JP2008043436A - 磁気共鳴診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気共鳴スペクトルの測定を行ったスライス範囲に対応したスライス位置についてのスライス画像が常に存在するようにする。
【解決手段】 再構成部１３は制御部１７の制御の下に、撮像範囲に関して被検体Ｐのマルチスライス画像を生成する。制御部１７は、上記の撮像範囲の内側にスペクトロスコピー用のスライス範囲を決定する。再構成部１３は制御部１７の制御の下に、上記のスライス範囲の上に設定されるボクセルに関して被検体Ｐの磁気共鳴スペクトルを測定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）と磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）とを行う磁気共鳴診断装置に関する。

この種の装置は、例えば特許文献１などによって知られている。

この種の装置では、ユーザはＭＲＩにより撮像された画像を参照しながらＭＲＳによる測定を行う位置を指定できるようになっている。このため、１枚のスライス画像に対応したスライス範囲をＭＲＳによる測定を行う位置とする限りは、スライス画像とＭＲＳ測定結果とが関連付いており、両者を参照しながらの診断を行うことが可能である。
特開２００１−１８７０３８

ところが、近年はマルチスライスによる３次元でのスペクトロスコピー収集（３ＤＭＲＳ収集）への要求が大きくなっている。この３ＤＭＲＳ収集を行う場合、ＭＲＩにおいてもマルチスライス撮像を行うことが有効であるが、これらの３ＤＭＲＳ収集とマルチスライス撮像とは個別に行われる。

このため、スペクトロスコピー収集を行ったスライス範囲に対応したスライス位置についてのスライス画像が存在しない場合がある。そしてこのような場合には、スライス画像とＭＲＳ測定結果との両者を参照しながらの診断を行うことができない。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、磁気共鳴スペクトルの測定を行ったスライス範囲に対応したスライス位置についてのスライス画像が常に存在するようにすることができる磁気共鳴診断装置を提供することにある。

以上の目的を達成するために第１の本発明は、撮像範囲に関して被検体のマルチスライス画像を生成する手段と、前記撮像範囲の内側にスペクトロスコピー用のスライス範囲を決定する決定手段と、前記スライス範囲の上に設定されるボクセルに関して前記被検体の磁気共鳴スペクトルを測定する手段とを備え照磁気共鳴診断装置を構成した。

前記の目的を達成するために第２の本発明は、スペクトロスコピー用のスライス範囲を決定する決定手段と、前記スライス範囲の上に設定されるボクセルに関して前記被検体の磁気共鳴スペクトルを測定する手段と、前記ボクセルの位置と一致するスライス位置に関して前記被検体のスライス画像を生成する生成手段とを備えて磁気共鳴診断装置を構成した。

本発明によれば、磁気共鳴スペクトルの測定を行ったスライス範囲に対応したスライス位置についてのスライス画像が常に存在するようにすることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の第１乃至第３の実施形態について説明する。

図１は第１乃至第３の実施形態に係る磁気共鳴診断装置の構成を示す図である。この図１に示す磁気共鳴診断装置は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、ＲＦコイルユニット６ａ，６ｂ，６ｃ、送信部７、選択回路８、受信部９および計算機システム１０を具備する。

静磁場磁石１は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形をなし、静磁場磁石１の内側に配置される。傾斜磁場コイル２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３種のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイル２は、上記の３種のコイルが傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、磁場強度がＸ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って傾斜する傾斜磁場を発生する。なお、Ｚ軸方向は、例えば静磁場と同方向とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇeおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇrにそれぞれ対応される。スライス選択用傾斜磁場Ｇsは、任意に撮影断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇeは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇrは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。

被検体Ｐは、寝台４の天板４ａに載置された状態で傾斜磁場コイル２の空洞（撮影口）内に挿入される。寝台４は、寝台制御部５により駆動され、天板４ａをその長手方向（図１中における左右方向）および上下方向に移動する。通常、この長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように寝台４が設置される。

ＲＦコイルユニット６ａは、１つまたは複数のコイルを円筒状のケースに収容して構成される。ＲＦコイルユニット６ａは、傾斜磁場コイル２の内側に配置される。ＲＦコイルユニット６ａは、送信部７から高周波パルス（ＲＦパルス）の供給を受けて、高周波磁場を発生する。

ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃは、天板４ａ上に載置されたり、天板４ａに内蔵されたり、あるいは被検体Ｐに装着される。そして撮影時には、被検体Ｐとともに傾斜磁場コイル２の空洞内に挿入される。ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃとしては、アレイコイルが利用される。すなわちＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃは、それぞれ複数の要素コイルを備える。ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃに備えられた要素コイルはそれぞれ、被検体Ｐから放射される磁気共鳴信号を受信する。要素コイルのそれぞれの出力信号は、個別に選択回路８に入力される。受信用のＲＦコイルユニットは、ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃに限らず、様々なタイプのものが任意に装着可能である。また受信用のＲＦコイルユニットは、１つまたは３つ以上が装着されても良い。

送信部７は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部および高周波電力増幅部を有している。発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波信号を発生する。位相選択部は、上記高周波信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力された高周波信号の周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変調部から出力された高周波信号の振幅を例えばシンク関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力された高周波信号を増幅する。そしてこれらの各部の動作の結果として送信部７は、ラーモア周波数に対応するＲＦパルスをＲＦコイルユニット６ａに供給する。

選択回路８は、ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃから出力される多数の磁気共鳴信号のうちのいくつかを選択する。そして選択回路８は、選択した磁気共鳴信号を受信部９へ与える。どのチャネルを選択するかは、計算機システム１０から指示される。

受信部９は、前段増幅器、位相検波器およびアナログディジタル変換器を有する処理系を複数チャネル備えている。これら複数チャネルの処理系へは、選択回路８が選択する磁気共鳴信号がそれぞれ入力される。前段増幅器は、磁気共鳴信号を増幅する。位相検波器は、前置増幅器から出力される磁気共鳴信号の位相を検波する。アナログディジタル変換器は、位相検波器から出力される信号をディジタル信号に変換する。受信部９は、各処理系により得られるディジタル信号をそれぞれ出力する。

計算機システム１０は、インタフェース部１１、データ収集部１２、再構成部１３、記憶部１４、表示部１５、入力部１６および制御部１７を有している。

インタフェース部１１には、傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、受信部９および選択回路８等が接続される。インタフェース部１１は、これらの接続された各部と計算機システム１０との間で授受される信号の入出力を行う。

データ収集部１２は、受信部９から出力されるディジタル信号を収集する。データ収集部１２は、収集したディジタル信号、すなわち磁気共鳴信号データを、記憶部１４に格納する。

再構成部１３は、記憶部１４に記憶された磁気共鳴信号データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成を実行し、被検体Ｐ内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを求める。

記憶部１４は、磁気共鳴信号データと、スペクトラムデータあるいは画像データとを、患者毎に記憶する。

表示部１５は、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を制御部１７の制御の下に表示する。表示部１５としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。

入力部１６は、オペレータからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部１６としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。

制御部１７は、ＣＰＵやメモリ等を有しており、本実施形態の磁気共鳴診断装置を総括的に制御する。制御部１７は、マルチスライス撮像における撮像範囲を考慮してＭＲＳ用のスライス範囲を決定する機能、あるいはＭＲＳ用のスライス範囲を考慮してスライス画像を撮像するスライス位置を決定する機能の少なくともいずれか一方を備える。さらに制御部１７は、互いに対応するスライス位置およびスライス範囲についてのスライス画像およびＭＲＳ測定結果を関連付けて表す画像を生成する機能を備える。

以上のように、第１乃至第３の実施形態に係る磁気共鳴診断装置は、共通の構成を有する。そして各実施形態の相違は、制御部１７による処理の違いに伴う磁気共鳴診断装置の動作の違いにある。以下、各実施形態に係る磁気共鳴診断装置の動作について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図２は第１の実施形態における制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳａ１において制御部１７は、ＭＲＩによるマルチスライス撮像を行うように各部を制御する。このマルチスライス撮像は、周知の手順により行われ、最終的には複数枚のスライス画像が再構成部１３により生成される。

ステップＳａ２において制御部１７は、スライス面内でのＭＲＳ測定を行う範囲（以下、ＭＲＳ測定範囲と称する）を決定する。具体的には制御部１７は、マルチスライス撮像により得られたスライス画像の１枚を表示部１５に表示させる。図３はここで表示部１５に表示させるスライス画像２１の一例を示す図である。マルチスライス撮像により得られた複数のスライス画像のいずれを表示の対象とするかは、例えば予め定められた条件に基づいて決めたり、ユーザにより選択させたりすることができる。ユーザは入力部１６を操作して、例えば図３に示すような範囲２２を指定する。そうすると制御部１７は、その指定された範囲をＭＲＳ範囲として決定する。

