被検体の心臓（特に，心臓の弁）の検査を行うときに有用である。すなわち，被検体の撮像対象が心臓であり，第１の部位が心臓の弁近傍であり，第２の部位が心臓の外形部分であるときに有用である（請求項６）。ここで，心臓の外形部分とは，心臓の弁（特に，心臓の左右の弁のうち検査対象となる方の弁）近傍以外の心筋，心膜，縦隔，胸郭等の部分をいう。
【００２０】
また，本発明の第２の観点によれば，上記課題を解決可能な磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ装置）が提供される。本発明の磁気共鳴撮像装置は，以下の各構成要素を含むことを特徴とする（請求項７）。
▲１▼被検体の撮像対象のうち像の変化が非周期的である第１の部位の画像化を目的として第１の走査法を用いて撮像する第１走査手段
▲２▼被検体の撮像対象のうち像の変化が周期的である第２の部位の画像化を目的として第２の走査法を用いて撮像する第２走査手段
▲３▼第１工程で得られた第１の部位の画像と，第２工程で得られた第２の部位の画像とから，被検体の撮像対象の画像を再構成する再構成手段
▲４▼第１走査手段，第２走査手段，および再構成手段を制御する制御手段（１０４）
【００２１】
かかる本発明の磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ装置）によれば，上記優れた効果を有する本発明の第１の観点にかかる磁気共鳴撮像方法（ＭＲＩ方法）を容易に実現可能である。すなわち，上記第１工程を第１走査手段により実現可能であり，上記第２工程を第２走査手段により実現可能であり，上記第３工程を再構成手段により実現可能である。なお例えば，第１，第２走査手段に別個のコイルを用いるなど，それぞれ独立した個別の装置としてもよい（請求項１２）。具体的には，第１の部位（例えば，心臓の弁）を走査する第１の走査手段には心臓カテーテルの先端にコイルをつけたカテーテルコイルを，また，第２の部位（例えば，心臓の外形部分）を走査する第２の走査手段にはサーフェスコイルを用いることができる。あるいは，走査手段として共通する装置構成要素については，第１，第２の走査手段で共用するようにしてもよい。
【００２２】
第１の走査手段による第１の走査法としては，例えば，ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法がある（請求項８）。ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法によれば，撮像時間の短縮化を図ることができるので，像の変化が非周期的な第１の部位であってもリアルタイムに高空間分解能を有する画像を得ることが可能である。
【００２３】
また，第２の走査手段による第２の走査法としては，例えば，同期法（ｇａｔｉｎｇ）がある（請求項９）。同期法（ｇａｔｉｎｇ）によれば，像の変化が周期的である撮像対象に適用して高空間分解能を維持した画像を得ることができるので，像の変化が周期的な第２の部位に対する走査法として最も効果的であり，第２の部位の高空間分解能を有する画像を得ることが可能である。
【００２４】
さらに第２の走査手段は，第２の部位の撮像に際し，複数周期に亘ってサンプリングしたことによって生じる，第１の部位もしくは第２の部位の像の時間的変化に起因するアーチファクトを除去する手段（例えばローパスフィルタなど）を備えるようにしてもよい（請求項１０）。
【００２５】
また，制御手段は，ＣＰＵ（中央演算処理），通信手段，記憶手段などを含む汎用のコンピュータを利用することが可能である。この記憶手段には，第１の部位の画像および第２の部位の画像を保持することが可能である（請求項１１）。各工程で得られた画像を保持しておくことができ，それを用いて，被検体の撮像対象の画像を再構成することが容易に行える。
【００２６】
また，本発明の他の観点によれば，コンピュータを，上記制御装置として機能させるためのプログラムと，そのプログラムを記録した，コンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。ここで，プログラムはいかなるプログラム言語により記述されていてもよい。また，記録媒体としては，例えば，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，フロッピーディスク（ＦＤ：ＦｌｏｐｐｙＤｉｓｋ）など，プログラムを記録可能な記録媒体として現在一般に用いられている記録媒体，あるいは将来用いられるいかなる記録媒体をも採用することができる。
【００２７】
なお上記において，括弧書きで記した工程（ステップ）および構成要素は，理解を容易にするため，後述の実施形態における対応する工程（ステップ）および構成要素を記したに過ぎず，本発明がこれに限定されるものではない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる磁気共鳴撮像方法および磁気共鳴撮像装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２９】
まず，本実施の形態にかかる磁気共鳴撮像方法（以下，ＭＲＩ方法という。）を適用可能な磁気共鳴撮像装置（以下，ＭＲＩ装置という。）について説明する。
【００３０】
（ＭＲＩ装置１０１）
図１は，本実施の形態にかかるＭＲＩ装置の概略構成を示す説明図である。
ＭＲＩ装置１０１は，図１に示したように，ガントリー１０２を備え，ガントリー１０２内に例えば１．５Ｔ（テスラ：ｔｅｓｌａ）程度の強力な磁場（磁束密度）を与えて撮像を行う。磁場の発生したガントリー１０２内に被検体１０３を図１に示す左方向もしくは右方向にスライドして移動させることにより，被検体１０３の生体組織を構成する原子核からの情報を取得し少なくとも３次元の断層画像を生成する。なお，上記テスラ（Ｔ）は，ＳＩ単位系で示すと，ニュートン／アンペア−メータ（ｎｅｗｔｏｎ／ａｍｐｅｒｅ−ｍｅｔｅｒ）となる。なお，本実施の形態にかかるＭＲＩ装置１０１は，３次元断層画像を生成する場合を例に挙げて説明するが，かかる例に限定されず，例えば，２次元断層画像を生成する場合，２次元断層画像および３次元断層画像を生成する場合などであっても実施することが可能である。
【００３１】
（制御装置１０４）
制御装置１０４は，少なくともＣＰＵ（中央演算処理部），通信部，記憶部とから構成されており，一般的にはコンピュータである。通信部は，例えば，ＡＤＳＬ（ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅ），ＩＳＤＮ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＤｉｇｉｔａｌＮｅｔｗｏｒｋ）などにより通信するためのモデム，ＴＡ（ターミナルアダプタ），ＤＳＵ（ＤｉｇｉｔａｌＳｅｒｖｉｃｅＵｎｉｔ）などを例示することができる。
【００３２】
記憶部は，例えば，ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ），ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ），またはＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）などを例示することができる。記憶部には，上記ＭＲＩ装置１０１により生成された画像（イメージ）などを，一時的にあるいは所定期間保持しておくことができる。記憶部に画像を保持しておくことにより，画像の分析や各種画像処理などを容易に行うことができる。
【００３３】
さらに制御装置１０４は，表示部１０６を備える。表示部１０６は，ＣＲＴディスプレイ，液晶ディスプレイなどが例示され，例えば，ＭＲＩ装置１０１により撮像された被検体１０３の断層画像などを表示する。なお，本実施の形態にかかる表示部１０６は，デスクトップ型の場合を例に挙げて説明したが，かかる例に限定されず，例えば，ゴーグル型ディスプレイなどの場合であっても実施可能である。
【００３４】
本実施の形態にかかるＭＲＩ装置１０１は以上のように構成されている。
次いで，ＭＲＩ装置１０１による被検体１０３の撮像について説明する。
【００３５】
本実施の形態において，ＭＲＩ装置１０１が実行可能な走査法には，少なくとも以下のものがある。
（１）ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法
（２）同期法（ｇａｔｉｎｇ）
これら走査法について，図２および図３を参照しながら以下に説明する。
【００３６】
（１）ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法
