JP2006320723A - 磁気共鳴スペクトロメータ内の検査ボリュームの撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術に比べて画質を改善する。
【解決手段】磁気共鳴（ＭＲ）スペクトロメータにより大きな検査ボリュームを撮像するために、検査ボリューム内に少なくとも１つの検査セグメントを定めるステップと、検査セグメントがＭＲスペクトロメータの最適な測定ボリューム内に位置するように位置決め装置を制御するステップとを有する磁気共鳴スペクトロメータ内の検査ボリュームの撮像方法において、ＭＲ撮影が可能である撮影状態とＭＲ撮影が可能でない待機状態とが周期的に発生する患者の体内の生理学的事象を検出装置によって検出し、少なくとも１つの待機状態において、検査セグメントがＭＲスペクトロメータの最適な測定ボリューム内に位置するように位置決め装置が移動される。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）スペクトロメータ内の測定、特にＭＲスペクトロメータ内の検査ボリュームの撮像方法に関する。

磁気共鳴（ＭＲ）測定は例えば腹部および胸部の呼吸運動の如き患者の運動に敏感である。この運動は画質の不鮮明さおよび悪化を招く。

ＭＲ測定において、最適な画質は測定画像が磁石のアイソセンタで撮影される場合に得られる。すなわち、そこでは磁場が特に均一であるからである。

現代のＭＲシステムは患者のためのプログラム可能な位置決め装置を装備し、この位置決め装置は測定時に大きな解剖学的範囲にわたる移動を可能にする。これらの移動は徐々に別個の間隔でまたは動的に行なわれ、すなわち、位置決め装置が連続的に磁石によって移動させられる（ＭＤＳ＝Ｍｏｖｅ Ｄｕｒｉｎｇ Ｓｃａｎ、スキャン中移動）。更に、測定もアイソセンタで行なわれる。すなわち、位置決め装置が自動的に磁石中心へ移動される。

しかしながら、従来技術によるＭＲ測定システムは、画質が生理学的変動に左右されるという欠点を有する。

本発明の課題は、画質が従来技術に比べて改善されている、ＭＲスペクトロメータ内の大きい検査ボリュームの撮像方法を提供することにある。

この課題は、本発明によれば、磁気共鳴（ＭＲ）スペクトロメータにより大きな検査ボリュームを撮像するために、検査ボリューム内に少なくとも１つの検査セグメントを定めるステップと、検査セグメントがＭＲスペクトロメータの最適な測定ボリューム内に位置するように位置決め装置を制御するステップとを有する磁気共鳴スペクトロメータ内の検査ボリュームの撮像方法において、ＭＲ撮影が可能である撮影状態とＭＲ撮影が可能でない待機状態とが周期的に発生する患者の体内の生理学的事象を検出装置によって検出し、少なくとも１つの待機状態において、検査セグメントがＭＲスペクトロメータの最適な測定ボリューム内に位置するように位置決め装置が移動されることによって解決される。
本発明の実施態様は次の通りである。
生理学的事象が呼吸であり、検出装置が呼吸周波数測定装置であり、撮影状態が息吐き出しに対応し、待機状態が息吸い込みに対応する（請求項２）。
生理学的事象が心臓活動であり、検出装置が心拍数測定装置であり、撮影状態が血圧の拡張相に対応し、待機状態が血圧の収縮相に対応する（請求項３）。

本発明によれば、ＭＲ測定に加えて患者の生理学的データが取得される。存在する生理学的情報は、最適な画質が得られるように移送システムを移動させるために利用される。このために、「走行」、「停止」、「速度調整」なる段階を有するテーブル移動が、呼吸周期（息吸い込み、息吐き出し）または他の生理学的周期（例えば、心周期、血圧など）に同期化される。従って、非常に効果的に画質が改善される。

しかして、ＭＲスペクトロメータにより大きな検査ボリュームを撮像するための本発明による方法は、検査ボリューム内に少なくとも１つの検査セグメントを定めるステップと、検査セグメントがＭＲスペクトロメータの最適な測定ボリューム内に位置するように位置決め装置を制御するステップとを有する。このような本発明による方法は、ＭＲ撮影が可能である撮影状態とＭＲ撮影が可能でない待機状態とが周期的に発生する患者の体内の生理学的事象が検出装置によって検出され、少なくとも１つの待機状態において、検査セグメントがＭＲスペクトロメータの最適な測定ボリューム内に位置するように位置決め装置が移動されることを特徴とする。