ステップＳａ３において制御部１７は、ユーザにより指定されるＭＲＳ測定のスライス範囲（以下、指定スライス範囲と称する）を判定する。具体的には制御部１７は、マルチスライス撮像における撮像範囲の指定を受け付ける際に使用した画像を表示部１５に表示させる。図４はここで表示部１５に表示させる画像３１の一例を示す図である。ユーザは入力部１６を操作して、例えば図４に示すような範囲３２を指定する。そうすると制御部１７は、その指定された範囲を指定スライス範囲とする。

なお、図３において破線で示す枠線２３および図４に破線で示す枠線３３は、ＭＲＳのためにＭＲ信号の収集を行う領域（以下、ＭＲＳ撮像領域と称する）を表す。図３において破線で示すグリッド線２４および図４に破線で示すグリッド線３４は、ＭＲＳ用のボクセルの境界を表す。ＭＲＳ撮像範囲は、ユーザにより指定される縦方向，横方向，奥行き方向のぞれぞれについてのボクセルの数と１つのボクセルの大きさとに基づいて決定される。なお奥行き方向は、マルチスライス撮像におけるスライス方向と同じ方向である。ボクセルの奥行き方向の幅は、マルチスライス撮像におけるスライスの中心間隔の整数倍に定められる。

ステップＳａ４において制御部１７は、指定スライス範囲に含まれるボクセルのそれぞれの奥行き方向の中心の位置（以下、ボクセル中心位置と称する）がマルチスライス撮像におけるスライス位置のいずれかに一致するように指定スライス範囲を移動させる。ただし、指定スライス範囲の移動量は最小限に抑えるようにする。例えば、奥行き方向に並んだボクセルのうちの指定スライス範囲の両端に位置する２つのボクセルから、マルチスライス撮像の撮像範囲の端部に近いほうのボクセルを選択し、この選択したボクセルの中心位置を最寄りのスライス位置に一致させるように指定スライス範囲を移動させる。なお、各ボクセルの中心位置が最寄りのスライス位置に一致しているならば、制御部１７は指定スライス範囲をそのままの位置とする。かくして、指定スライス範囲に含まれるボクセルの中心位置とスライス位置のいずれかとが図４に示すように一致するようになる。なお図４において符号３５を付して示した枠は、マルチスライス撮像におけるスライス位置の一例を表している。

ステップＳａ５において制御部１７は、ステップＳａ４において移動させたのちの指定スライス位置をＭＲＳ測定のスライス範囲に決定する。

ステップＳａ６およびステップＳａ７において制御部１７は、スライス範囲の変更が指定されるか、あるいはＭＲＳの実行が指示されるのを待ち受ける。もし、変更を指示する操作が入力部１６にて行われたならば、制御部１７はステップＳａ３乃至ステップＳａ５を再度行って、その変更指示に応じてスライス範囲を決定し直す。そしてＭＲＳの実行を指示する操作が入力部１６にて行われたならば、制御部１７はステップＳａ７からステップＳａ８へ進む。

ステップＳａ８において制御部１７は、ＭＲスペクトルを収集する。すなわち制御部１７は、ステップＳａ２で決定したＭＲＳ範囲とステップＳａ５で決定したスライス範囲とにより定まる領域に含まれるボクセルのそれぞれに関してＭＲスペクトルを測定するように各部を制御する。ＭＲスペクトルの測定は、周知の手順により行われ、最終的には再構成部１３によりＭＲスペクトルが求められる。

ステップＳａ９において制御部１７は、例えば図５に示すように、ステップＳａ１で得られたスライス画像４１と、ステップＳａ８で得られたＭＲスペクトルを表したＭＲＳ画像４２とを並べた参照用画像４０を表示部１５に表示させる。前述したようにＭＲＳ用のボクセルのそれぞれのボクセル中心位置をいずれかのスライス位置に一致させているために、ＭＲＳ画像のそれぞれに関して、スライス方向についての同一位置のスライス画像が必ず有るので、制御部１７はそれらの画像を選択する。なお画像４１には、ステップＳａ２で決定したＭＲＳ範囲を表す枠４３を重畳して表している。図５の例では、１スライスにおいて１６個のボクセルがＭＲＳ範囲に含まれていることが分かる。画像４２は、これら１６個のボクセルのそれぞれに関して測定されたＭＲスペクトルを表した１６個のグラフをボクセルの配列と同じ配列で配置して表したものである。