図２は，ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法の説明図である。ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法は，撮像対象のＦＯＶの中心の一部分の画像を高時間分解能で撮像するのに用いられる走査法であり，部分ＦＯＶ法（ｐａｒｔｉａｌ−ＦＯＶ法）とも称される。ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法では，撮像対象の視野をＦＯＶ_Ｌ（例えば，２５６），ＦＯＶの中心の一部分の走査対象の視野をＦＯＶ_Ｓ（＜ＦＯＶ_Ｌ，例えば１２）とするとき，ＦＯＶの中心の対象の高時間分解能での画像化を目的とした走査においては，位相エンコード方向の走査間隔（Δｋｙ）＝１／ＦＯＶ_Ｓにて走査を行う走査法である。これにより，位相エンコード方向の走査間隔（Δｋｙ）＝１／ＦＯＶ_Ｌにて走査を行うときに比べて，実質的に走査時間をＦＯＶ_Ｓ／ＦＯＶ_Ｌ（例えば，１２／２５６）にすることができ，撮像対象のＦＯＶの中心の対象を高時間分解能で撮像することができる。
【００３７】
このようなｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法によれば，位相エンコード方向を一定の間隔で走査することにより，走査時間を短縮することができる。ただしこの場合には，一定の手順で外形部分を引いたりして再構成しないと，アーチファクトが出てしまう。すなわち，普通に周波数エンコード方向に沿ってサンプリング（ＣａｒｔｅｓｉａｎＳａｍｐｌｉｎｇ）すると「折り返しアーチファクト（ｗｒａｐ−ａｒｏｕｎｄａｒｔｉｆａｃｔ）」が生じる。
【００３８】
折り返しアーチファクト（ｗｒａｐ−ａｒｏｕｎｄａｒｔｉｆａｃｔ）は，別名ａｌｉａｓｉｎｇａｒｔｉｆａｃｔともいい，撮像対象が設定した撮像視野（ＦＯＶ）よりも大きいときに起こる。この折り返しアーチファクトを排除する最も単純な方法は，その方向において撮像対象が完全に入る大きさまでＦＯＶを大きくすることである。しかし，この解決法には，ＦＯＶを大きくすれば空間分解能が低下するという短所が伴い，空間分解能を保つには位相エンコードのステップ数を増やさなければならない。すなわち，折り返しアーチファクトを排除すると結果的に撮像時間が延長することになる。
【００３９】
そこで，別の方法で得た既知の外形部分のデータを，ｋ空間上で差し引くことで，この折れ返しアーチファクトを除去した中心部分の画像を得ることができる。外形部分を引くことによって，仮想的に，撮像対象がＦＯＶ_Ｓ内のみにある状況を作り出すことができるからである。なお，位相エンコード方向を一定の間隔で走査することのみを部分ＦＯＶ法（ｐａｒｔｉａｌ−ＦＯＶ法）と称し，部分ＦＯＶとそれに引き続く一連の再構成法をまとめて，ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法と称することもある。
【００４０】
このように，ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法では，ｋ空間のサンプリング密度を下げることにより，走査時間の短縮を図るものである。走査時間は，サンプリング密度により左右されるが，例えば２５６×２５６の画像の撮像に２秒かかる場合（ＴＲ＝８ｍｓ）に，２５６×１６の中心部のみの画像化を目的として走査した場合は，１２８ｍｓでこれを撮像するできる。これにより，例えば１分間に６０回程度の心拍を行う心臓のうち非周期的な動きをする弁近傍などの部位であっても，１２８ｍｓという高時間分解能を有する画像を得ることができる。また，心臓の外形分を得た上で連続して撮像を行えば，リアルタイムの撮像も可能となる。
【００４１】
（２）同期法（ｇａｔｉｎｇ）
図３は，同期法（ｇａｔｉｎｇ）の説明図である。
同期法（ｇａｔｉｎｇ）は，心電図や光電気パルスセンサを使い，画像データの収集をトリガして，生体の動きと同期させて同位相のデータを複数周期に亘って取得し，動きによるアーチファクトを最小限にする技法である。さらに例えば，同位相の複数セットのデータを平均化することにより像の時間的変化に起因するアーチファクトを除去することも可能である。
【００４２】
図３に示したように，符号▲１▼，▲２▼，▲３▼，・・・のタイミングにおいて走査を行い，画像データを収集する。これら▲１▼，▲２▼，▲３▼，・・・のタイミングにおける走査対象のデータは完全に同一ではないものの，同位相のデータであるため，走査対象の特徴として近似するものである。そこで，▲１▼，▲２▼，▲３▼，・・・のタイミングで走査対象のデータを分けて収集し，これらをこれらのデータを集めることで，その位相の画像を得るのに必要な１セットのデータを得ることができ，像の時間的変化に起因するアーチファクトを除去することが可能である。さらに複数セットのデータを得た上で平均等のローパスフィルタの作用を有する操作を行うことで，像の時間的変化に起因するアーチファクトをさらに除去することも可能である。
【００４３】
このような同期法（ｇａｔｉｎｇ）によれば，像の変化が周期的である部位，例えば心大血管や胸郭の動きにより発生するアーチファクトを抑制するのに有用であり，動きによるアーチファクト（偽像アーチファクト）を最小限にすることができる。
【００４４】
偽像アーチファクト（ｇｈｏｓｔａｒｔｉｆａｃｔ）は，ＦＯＶ内の被検体の位置や信号強度が規則的にまたは周期的に変化したり動いたりするとき，位相エンコード方向に必ず起きてくるものである。この偽像アーチファクトの，被検体側の原因としては，動脈血や脳脊髄液の拍動，心拍動，呼吸運動が重要である。これらの偽像アーチファクトは周期的な動きが大きいほど，また動いている臓器の信号強度が高いほど強くなる。心拍動や呼吸の同期法（ｇａｔｉｎｇ）は，心大血管や胸郭の動きにより発生する偽像アーチファクトを抑制するのに有用である。
【００４５】
このように同期法（ｇａｔｉｎｇ）は，心大血管や胸郭の動きにより発生するアーチファクトを抑制するのに有用である。しかしながら，例えば心臓の弁近傍などのように，非周期的な動きをする部位には，この同期法を用いて走査を行うことは適切でないと言える。
【００４６】
以上，本実施の形態にかかるＭＲＩ装置１０１について説明した。
次いで，図４〜図９を参照しながら，上記ＭＲＩ装置１０１を用いた本実施の形態にかかるＭＲＩ方法について説明する。
【００４７】
図１に示したように，上述のＭＲＩ装置１０１に被検体１０３が横たわっている状態にあるものとする。本実施の形態では，被検体１０３の撮像対象として，心臓を撮像する場合について説明する。心臓を，弁近傍の部位とそれ以外の部位（外形部分）とに区分して考えると，心臓の弁近傍は，像の変化が非周期的である。すなわち，心臓の弁の動きは心拍ごとに一定しておらず（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ），特に被検体１０３が心臓の疾患を伴っているような場合，このｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎは顕著である。一方，心臓の外形部分は，像の変化が周期的である。すなわち，心臓の外形部分は，一定の周期でほぼ同一の像が現れる。本実施の形態にかかるＭＲＩ方法は，このような像の変化が非周期的である部分と周期的な部分とが混在する部位に適用することが好適である。
【００４８】
図４は，被検体１０３の心臓波形を示す説明図である。
この図４に示した一例では，心臓の拍動を表すパルスが３つ描かれている。心拍数を６０回／分とし，パルス間隔を１秒として説明する。まず，符号Ｔ１で示した第１周期（時間０秒〜１秒）においては，後述するように，ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法により心臓の弁近傍の画像化を目的とした走査を行う。次いで，符号Ｔ２で示した第２周期以降（時間２秒〜）においては，後述するように，同期法（ｇａｔｉｎｇ）により心臓の外形部分の画像化を目的としたの走査を行う。以下，順に説明する。
【００４９】
図５は，以下に説明する撮像方法により得られる心臓の全体画像を示す説明図である。この図５に示した画像を得るために，図６に示したステップＳ１〜Ｓ５の各工程を行う。なお，図５および後述の図７〜図９において，説明の便宜上，心臓の弁近傍の枠を符号Ｃで示し，心臓の外形部分を含む全体画像の枠を符号Ｅで示すが，これら枠Ｃ，Ｅは実際の画像に現れるものではない。
【００５０】
図６は，本実施の形態にかかるＭＲＩ方法を示す流れ図である。
以下，図６を参照しながら順に説明する。
【００５１】
（ステップＳ１）弁近傍の撮像
まず，図４に示した心臓波形の第１周期Ｔ１において，被検体１０３の心臓の弁近傍の画像化を目的とした撮像を行う（ステップＳ１）。
ここでの走査法としては，上述のｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法を採用する。すなわち，心臓の弁近傍の部分を測定する場合，弁の動きは心拍ごとに一定しておらず（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ），特に被検体１０３が心臓の疾患を伴っているような場合，このｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎは顕著である。そこで，ステップＳ１では，ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法を採用する。
【００５２】
（ステップＳ２）弁近傍の画像の再構成