特に、生理学的事象が呼吸であり、検出装置が呼吸周波数測定装置であり、撮影状態が息吐き出しに対応し、待機状態が息吸い込みに対応する。これはいわゆるＭＤＳ（＝ｍｏｖｅ ｄｕｒｉｎｇ ｓｃａｎ、スキャン中移動）測定を可能にする。

代替として、生理学的事象として心臓活動が使用され、検出装置として心拍数測定装置が使用されてもよく、撮影状態が血圧の拡張相に対応し、待機状態が血圧の収縮相に対応する。

本発明による方法は、とりわけ、個々の測定ステップ間の「無駄時間」が患者を新たな測定位置へ運ぶために利用されるので、測定時間全体が有効に使用されるという利点を有する。

以下において添付図面を参照しながら有利な実施形態を説明することにより、本発明の他の利点および特徴を明らかにする。

図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれＭＲスペクトロメータ内の第１の位置および第２の位置への本発明による患者の位置決めを示す。

図２は、ＭＲスペクトロメータ内への本発明による患者の位置決め方法を示す。

図３Ａおよび図３Ｂは、説明のために、スペクトロメータ内でのＭＲ撮影のための実用例を示す。

これらの図は縮尺基準に従って表示したものではない。

明瞭さの理由から、以下において本発明を呼吸周期に基づいて説明する。

図１Ａにおいては、患者が大きな検査ボリューム１として示され、検査ボリューム１についてＭＲスペクトロメータ２により撮影が行なわれる。

ＭＲスペクトロメータ２は入口および出口にそれぞれ超伝導遮蔽コイル３を含む。両遮蔽コイル３間には複数の超伝導磁場コイル４がある。コイル３，４によってＭＲ測定を可能にする磁場が発生される。良好な画質のためにできるだけ均一な磁場が必要である。ＭＲスペクトロメータにおいてコイル３，４によって発生された磁場は特に測定ボリューム７内で均一である。この測定ボリューム７は図１Ａに太い鎖線縁を有する箱として示されている。

検査ボリューム１すなわちここでは患者の大きな範囲の撮影を可能にするために、この検査ボリューム１内に複数の検査セグメントが定められ、図１Ａにはこれらの検査セグメントのうち２つのセグメント５ａ，５ｂが示されている。これらの検査セグメント５ａ，５ｂは相前後して測定ボリューム７と一致させられ、測定ボリューム７においてＭＲ撮影のための最適な条件が与えられている。

このために、患者は位置決め装置つまりテーブル６上に寝かせられる。位置決め装置６は、例えば、検査セグメント５ａがＭＲスペクトロメータ２の測定ボリューム７と一致するように移動される。これが図１Ｂに概略的に示されている。

それにより、最適な画質が保証されている。

引続いて検査セグメント５ｂを撮影するときには、検査セグメント５ｂが測定ボリューム７と一致するように位置決め装置６が移動される。これが図１Ａに概略的に示されている。この移動は磁場の主軸に平行に、すなわちｚ方向に進行するか、またはこの移動はこのｚ方向に対して直角方向、例えばｘ方向に進行することができる。場合によっては、テーブルが高さ方向にも移動可能である（図示されていない）。

本発明によれば、位置決め装置６の移動は患者体内の生理学的事象に同期化される。生理学的事象においては、ＭＲ撮影が可能である撮影状態とＭＲ撮影が可能でない待機状態とが周期的に発生する。

このために上述の生理学的事象が検出装置１０によって検出される。検出時に、現在の生理学的状態がＭＲ撮影を許容することが認識されるならば、ＭＲ撮影が行なわれる（撮影状態）。これに対して、検出時に、患者の現在の状態がこの撮影を許容しないことが決定されたならば、本発明によれば、この認識は、この休止位相において、すぐ次の検査セグメント５ｂがＭＲスペクトロメータの「焦点」内に存在するように患者を移動するために利用される。

図１Ａおよび図１Ｂにおいて、生理学的事象として呼吸が考慮され、検出装置１０として呼吸周波数検出装置が使用されることによって、本発明が具体的に説明されている。これは 図１Ａおよび図１Ｂにおいて患者の胸郭上に向けられた矢印によって示されている。この実施形態の場合、位置決め装置６は好ましくは息吐き出し時に停止される。位置決め装置６の移動は、先行する撮影（ＭＤＳ測定）が行なわれたのとほぼ同じ位相に患者の呼吸周期が再びあるときに続けられる。換言するならば、撮影状態は息吐き出しに対応し、待機状態は息吸い込みに対応する。