かくしてユーザは、図５に示す参照用画像を参照することにより、スライス方向についての同一位置に関するスライス画像およびＭＲＳ画像を比較参照することができ、効率的な診断を行うことが可能である。

（第２の実施形態）
図６は第２の実施形態における制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳｂ１において制御部１７は、あるスライス面内でのＭＲＳ範囲を決定する。具体的には制御部１７は、位置決め用に撮像されたスライス画像上で、前記第１の実施形態におけるステップＳａ２と同様にしてＭＲＳ範囲を決定する。

ステップＳｂ２において制御部１７は、前記第１の実施形態におけるステップＳａ３と同様にして指定スライス範囲を判定する。

ステップＳｂ３において制御部１７は、ステップＳｂ２において判定した指定スライス位置をそのままＭＲＳ測定のスライス範囲に決定する。

ステップＳｂ４において制御部１７は、ＭＲスペクトルを収集する。すなわち制御部１７は、ステップＳｂ１で決定したＭＲＳ範囲とステップＳｂ３で決定したスライス範囲とにより定まる領域に含まれるボクセルのそれぞれに関して、ＭＲスペクトルを測定する。

ステップＳｂ５において制御部１７は、指定スライス範囲に含まれるボクセルのそれぞれのボクセル中心位置をスライス位置に決定する。指定スライス範囲内での奥行き方向のボクセルが１つのみであれば、１つのスライス位置が決定される。指定スライス範囲での奥行き方向に複数のボクセルが並んでいる場合には、複数のスライス位置が決定されることになる。

ステップＳｂ６において制御部１７は、ステップＳｂ５において決定したスライス位置に関するスライス画像をＭＲＩにより撮像する。このとき、ステップＳｂ５において決定したスライス位置とは異なるスライス位置に関するスライス画像も撮像するようにしても良い。

ステップＳｂ７において制御部１７は、例えば図５に示すように、ステップＳｂ６で得られたスライス画像４１と、ステップＳｂ４で得られたＭＲスペクトルを表したＭＲＳ画像４２とを並べた参照用画像４０を表示部１５に表示させる。前述したようにＭＲＳ用のボクセルのそれぞれのボクセル中心位置に一致させてスライス位置を決定しているために、ＭＲＳ画像のそれぞれに関して、スライス方向についての同一位置のスライス画像が必ず有るので、制御部１７はそれらの画像を選択する。

かくしてユーザは、図５に示す画像を参照することにより、スライス方向についての同一位置に関するスライス画像およびＭＲＳ画像を比較参照することができ、効率的な診断を行うことが可能である。

（第３の実施形態）
図７は第３の実施形態における制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳｃ１において制御部１７は、ＭＲＩによるマルチスライス撮像を行う。このマルチスライス撮像は、周知の手順により行うことができる。

ステップＳｃ２において制御部１７は、ＭＲＳ測定範囲を前記第１の実施形態におけるステップＳａ２と同様にして決定する。

ステップＳｃ３において制御部１７は、指定スライス範囲を前記第１の実施形態におけるステップＳａ３と同様にして判定する。

ステップＳｃ４において制御部１７は、指定スライス範囲のうちでマルチスライス撮像の撮像範囲に重複する範囲のみをＭＲＳ測定のスライス範囲に決定する。

ステップＳｃ５およびステップＳｃ６において制御部１７は、スライス範囲の変更が指定されるか、あるいはＭＲＳの実行が指示されるのを待ち受ける。もし、変更を指示する操作が入力部１６にて行われたならば、制御部１７はステップＳｃ３およびステップＳｃ４を再度行って、その変更指示に応じてスライス範囲を決定し直す。そしてＭＲＳの実行を指示する操作が入力部１６にて行われたならば、制御部１７はステップＳｃ６からステップＳｃ７へ進む。

ステップＳｃ７において制御部１７は、ＭＲスペクトルを収集する。すなわち制御部１７は、ステップＳｃ２で決定したＭＲＳ範囲とステップＳｃ４で決定したスライス範囲とにより定まる領域に含まれるボクセルのそれぞれに関して、ＭＲスペクトルを測定する。