上記ステップＳ１では，ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法を採用しているため，心臓の弁近傍の高時間分解能を有する画像を得ることができる。さらに，本実施の形態では，ｋ空間上で，（ステップＳ３）によって得られたＦＯＶの外形部分のデータを引いて画像を再構成する（ステップＳ２）。図７は，このようなステップＳ１，Ｓ２でのｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法による心臓の弁近傍の撮像画像を示している。このステップＳ１，Ｓ２で得られる画像は，図７に示したように，心臓の弁近傍（枠Ｃの内側領域）は高時間分解能を有し，心臓の外形部分のない画像である。
【００５３】
（ステップＳ３）外形部分の撮像
次いで，図４に示した心臓波形の第２周期以降Ｔ２において，被検体１０３の心臓の外形部分の撮像を行う（ステップＳ３）。
ここでの走査法としては，同期法（ｇａｔｉｎｇ）を採用する。すなわち，心臓の外形部分を走査する場合，外形部分は周期的に拍動している。そこで，同期法（ｇａｔｉｎｇ）を採用することができる。
【００５４】
（ステップＳ５）外形部分の画像のフィルタリング
上記ステップＳ３では，同期法（ｇａｔｉｎｇ）を採用しているため，心臓の高空間分解能を維持した画像を得ることができる。さらに，本実施の形態では，例えばローパスフィルタなどのフィルタ手段を用いて，複数周期に亘ってサンプリングしたことによって生じる，第１の部位もしくは第２の部位の像の時間的変化に起因するアーチファクトを除去することもできる。図８は，このステップＳ３での心臓の外形部分の走査を行った結果得られる撮像画像を示している。このステップＳ３，Ｓ４で得られる画像は，図８に示したように，周期的な動きを有する心臓の外形部分（枠Ｃの外側かつ枠Ｅの内側領域）は高空間分解能を維持し，非周期的な動きを有する心臓の弁部分（枠Ｃの内側領域）は，時間分解能が低いゆえにぼやけた画像となる。
【００５５】
以上の各ステップにおいて，次の２種類の画像を得ることができた。
▲１▼心臓の弁近傍の，高時間分解能を有し，心臓の外形部分のない画像（図７）
▲２▼心臓の外形部分の，高空間分解能を有し，心臓の弁部分は時間分解能が低いゆえにぼやけた画像（図８）
【００５６】
（ステップＳ５）心臓の画像の再構成
本実施の形態では，上記図７および図８に示した２つの画像を利用して，被検体１０３の心臓の画像を再構成する（ステップＳ５）。被検体１０３の心臓の画像の再構成について，図９を参照しながら説明する。
【００５７】
図９（ａ）は，上記図７に示した画像に対応するものであり，心臓の弁近傍は高時間分解能を有し，心臓の外形部分のない画像である。また，図９（ｂ）は，上記図８に示した画像に対応するものであり，高空間分解能を有し，心臓の弁部分は時間分解能が低いゆえにぼやけた画像である。そこで，図９（ａ）の心臓の弁近傍の画像と，図９（ｂ）の心臓の外形部分の画像とを組み合わせることにより，図９（ｃ）に示した心臓全体について高空間分解能を有し，必要な弁の部分については高時間分解能を有する画像を再構成することができる。
【００５８】
以上説明したように，本実施の形態によれば，像の変化が非周期的である弁近傍と，像の変化が周期的である外形部分とが混在する心臓を走査して画像を得るにあたり，心臓全体について高空間分解能を有し，必要な弁の部分については高時間分解能を有する画像を得ることができる。これによって，弁膜症の診断に最も必要な，弁の動きを追うことが可能となる。
【００５９】
さらにまた，本実施の形態を利用して，高空間分解能および高時間分解能を維持した心臓の連続画像を得ることが可能である。すなわち，心臓の弁の動きや心筋の動きを評価するためには，連続画像で動きを追っていく必要がある。この点，本実施の形態によれば，一枚一枚の画像の空間分解能を高い水準に維持したまま，弁の部分については，高い時間分解能を有する画像を得ることが可能である。
【００６０】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる磁気共鳴撮像方法および磁気共鳴撮像装置の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６１】
例えば，上記実施形態においては，ＭＲＩ装置は，２次元断層画像を生成する場合を例に挙げて説明したが，かかる例に限定されず，例えば，３次元断層画像を生成する場合，２次元断層画像および３次元断層画像を生成する場合などであっても実施することが可能である。
【００６２】
また，上記実施形態においては，周波数エンコードと位相エンコードとに分けて，デカルト座標上の格子点を直線状にスキャンしてサンプリングする「デカルトサンプリング」について説明したが，本発明はこれに限定されない。例えば，螺旋状にサンプリングする「スパイラルサンプリング」や，放射状にサンプリングする「ラディアルサンプリング」でサンプリングを行う場合であっても，同様に本発明を適用可能である。
【００６３】
また，上記実施の形態においては，まず第１周期Ｔ１にて心臓の弁近傍の走査を行い，次いで第２周期以降Ｔ２において，心臓の外形部分の走査を行う場合について説明したが，本発明はこれに限定されず，Ｔ１，Ｔ２は任意の順序で走査することができる。例えば，まず，心臓の外形部分の走査を行い，このデータを用いて，次いで得られた心臓の弁近傍のデータの再構成を次々と行えば，弁の動きをリアルタイムで追うことができる。
【００６４】
また，心臓の外形部分のサンプリングは，連続した心拍から得る必要はなく，周波数エンコーディングに必要な数のデータが得られればどのようなタイミングでサンプリングしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，像の変化が非周期的である第１の部位と，像の変化が周期的である第２の部位とが混在するような被検体の撮像対象（例えば，心臓）を走査し，撮像対象の画像を得るにあたり，それぞれの撮像対象について，適切な走査法にて走査を行うことで，撮像時間の短縮を図りつつ，画像全体について高空間分解能を保ちつつ，ＦＯＶ中心の最も必要な部分については，高時間分解能を有する画像を得ることができ，ひいては被検体への負担を軽減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭＲＩ装置の概略構成の一例を示す説明図である。
【図２】ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法の説明図であり，（ａ）はＦＯＶｓとＦＯＶＬの関係を示し，（ｂ）はΔｋｙ＝１／ＦＯＶｓで走査した状態を示している。
【図３】同期法（ｇａｔｉｎｇ）の説明図である。
【図４】被検体の心臓波形の一例を示す説明図である。
【図５】ＭＲＩ方法により得られる心臓の全体画像の一例を示す説明図である。
【図６】ＭＲＩ方法の一例を示す流れ図である。
【図７】ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法により走査を行って得た画像の一例を示す説明図である。
【図８】同期法（ｇａｔｉｎｇ）により走査を行って得た画像の一例を示す説明図である。
【図９】ｒｅｄｕｃｅｄ−ＦＯＶ法による心臓の画像の再構成を示す説明図であり，（ａ）は図７に対応するものであり，（ｂ）は図８に対応するものであり，（ｃ）は図５に対応するものである。
【符号の説明】
１０１ＭＲＩ装置
１０２ガントリー
１０３被検体
１０４制御装置
１０６表示部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic resonance imaging (MRI) method and a magnetic resonance imaging apparatus using a magnetic resonance phenomenon of a nuclear spin in a subject.
[0002]
[Prior art]
In general, an MRI apparatus magnetically excites a nuclear spin of a subject placed in a static magnetic field with a high frequency signal of a Larmor frequency, and reconstructs an image based on an MR signal generated by this excitation, It is a device that obtains data. When a two-dimensional Fourier transform (2DFT) is obtained by a standard method using frequency encoding and phase encoding in an MRI apparatus, data acquisition (sampling) in the frequency encoding direction and the phase encoding direction is performed. There is a difference in the time taken. In the frequency encoding direction, 256 signals can be collected during one echo (for example, 4 to 25 msec). On the other hand, in the phase encoding direction, it takes about several seconds to several minutes to perform one acquisition. This is because all lines in k-space must be filled to obtain the complete data needed to perform a Fourier transform. In the present specification, a Fourier-transformed image is simply referred to as an image.