しかし、他の生理学的事象も「トリガ」として使用することができる。例えば、心臓活動も利用することができ、検出装置１０として心拍数検出装置またはパルス周波数検出装置または血圧検出装置などが使用される。例えば、本発明の有利な実施形態では、心臓活動が（図示されていない）心拍数検出装置によって検出される。この場合に、撮影状態は血圧の拡張相に対応し、待機状態は血圧の収縮相に対応する。

図２には本発明によるＭＲスペクトルの撮影方法の実施形態の流れを示す。

ステップ１１において、第１の検査セグメント、例えば検査セグメント５ａがＭＲスペクトロメータの測定ボリューム７内に位置するように位置決め装置６が移動される。引続いて、ステップ１２において、ＭＲ測定および特に測定結果の画質に影響を及ぼす生理学的データが検出される。ＭＲ測定に好都合な状態と殆ど好都合でない状態との区別がステップ１３において行なわれる。このステップ１３においてはＭＲ測定が可能かどうか質問される。可能である場合、方法はステップ１４に飛び、このステップ１４において本来の測定が行なわれる。その後に、ステップ１２における生理学的データの検出へ戻される。

ステップ１３において、検出された生理学的データがＭＲ測定を許容しないことが決定された場合、他のステップ１５において、現在の検査セグメント、すなわち測定ボリューム７内に丁度今存在する検査セグメントが既に撮影されたかどうかがチェックされる。撮影されていない場合、測定にとって好都合の時点が待たれなければならず、従ってステップ１２における生理学的データの検出へ戻される。それに続いて、ステップ１３において再び、ＭＲ撮影が可能かどうかチェックされる。

これに対して、ステップ１５において、測定ボリューム７内に丁度今存在する検査セグメントが既に撮影されていた場合、ＭＲ測定が可能でない「無駄時間」は、ステップ１６において、すぐ次の検査セグメント５ｂが測定ボリューム内に運ばれるように位置決め装置６を移動するのに利用される。この後に続いて、ステップ１２における生理学的データの検出へ戻される。

従って、本発明によれば、テーブル移動と例えば呼吸相とが同期化される。この同期化は通常の（静的な）測定の場合にもＭＤＳの場合にも行なわれる。

これは、通常の（静的な）測定の場合、検査セグメント５ａまたは５ｂが常に磁石のアイソセンタに存在するように位置決め装置が移動されることを意味する。これは特に腹部の軸位断検査のために重要である。もはや時間損失が生じない。なぜならば、生理学的「無駄時間」である時間（例えば息吐き出し）内にテーブル移動が行なわれるからである。多くの呼吸停止相を有する段階を簡単に実現させ、これらの呼吸停止相においてシステムが「無駄時間」をアイソセンタへの移動のために利用する。このようにして画質が明らかに改善される。

ＭＤＳ測定の場合、システムは、呼吸または画像を悪化させる他の生理学的事象と自動的に同期する。この測定法の場合にも極めて良好な画質が得られる。

詳細には、これは、通常の（静的な）測定の場合にプログラムが検出装置１０の呼吸情報を使用することを意味する。検出装置１０によって息吐き出し過程が認識される場合、位置決め装置６に指令が出力され、その結果テーブルが、「アイソセンタ」機能で、測定ボリューム７内の次のスライス５ｂの撮影を行ない得るように移動される。これは、例えば患者が呼吸を停止しているときにはいつでも行なうことができる。システムは、患者が呼吸を停止したことを認識し、次の撮影のために次のスライスの中心への自動移動が実行される。

これは、腹部の軸位断撮影を行なう際に、画質を改善するために、スライス面がその都度、磁石内の最適な位置に、すなわち測定ボリューム７またはアイソセンタに置かれるようにテーブルをｚ方向（磁場の方向）に移動する場合に特に有利である。

ＭＤＳ測定の際テーブルは連続的に移動される。患者は時相ごとに呼吸を停止する。従来技術のシステムの場合、このために呼吸はＭＲ測定時に「ナビゲータ信号」または呼吸ベルトにより監視される。いずれの場合にも、このようにして、患者が息を吐き出しているのか又は息を吸い込んでいるのかが検出される。一般に、息吐き出し中にはデータ取得が中断され、息吸い込み中には再びデータ取得が行なわれる。息吸い込み相または呼吸停止相の期間にテーブルが移動され、データが取得される。測定およびそれにともなうテーブルの移動を適切な時機に中断するために、患者が呼吸を停止しているときに、ＭＲスペクトロメータの操作者は、従来技術の場合、患者に息を吐き出すように求めなければならない。その際テーブルが停止させられ、テーブル移動は、先のデータが取得されたのと同じ位相に患者の呼吸周期があるときに初めて再開される。それによって、全てのデータが同等な生理学的状態で取得され、それゆえ画質が最適であることが保証される。