ステップＳｃ８において制御部１７は、例えば図５に示すように、ステップＳｃ１で得られたスライス画像４１と、ステップＳｃ７で得られたＭＲスペクトルを表したＭＲＳ画像４２とを並べた参照用画像を表示部１５に表示させる。ただし、第１および第２の実施形態と異なり、ここではＭＲＳ用のボクセルのそれぞれのボクセル中心位置とスライス位置とを無関係に決定している。そこで制御部１７は、ＭＲＳ画像４２に対応するボクセルのボクセル中心位置に最寄りのスライス位置に関するスライス画像を選択して表示させる。従って、スライス画像４１とＭＲＳ画像４２とではスライス方向の位置がずれることがあるが、ＭＲＳ測定のスライス範囲を撮像範囲に重複する範囲に制限しているから、上記のずれ量はマルチスライス撮像におけるスライス中心間の距離の１／２以下に抑えられる。

かくしてユーザは、図５に示す参照用画像を参照することにより、スライス方向についてのほぼ同一位置に関するスライス画像およびＭＲＳ画像を比較参照することができ、効率的な診断を行うことが可能である。

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

第１または第２の実施形態では、ボクセルの位置とスライス画像の位置とは、例えばそれぞれの端部位置などのような中心位置以外の位置を一致させるようにしても良い。

スライス範囲は、ユーザの指定に拠らずに自動的に決定しても良い。例えば、マルチスライス撮像の撮像範囲に対して一定の割合の範囲をスライス範囲として決定するようにすれば良い。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１乃至第３の実施形態に係る磁気共鳴診断装置の構成を示す図。 図１に示す制御部１７の第１の実施形態における処理手順を示すフローチャート。 ＭＲＳ測定範囲を決定するために図１中の表示部１５にて表示するスライス画像２１の一例を示す図。 指定スライス範囲を判定するために図１中の表示部１５にて表示する画像３１の一例を示す図。 図１中の表示部１５にて表示する参照用画像４０の一例を示す図。 図１に示す制御部１７の第２の実施形態における処理手順を示すフローチャート。 図１に示す制御部１７の第３の実施形態における処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…静磁場磁石、２…傾斜磁場コイル、３…傾斜磁場電源、４…寝台、５…寝台制御部、６ａ，６ｂ，６ｃ…ＲＦコイルユニット、７…送信部、８…選択回路、９…受信部、１０…計算機システム、１１…インタフェース部、１２…データ収集部、１３…再構成部、１４…記憶部、１５…表示部、１６…入力部、１７…制御部。

Claims (9)

1. 撮像範囲に関して被検体のマルチスライス画像を生成する手段と、
   前記撮像範囲の内側にスペクトロスコピー用のスライス範囲を決定する決定手段と、
   前記スライス範囲の上に設定されるボクセルに関して前記被検体の磁気共鳴スペクトルを測定する手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴診断装置。
2. 前記決定手段は、前記スライス範囲に含まれるボクセルの位置が前記マルチスライス画像のスライス位置に一致するように前記スライス範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴診断装置。
3. 前記決定手段は、前記スライス範囲に含まれるボクセルの中心位置が前記マルチスライス画像のスライス中心位置に一致するように前記スライス範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴診断装置。
4. 前記決定手段は、上記条件の範囲内でユーザの指示に応じて前記スライス範囲を決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気共鳴診断装置。
5. 前記マルチスライス画像に含まれる１つのスライス画像と、このスライス画像の位置に最も近い位置のボクセルに関して測定された前記磁気共鳴スペクトルとを関連付けて表す画像を生成する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴診断装置。
6. 前記マルチスライス画像に含まれる１つのスライス画像と、このスライス画像の中心位置に最も近い中心位置を持つボクセルに関して測定された前記磁気共鳴スペクトルとを関連付けて表す画像を生成する手段をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴診断装置。
7. スペクトロスコピー用のスライス範囲を決定する決定手段と、
   前記スライス範囲の上に設定されるボクセルに関して被検体の磁気共鳴スペクトルを測定する手段と、
   前記ボクセルの位置と一致するスライス位置に関して前記被検体のスライス画像を生成する生成手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴診断装置。
8. 前記生成手段は、前記ボクセルの中心位置と一致するスライス中心位置のスライス画像を生成することを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴診断装置。
9. 前記磁気共鳴スペクトルと前記スライス画像とを関連付けて表す画像を生成する手段をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴診断装置。

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