[0003]
By the way, most physical movements (for example, respiratory movement, swallowing movement, heartbeat, etc.) are performed in 100 msec to several seconds. Since these motions are slower than the acquisition interval in the frequency encoding direction, the frequency encoding direction only causes a slight blur locally. On the other hand, the acquisition interval in the phase encoding direction is generally equal to or longer than the time required for most body movements, so that the artifact of the body movement in the phase encoding direction becomes more prominent. For example, when collecting (scanning) MR signals in the frequency encoding direction × phase encoding direction = 256 × 256, all lines in the k-space must be filled in order to obtain complete data necessary for performing the Fourier transform. It takes several seconds to several minutes to perform one collection. In such a situation, it is not possible to appropriately perform scanning of a part where physical movement is performed.
[0004]
As a scanning method for improving such a situation, (1) reduced-FOV method, (2) synchronous method (gating), and the like are known (for example, see Non-Patent Document 1). (1) The reduced-FOV method is a means for reducing the imaging time by sampling the k-space at a density lower than the sample density required by the Nyquist's theorem, thereby reducing motion artifacts. (2) Synchronization method (gating) is to perform sampling of an image of a certain phase in a cycle of a target that moves periodically over a plurality of cycles in synchronization with the periodic movement. This is a means for removing artifacts due to movement. A brief description is given below.
[0005]
(1) reduced-FOV method
The reduced-FOV method is a scanning method used for capturing an image of a part of the center of the FOV to be captured with high time resolution, and is also referred to as a partial FOV method (partial-FOV method). In the reduced-FOV method, the visual field of the imaging target is set to the FOV _L (For example, 256), the field of view of the scan target at a part of the center of the FOV _S (<FOV _L , For example, 12), the scanning interval (Δky) = 1 / FOV in the phase encoding direction in the scanning for imaging the object at the center of the FOV with high time resolution. _S This is a scanning method in which scanning is performed. Accordingly, the scanning interval (Δky) in the phase encoding direction = 1 / FOV _L Scanning time is substantially shorter than when scanning at FOV _S / FOV _L (For example, 12/256), and an object at the center of the FOV to be imaged can be imaged with high time resolution.
[0006]
According to such a reduced-FOV method, it is possible to reduce the scanning time for imaging of the center object of the FOV to be imaged. However, in this case, artifacts will appear unless the external part is drawn or reconfigured by a certain procedure. That is, the scanning interval in the phase encoding direction (Δky) = 1 / FOV _S If the data sampled in step 4 is Fourier-transformed as it is, "wrap-around artifact" occurs. Therefore, the contours are drawn and reconfigured by a certain procedure to eliminate artifacts. A scanning method in which the phase encoding direction is sampled from the entire FOV at a sampling density lower than the sampling density required by the Nyquist's theorem may be referred to as a partial FOV method (partial-FOV method / reduced-FOV method). Also, the partial FOV method and a series of subsequent reconstruction methods may be collectively referred to as a partial FOV method (partial-FOV method / reduced-FOV method).