本発明による方法では、患者がいつ息を吐き出すかをシステムが自動的に認識して、移動が中断される。患者が再び呼吸を停止するや否や、撮影が新たに再開される。ＭＲスペクトロメータのための操作者の介入はもはや必要でない。

それにより、１）磁場の均一性が最善であり、従って画質が最善である磁石アイソセンタへテーブルを移動させるために、呼吸同期化された撮影中の「無駄時間」が利用され、２）画質が最高になるようにＭＤＳ撮影時にテーブル移動を知的に制御するために呼吸情報が利用される。

これに対して、通常の測定の場合、息吐き出し相の期間中に存在する「無駄時間」はＭＲシステムによって利用されない。従来技術における（これまでなおも開発段階にある）ＭＤＳ動作での撮影時に、テーブルを位置決めし最後に停止させるために、すなわちそのようにして画質を改善するために、呼吸に関する情報は利用されていない。

更なる説明のために、図３Ａおよび図３ＢにスペクトロメータにおけるＭＲ撮影の実際的な例が示されている。図３Ａには第１の状態が示されている。３つの検査セグメント５が（ここでは矩形でなく楕円形で示されている）測定ボリューム７内に存在する。他の３つの検査セグメント５は少なくとも部分的に測定ボリューム７の外側にある。言うまでもなく、測定ボリュームの丸く囲んだしるし７は象徴的な意味合いだけであり、明確に物理学的な境界を示すものではない。測定ボリューム７内の３つの検査セグメント５が撮影された後に、位置決め装置６が負のｚ方向に移動される。その終端位置が図３Ｂに示されている。息吐き出しが終了し、患者が息吸い込みを開始するや否や、今や測定ボリューム７内に存在する次の３つの検査セグメント５が撮影される。それにより、部分ごとに検出しようとする大きな検査ボリュームの撮影時に最適な画質が得られる。逆に、例えば患者は息吐き出し後に図３Ｂにおいて位置決め装置により正のｚ方向に移動される。終端位置は図３Ａにおける表示に対応し、息吐き出し後に、測定ボリューム７内の位置決め装置６の図３Ａに示された位置に存在する検査セグメント５が息吸い込み時に検出される。

ＭＲスペクトロメータ内の第１の位置への本発明による患者の位置決めを示す概略図 ＭＲスペクトロメータ内の第２の位置への本発明による患者の位置決めを示す概略図 ＭＲスペクトロメータ内への本発明による患者の位置決め方法を示す流れ図 スペクトロメータ内でのＭＲ撮影のための実例を示す説明図 スペクトロメータ内でのＭＲ撮影のための実例を示す説明図

符号の説明

１ 検査ボリューム
２ ＭＲスペクトロメータ
３ 遮蔽コイル
４ 超伝導磁場コイル
５ 検査セグメント
５ａ，５ｂ 検査セグメント
６ 位置決め装置
７ 測定ボリューム
１０ 検出装置
１１〜１６ ステップ

Claims (3)

1. 磁気共鳴（ＭＲ）スペクトロメータ（２）により大きな検査ボリューム（１）を撮像するために、検査ボリューム（１）内に少なくとも１つの検査セグメント（５ａ，５ｂ）を定めるステップと、検査セグメント（５ａ，５ｂ）がＭＲスペクトロメータ（２）の最適な測定ボリューム（７）内に位置するように位置決め装置（６）を制御するステップとを有する磁気共鳴スペクトロメータ内の検査ボリュームの撮像方法において、
   ＭＲ撮影が可能である撮影状態とＭＲ撮影が可能でない待機状態とが周期的に発生する患者の体内の生理学的事象を検出装置（１０）によって検出し、
   少なくとも１つの待機状態において、検査セグメント（５ａ，５ｂ）がＭＲスペクトロメータ（２）の最適な測定ボリューム（７）内に位置するように位置決め装置（６）が移動されることを特徴とする磁気共鳴スペクトロメータ内の検査ボリュームの撮像方法。
2. 生理学的事象が呼吸であり、検出装置（１０）が呼吸周波数測定装置であり、撮影状態が息吐き出しに対応し、待機状態が息吸い込みに対応することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 生理学的事象が心臓活動であり、検出装置（１０）が心拍数測定装置であり、撮影状態が血圧の拡張相に対応し、待機状態が血圧の収縮相に対応することを特徴とする請求項１記載の方法。

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