[0007]
(2) Synchronization method (gating)
Gating is a technique that uses an electrocardiogram or a photoelectric pulse sensor to trigger the acquisition of image data to minimize motion artifacts. That is, this method is a method of acquiring data in the same phase over a plurality of cycles by synchronizing data collection with movement of a living body and reconstructing an image from the collected data, thereby removing artifacts due to periodic movement. . The synchronization method is useful for suppressing an artefact caused by a movement of a part where the image changes periodically, for example, a cardiac large blood vessel or a thorax.
[0008]
[Non-patent document 1]
MRI "Super" Lecture Allen D. Elster, published by Medical Science International
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when an image of a moving object is imaged using an MRI apparatus, the simplest method of removing artifacts due to motion is to shorten the imaging time. To realize this simply, it seems to be possible to cope with the reduction of the imaging time by the reduced-FOV method described above. However, the reduced-FOV method is not necessarily useful in that it requires a premise that the outer part does not move, and requires a separate means for obtaining an image of the outer part. For example, when imaging the heart valve of a subject, the heart, which is an outer part of the heart, is moving, and there is no means for effectively obtaining an image of this part. Therefore, the heart valve is drawn by the reduced-FOV method. Can not.
[0010]
On the other hand, in the above-mentioned synchronization method (gating), it is possible to perform imaging in a wide range, but it is necessary to assume that the motion is periodic. For example, when imaging the heart valve, the movement of the valve is not constant for each heartbeat due to the effects of turbulence. This fractionation is particularly remarkable when the subject has a heart disease. For this reason, when the heart valve is imaged by the synchronous method, the position of each heartbeat is averaged, the valve is blurred, and the temporal movement of the valve cannot be followed. This is because, in the synchronous method, data of a certain phase is sampled over a plurality of cycles, so that the time resolution is only an apparent one. As described above, it is not appropriate to adopt the synchronization method for imaging a scan target whose image change is aperiodic.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional magnetic resonance imaging method, and an object of the present invention is to mix both non-periodic objects and periodic objects. When scanning such an imaging target (for example, the heart) to obtain an image, for an object that moves aperiodically, the imaging time can be reduced to follow the aperiodic movement with high time resolution. At the same time, for objects that move periodically, a new and improved image that can maintain high spatial resolution without artifacts due to movement can be obtained, and thus can reduce the burden on the subject. And a magnetic resonance imaging method.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetic resonance imaging method (MRI method) capable of solving the above problems. A magnetic resonance imaging method according to the present invention includes the following steps (claim 1).
{Circle around (1)} A first step of imaging using a first scanning method for the purpose of imaging a first portion of the object to be imaged whose image change is non-periodic (step S1).
{Circle over (2)} A second step of imaging using the second scanning method for the purpose of imaging a second part of the subject to be imaged whose image change is periodic (step S3)
(3) A third step (step) of reconstructing an image of the subject to be imaged from the image of the first part obtained in the first step and the image of the second part obtained in the second step S5)
[0013]
In the method of the present invention, the imaging target of the subject is divided into an imaging target that moves aperiodically and an imaging target that moves periodically, and separate scanning is performed for imaging. Then, by scanning each imaging target by an appropriate scanning method, it is possible to obtain an image having a high time resolution while shortening the imaging time. It should be noted that the term "periodic change of the image" means that almost the same image appears at a constant period, and the term "aperiodic change of the image" means that almost the same image does not appear at a constant period. That means.
[0014]
Then, by reconstructing the image of the subject to be imaged using the image of the first part and the image of the second part, the image of the subject has a high spatial resolution with respect to the entire subject, An image having a high temporal resolution can be obtained for a portion that makes a great movement.
[0015]
In the present invention, the timing at which scanning is performed according to a change in the image of the imaging target can be determined, for example, as follows. That is, when focusing on the second part of the imaging target of the subject where the image changes periodically, for example, first, only in the first cycle of the second part, for the purpose of imaging the first part. Scanning (first step) is performed. This is because, in the first step, the scanning is performed for the purpose of imaging the first portion where the image change is non-periodic, so that real-time properties are required. Next, in a plurality of cycles after the second cycle of the second part, scanning (second step) is performed for the purpose of imaging the second part. This is because, in the second step, the image of the second part is periodically changed, and the purpose is to obtain an image with high spatial resolution by using data of a plurality of cycles. 2).
[0016]
As a first scanning method for performing scanning for imaging a first part of the imaging target of the subject whose image change is aperiodic, there is, for example, a reduced-FOV method (claim 3). According to the reduced-FOV method, it is possible to shorten the imaging time, and therefore, it is possible to obtain an image having a high time resolution in real time even in the first portion where the image change is aperiodic. is there.
[0017]
Further, as a second scanning method for scanning a second portion of the subject to be imaged whose image changes periodically, there is, for example, a synchronous method (gating). According to the synchronizing method (gating), it is possible to obtain an image maintaining a high spatial resolution by applying it to an imaging target whose image change is periodic, so that scanning of the second portion where the image change is periodic can be performed. This is the most effective method, and it is possible to obtain an image of the second portion with high spatial resolution.
[0018]
Further, in the second step, the image of the first part or the second part is generated during the imaging of the second part by sampling data in the same phase over a plurality of periods. A step (Step S4) of removing an artifact due to a temporal change may be included (claim 5). For removing this artifact, for example, a filter means such as a low-pass filter can be used.
[0019]
The magnetic resonance imaging method of the present invention described above is useful when examining a subject's heart (particularly, heart valves). That is, it is useful when the subject to be imaged is the heart, the first portion is near the heart valve, and the second portion is the outer shape of the heart. Here, the external part of the heart refers to parts of the heart muscle, the pericardium, the mediastinum, the thorax, and the like other than the vicinity of the heart valve (particularly, the valve to be examined among the left and right valves of the heart).
[0020]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) that can solve the above-described problems. A magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention includes the following components (claim 7).
(1) First scanning means for imaging using a first scanning method for the purpose of imaging a first part of the subject to be imaged whose image change is non-periodic.
{Circle over (2)} second scanning means for imaging using a second scanning method in order to image a second portion of the subject to be imaged in which the image changes periodically.
{Circle around (3)} Reconstructing means for reconstructing an image of the subject to be imaged from the image of the first part obtained in the first step and the image of the second part obtained in the second step
{Circle around (4)} control means (104) for controlling the first scanning means, the second scanning means, and the reconstruction means;
[0021]
According to the magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) of the present invention, the magnetic resonance imaging method (MRI method) according to the first aspect of the present invention having the above-described excellent effects can be easily realized. That is, the first step can be realized by the first scanning means, the second step can be realized by the second scanning means, and the third step can be realized by the reconstructing means. In addition, for example, independent devices may be used, such as using separate coils for the first and second scanning means (claim 12). Specifically, the first scanning means for scanning the first site (for example, the heart valve) includes a catheter coil having a coil attached to the tip of a heart catheter, and the second site (for example, the heart). A surface coil can be used as the second scanning means for scanning the outer part. Alternatively, a device component common to the scanning unit may be shared by the first and second scanning units.
[0022]
As a first scanning method by the first scanning means, for example, there is a reduced-FOV method (claim 8). According to the reduced-FOV method, it is possible to shorten the imaging time, and therefore, it is possible to obtain an image having a high spatial resolution in real time even in the first portion where the image change is aperiodic. is there.
[0023]
As the second scanning method by the second scanning means, for example, there is a synchronous method (gating). According to the synchronizing method (gating), it is possible to obtain an image maintaining a high spatial resolution by applying it to an imaging target whose image change is periodic, so that scanning of the second portion where the image change is periodic can be performed. This is the most effective method and can obtain an image having a high spatial resolution of the second portion.
[0024]
Further, the second scanning means removes an artifact caused by a temporal change of the image of the first part or the second part, which is caused by sampling over a plurality of cycles when imaging the second part. (For example, a low-pass filter or the like).
[0025]
As the control means, a general-purpose computer including a CPU (Central Processing Unit), communication means, storage means and the like can be used. The storage means can hold an image of the first part and an image of the second part (claim 11). The images obtained in the respective steps can be stored, and the images of the subject to be imaged can be easily reconstructed using the images.
[0026]
According to another aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer to function as the control device, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded. Here, the program may be described in any programming language. Examples of the recording medium include a recording medium generally used as a recording medium capable of recording a program, such as a CD-ROM, a DVD-ROM, and a floppy disk (FD), or any recording medium used in the future. Medium can also be employed.
[0027]
In the above description, the steps (steps) and components described in parentheses are merely the corresponding steps (steps) and components in the embodiments described below for easy understanding, and the present invention is not limited thereto. However, the present invention is not limited to this.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a magnetic resonance imaging method and a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this specification and the drawings, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0029]
First, a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter, referred to as an MRI apparatus) to which the magnetic resonance imaging method (hereinafter, referred to as an MRI method) according to the present embodiment is applicable will be described.
[0030]
(MRI apparatus 101)
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the MRI apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the MRI apparatus 101 includes a gantry 102, and performs imaging by applying a strong magnetic field (magnetic flux density) of, for example, about 1.5 T (tesla) in the gantry 102. By moving the subject 103 in the gantry 102 where the magnetic field is generated by sliding it leftward or rightward as shown in FIG. 1, information from the nuclei constituting the living tissue of the subject 103 is obtained, and at least three-dimensional information is obtained. Generate a tomographic image. Note that the Tesla (T) is Newton / ampere-meter when expressed in SI units. Note that the MRI apparatus 101 according to the present embodiment will be described by taking a case of generating a three-dimensional tomographic image as an example. However, the present invention is not limited to such an example. The present invention can be implemented even when a tomographic image and a three-dimensional tomographic image are generated.
[0031]
(Control device 104)
The control device 104 includes at least a CPU (Central Processing Unit), a communication unit, and a storage unit, and is generally a computer. The communication unit may be, for example, a modem, a TA (Terminal Adapter), a DSU (Digital Service Unit) that can communicate with an ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), an ISDN (Integrated Services Digital Network), or the like.
[0032]
The storage unit may be, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), or a HDD (Hard Disk Drive). The storage unit can temporarily store an image (image) generated by the MRI apparatus 101 or for a predetermined period. By storing images in the storage unit, image analysis, various image processing, and the like can be easily performed.
[0033]
Further, the control device 104 includes a display unit 106. The display unit 106 is, for example, a CRT display or a liquid crystal display, and displays, for example, a tomographic image of the subject 103 captured by the MRI apparatus 101. Although the display unit 106 according to the present embodiment has been described by taking the case of a desktop type as an example, the present invention is not limited to such an example, and may be implemented, for example, in the case of a goggle type display.
[0034]
The MRI apparatus 101 according to the present embodiment is configured as described above.
Next, imaging of the subject 103 by the MRI apparatus 101 will be described.
[0035]
In the present embodiment, at least the following scanning methods can be executed by the MRI apparatus 101.
(1) reduced-FOV method
(2) Synchronization method (gating)
These scanning methods will be described below with reference to FIGS.
[0036]
(1) reduced-FOV method
FIG. 2 is an explanatory diagram of the reduced-FOV method. The reduced-FOV method is a scanning method used for capturing an image of a part of the center of the FOV to be captured with high time resolution, and is also referred to as a partial FOV method (partial-FOV method). In the reduced-FOV method, the visual field of the imaging target is set to the FOV _L (For example, 256), the field of view of the scan target at a part of the center of the FOV is _S (<FOV _L , For example, 12), the scanning interval (Δky) = 1 / FOV in the phase encoding direction in the scanning for imaging the object at the center of the FOV with high time resolution. _S This is a scanning method in which scanning is performed. Accordingly, the scanning interval (Δky) in the phase encoding direction = 1 / FOV _L Scanning time is substantially shorter than when scanning at FOV _S / FOV _L (For example, 12/256), and an object at the center of the FOV to be imaged can be imaged with high time resolution.
[0037]
According to such a reduced-FOV method, the scanning time can be reduced by scanning the phase encoding direction at regular intervals. However, in this case, artifacts will appear unless the external part is drawn or reconfigured by a certain procedure. That is, if sampling is performed along the frequency encoding direction (Cartesian Sampling), a “wrap-around artifact” is generated.
[0038]
Wrap-around artifact is also called aliasing artifact and occurs when an imaging target is larger than a set imaging field of view (FOV). The simplest way to eliminate this aliasing artifact is to increase the FOV to such a size that the object to be imaged completely fits in that direction. However, this solution has the disadvantage that the spatial resolution is reduced when the FOV is increased. To maintain the spatial resolution, the number of steps of the phase encoding must be increased. That is, eliminating the aliasing artifact results in an increase in the imaging time.
[0039]
Therefore, by subtracting the data of the known external part obtained by another method on the k-space, an image of the central part from which the aliasing artifact has been removed can be obtained. By drawing the outer part, the imaging target is virtually FOV _S Because it is possible to create a situation that is only within. Note that only scanning in the phase encoding direction at regular intervals is referred to as a partial FOV method (partial-FOV method), and the partial FOV and a series of subsequent reconstruction methods are collectively referred to as a reduced-FOV method. .
[0040]
As described above, in the reduced-FOV method, the scanning time is reduced by lowering the sampling density in the k-space. The scanning time depends on the sampling density. For example, when it takes 2 seconds to capture a 256 × 256 image (TR = 8 ms), when scanning is performed for the purpose of imaging only the center of 256 × 16, This can be imaged in 128 ms. As a result, an image having a high time resolution of 128 ms can be obtained even in a portion such as the vicinity of a valve that makes an aperiodic motion in a heart that makes about 60 heartbeats per minute. Further, if imaging is performed continuously after obtaining the outer shape of the heart, real-time imaging becomes possible.
[0041]
(2) Synchronization method (gating)
FIG. 3 is an explanatory diagram of the synchronization method (gating).
Synchronization (gating) uses an electrocardiogram or a photoelectric pulse sensor to trigger the acquisition of image data, acquires data in phase in synchronization with the movement of a living body over a plurality of cycles, and minimizes artifacts due to movement. It is a technique to limit. Further, for example, by averaging a plurality of sets of data having the same phase, it is also possible to remove an artifact due to a temporal change of an image.
[0042]
As shown in FIG. 3, scanning is performed at the timings of the symbols (1), (2), (3),... To collect image data. The data to be scanned at the timings of (1), (2), (3),... Are not completely the same, but since they are in-phase data, they are similar as characteristics of the scanning object. Therefore, data to be scanned is separately collected at the timings of (1), (2), (3),..., And these data are collected to obtain an image of the phase. One set of data can be obtained, and it is possible to remove artifacts due to temporal changes in the image. Furthermore, by performing an operation having a low-pass filter function such as averaging after obtaining a plurality of sets of data, it is also possible to further remove artifacts due to temporal changes in the image.
[0043]
According to such a synchronization method (gating), it is useful for suppressing an artifact caused by a movement of a part where an image change is periodic, for example, a cardiac large blood vessel or a thorax, and an artefact due to the movement (a pseudo image artifact) ) Can be minimized.
[0044]
Ghost artifacts always occur in the phase encoding direction when the position or signal strength of the subject in the FOV changes or moves regularly or periodically. As the cause of the false image artifact on the subject side, pulsation, heartbeat, and respiratory movement of arterial blood and cerebrospinal fluid are important. These artifact artifacts become stronger as the periodic motion is larger and as the signal strength of the moving organ is higher. Gating of the heartbeat and respiration is useful for suppressing false image artifacts generated by the movement of the cardiovascular or thorax.
[0045]
As described above, the synchronizing method (gating) is useful for suppressing an artifact caused by a movement of a cardiac large blood vessel or a rib cage. However, it can be said that it is not appropriate to perform scanning using this synchronization method on a part that moves aperiodically, for example, near the heart valve.
[0046]
The MRI apparatus 101 according to the present embodiment has been described above.
Next, an MRI method according to the present embodiment using the MRI apparatus 101 will be described with reference to FIGS.
[0047]
It is assumed that the subject 103 is lying on the MRI apparatus 101 as shown in FIG. In the present embodiment, a case where a heart is imaged as an object to be imaged by the subject 103 will be described. When the heart is divided into a part near the valve and a part other than the valve (external part), the change in the image is aperiodic near the valve of the heart. That is, the movement of the heart valve is not constant for each heartbeat (fractionation), and especially when the subject 103 has a heart disease, the fractionation is remarkable. On the other hand, in the outer part of the heart, the image changes periodically. That is, almost the same image appears at a constant period on the outer shape of the heart. It is preferable that the MRI method according to the present embodiment is applied to a part where such a part where the image change is non-periodic and a part where the image change are periodic are mixed.
[0048]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a heart waveform of the subject 103.
In the example shown in FIG. 4, three pulses representing the pulsation of the heart are drawn. A description will be given on the assumption that the heart rate is 60 times / minute and the pulse interval is 1 second. First, in the first cycle (time 0 to 1 second) indicated by reference symbol T1, scanning for imaging an area near the heart valve is performed by the reduced-FOV method, as described later. Next, in and after the second period (time 2 seconds) indicated by the symbol T2, scanning for the purpose of imaging the outer shape of the heart is performed by the synchronization method (gating), as described later. This will be described below in order.
[0049]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an overall image of the heart obtained by the imaging method described below. In order to obtain the image shown in FIG. 5, each of the steps S1 to S5 shown in FIG. 6 is performed. In FIG. 5 and FIGS. 7 to 9 to be described later, for convenience of description, a frame near the heart valve is denoted by reference numeral C, and a frame of the entire image including the outer shape of the heart is denoted by reference numeral E. , E do not appear in the actual image.
[0050]
FIG. 6 is a flowchart showing the MRI method according to the present embodiment.
Hereinafter, description will be made sequentially with reference to FIG.
[0051]
(Step S1) Imaging near the valve
First, in the first cycle T1 of the heart waveform shown in FIG. 4, imaging for the purpose of imaging the vicinity of the heart valve of the subject 103 is performed (step S1).
As the scanning method here, the above-described reduced-FOV method is adopted. That is, when measuring a portion of the heart near the valve, the movement of the valve is not constant for each heartbeat (fractionation). In particular, when the subject 103 has a heart disease, the fractionation is remarkable. is there. Therefore, in step S1, the reduced-FOV method is employed.
[0052]
(Step S2) Reconstruction of image near valve
Since the reduced-FOV method is employed in step S1, an image having a high time resolution near the heart valve can be obtained. Furthermore, in the present embodiment, an image is reconstructed on the k-space by subtracting the data of the outer portion of the FOV obtained in (Step S3) (Step S2). FIG. 7 shows a captured image near the valve of the heart by the reduced-FOV method in steps S1 and S2. As shown in FIG. 7, the images obtained in steps S1 and S2 have high temporal resolution near the heart valve (the area inside the frame C) and have no outer shape of the heart.
[0053]
(Step S3) Imaging of external part
Next, in the second cycle or later T2 of the heart waveform shown in FIG. 4, an image of the outer shape of the heart of the subject 103 is captured (step S3).
Here, a synchronous method (gating) is adopted as the scanning method. That is, when scanning the outer part of the heart, the outer part beats periodically. Therefore, a synchronization method (gating) can be adopted.
[0054]
(Step S5) Image filtering of the outer part
In the above step S3, since the synchronous method (gating) is adopted, it is possible to obtain an image maintaining the high spatial resolution of the heart. Further, in the present embodiment, for example, an artifact caused by a temporal change of an image of the first portion or the second portion caused by sampling over a plurality of cycles using a filter means such as a low-pass filter is used. It can also be removed. FIG. 8 shows a captured image obtained as a result of scanning the outer shape of the heart in step S3. As shown in FIG. 8, the images obtained in steps S3 and S4 maintain the high spatial resolution of the outer part of the heart (the area outside the frame C and the area inside the frame E) having a periodic motion. The valve portion of the heart having a periodic motion (the area inside the frame C) becomes a blurred image due to low temporal resolution.
[0055]
In each of the above steps, the following two types of images could be obtained.
(1) An image near the heart valve with high temporal resolution and no heart outline (Fig. 7)
{Circle around (2)} The image has a high spatial resolution of the outer part of the heart, and the valve part of the heart is blurred due to low temporal resolution (FIG. 8).
[0056]
(Step S5) Reconstruction of heart image
In the present embodiment, an image of the heart of the subject 103 is reconstructed using the two images shown in FIGS. 7 and 8 (step S5). Reconstruction of an image of the heart of the subject 103 will be described with reference to FIG.
[0057]
FIG. 9 (a) corresponds to the image shown in FIG. 7, and has a high temporal resolution near the valve of the heart and has no outer shape of the heart. FIG. 9B corresponds to the image shown in FIG. 8 and has a high spatial resolution, and the valve portion of the heart is blurred because the temporal resolution is low. Therefore, by combining the image of the vicinity of the valve of the heart in FIG. 9A and the image of the outer shape of the heart in FIG. 9B, high spatial resolution is obtained for the entire heart shown in FIG. 9C. However, an image having a high time resolution can be reconstructed for a necessary valve portion.
[0058]
As described above, according to the present embodiment, when an image is obtained by scanning a heart in which the vicinity of the valve where the image change is non-periodic and the outer shape portion where the image change is periodic coexist. It is possible to obtain an image having a high spatial resolution for the whole heart and a high temporal resolution for a necessary valve portion. This makes it possible to follow the valve movement, which is most necessary for diagnosing valvular disease.
[0059]
Furthermore, by using the present embodiment, it is possible to obtain a continuous image of the heart while maintaining high spatial resolution and high temporal resolution. That is, in order to evaluate the movement of the heart valve and the movement of the heart muscle, it is necessary to follow the movement in a continuous image. In this regard, according to the present embodiment, it is possible to obtain an image having a high time resolution for the valve portion while maintaining the spatial resolution of each image at a high level.
[0060]
Although the preferred embodiments of the magnetic resonance imaging method and the magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person skilled in the art can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and those changes naturally fall within the technical scope of the present invention. It is understood to belong.
[0061]
For example, in the above-described embodiment, the case where the MRI apparatus generates a two-dimensional tomographic image has been described as an example. However, the present invention is not limited to such an example. The present invention can be implemented even when an image and a three-dimensional tomographic image are generated.
[0062]
Further, in the above-described embodiment, “Cartesian sampling” in which grid points on Cartesian coordinates are linearly scanned and sampled by dividing into frequency encoding and phase encoding has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be similarly applied to the case where sampling is performed by “spiral sampling” that samples spirally or “radial sampling” that samples radially.
[0063]
Further, in the above-described embodiment, a case has been described in which a scan near the heart valve is first performed in the first cycle T1, and then a scan of the outer shape of the heart is performed in the second cycle and thereafter in T2. The scanning is not limited to this, and T1 and T2 can be scanned in an arbitrary order. For example, first, the outer shape of the heart is scanned, and this data is used. Then, the obtained data in the vicinity of the valve of the heart is successively reconstructed, whereby the movement of the valve can be tracked in real time.
[0064]
The sampling of the outer part of the heart does not need to be obtained from continuous heartbeats, but may be performed at any timing as long as the number of data required for frequency encoding is obtained.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an imaging target of a subject in which a first portion having a non-periodic image change and a second portion having a periodic image change coexist (E.g., the heart) is scanned to obtain an image of the imaging target. By scanning each imaging target using an appropriate scanning method, the imaging time can be reduced, and high spatial resolution can be achieved for the entire image. For the most necessary part of the center of the FOV, an image having a high time resolution can be obtained, and the burden on the subject can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a schematic configuration of an MRI apparatus.
FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams of a reduced-FOV method, in which FIG. 2A shows a relationship between FOVs and FOVL, and FIG. 2B shows a state scanned by Δky = 1 / FOVs.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a synchronization method (gating).
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a heart waveform of a subject.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an entire heart image obtained by an MRI method.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of an MRI method.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of an image obtained by performing scanning by the reduced-FOV method.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of an image obtained by performing scanning by a synchronization method (gating).
9A and 9B are explanatory diagrams showing reconstruction of a heart image by the reduced-FOV method, wherein FIG. 9A corresponds to FIG. 7, FIG. 9B corresponds to FIG. 8, and FIG. ) Corresponds to FIG.
[Explanation of symbols]
101 MRI system
102 Gantry
103 subject
104 control device
106 Display

Claims

A magnetic resonance imaging method for scanning an imaging target of a subject to obtain an image of the imaging target,
A first step of imaging using a first scanning method for the purpose of imaging a first portion of the subject to be imaged whose image change is non-periodic;
A second step of imaging using a second scanning method for the purpose of imaging a second portion of the subject to be imaged whose image change is periodic,
A third step of reconstructing an image of the subject to be imaged from the image of the first part obtained in the first step and the image of the second part obtained in the second step When,
A magnetic resonance imaging method, comprising:

The first step is performed in one cycle of the periodic change of the second part,
2. The magnetic resonance imaging method according to claim 1, wherein the second step is performed over a plurality of cycles of the periodic change of the second portion.

3. The magnetic resonance imaging method according to claim 1, wherein the first scanning method is a reduced-FOV method.

4. The magnetic resonance imaging method according to claim 1, wherein said second scanning method is a gating method.

In the second step,
2. The method according to claim 1, further comprising a step of removing an artifact caused by a temporal change in an image of the first part or the second part, which is generated when the second part is scanned a plurality of times. , 2, 3 or 4.

4. The apparatus according to claim 1, wherein the imaging target of the subject is a heart, the first part is near a valve of the heart, and the second part is an outer part of the heart. 6. The magnetic resonance imaging method according to any one of 4 and 5.

A magnetic resonance imaging apparatus that scans an imaging target of a subject to obtain an image of the imaging target,
First scanning means for imaging using a first scanning method for the purpose of imaging the first portion of the subject to be imaged in which the image change is non-periodic;
Second scanning means for imaging using a second scanning method for the purpose of imaging the second portion of the subject to be imaged whose image change is periodic,
Reconstructing means for reconstructing an image of the subject to be imaged from the image of the first part obtained in the first step and the image of the second part obtained in the second step When,
Control means for controlling the first scanning means, the second scanning means, and the reconstruction means;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:

8. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 7, wherein the first scanning method by the first scanning unit is a reduced-FOV method.

10. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 7, wherein the second scanning method by the second scanning means is a gating method.

The second scanning means includes:
Means for removing artifacts caused by a temporal change in the first part or the second part caused by scanning over a plurality of periods of the periodic change in the second part. 9. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 7, wherein

11. The magnetic device according to claim 7, wherein the control unit includes a storage unit that holds an image of the first part and an image of the second part. Resonance imaging device.

The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 7, 8, 9, 10, and 11, wherein separate coils are used for the first and second scanning units.