JP2008148806A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic resonance imaging apparatus improving an examination efficiency by adjusting a displacement of an imaging area due to respiratory movement within a prescribed range, improving an acquisition efficiency of MRI signals and shortening an imaging time, and providing high image-quality MRI images by reducing the artifact due to the respiratory movement. <P>SOLUTION: This MRI apparatus has a respiratory movement adjusting device 115 to adjust the displacement of the imaging area due to the respiratory movement of a subject 101 within the prescribed range. The respiratory movement adjusting device 115 consists of a respiratory movement adjusting belt 115a having an air layer for taking air in/out, closely sticking to the imaging area of the subject 101 and adjusting the displacement of the imaging area, a pump 115b for taking a necessary amount of air into/out from the respiratory movement adjusting belt 115a, and an air diffusion tube 115c diffusing the air between the pump 115b and the respiratory movement adjusting belt 115a. This MRI apparatus adjusts the displacement of the imaging area due to the respiratory movement of the subject 101 by the respiratory movement adjusting belt 115a, monitors the adjusted displacement with navigator echoes and, when the displacement of the imaging area becomes a preset displacement, starts the imaging. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置に係り、特に被検者の呼吸動を所定の範囲に調整する手段を備えて検査効率の向上および呼吸動による体動アーチファクトの低減に好適な磁気共鳴イメージング装置に関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus, and more particularly, to a magnetic resonance imaging apparatus suitable for improving examination efficiency and reducing body movement artifacts due to a means for adjusting the respiratory motion of a subject to a predetermined range. .

核磁気共鳴(NMR)現象を利用して被検体を構成する主要物質プロトンの体内における密度分布や、被検体内における核スピンの緩和時間の空間分布から人体の断層画像を得る磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置と記す場合がある)は広く医療機関で使用されている。   A magnetic resonance imaging system that uses the nuclear magnetic resonance (NMR) phenomenon to obtain tomographic images of the human body from the density distribution in the body of the main substance protons that make up the subject and the spatial distribution of the relaxation time of nuclear spins in the subject ( Hereinafter, it may be referred to as an MRI apparatus) is widely used in medical institutions.

このMRI装置は、コントラスト分解能に優れていること、電離放射線を使用しないため無侵襲と考えられること、得られる画像が骨や空気による影響を受けにくいこと、流体の挙動に敏感であるため血管系疾患や脊髄領域の診断にも有効であること等の特長を有している。   This MRI device has excellent contrast resolution, is considered non-invasive because it does not use ionizing radiation, the images obtained are less susceptible to bone and air, and is sensitive to fluid behavior, so it is vascular It has features such as being effective for diagnosis of diseases and spinal cord regions.

上記の特長を有するMRI装置は、近年のハードウェアの進歩と共に、高速撮像法の開発により、心臓領域においてMRIを用いた診断、すなわち、心臓MRIが臨床現場で普及し始めており、心機能解析、バイアビリティ検査、冠動脈撮影などが行われている。
この心臓MRIでは、心拍動の他に呼吸動による体動アーチファクトが問題で、特に高空間分解能を必要とする冠動脈撮影では、呼吸動の影響が顕著である。
The MRI apparatus having the above features has been developed with the development of high-speed imaging methods along with recent advances in hardware, and diagnosis using the MRI in the heart region, that is, cardiac MRI has begun to spread in clinical settings, cardiac function analysis, Viability testing, coronary angiography, etc. are performed.
In this cardiac MRI, there is a problem of body motion artifacts due to respiratory motion in addition to heartbeat, and the influence of respiratory motion is significant particularly in coronary angiography that requires high spatial resolution.

前記体動アーチファクトは、画像化されるべき領域の位置が励起された時と、信号を計測する時とで変化することに起因して発生するもので、前記呼吸動による体動アーチファクトを低減する方法として、呼吸の時相に合わせた同期撮像法(呼吸ゲーティング撮像法)がある。
この方法では、被検体の腹壁や胸壁に取り付けた呼吸センサーによって呼吸動をモニターし、特定の呼吸時相に撮影のトリガーをセットしてデータの収集を行う。これにより、呼吸動の変位の少ない時相にデータが収集され体動アーチファクトが低減される。
The body motion artifact is caused by a change between when the position of an area to be imaged is excited and when a signal is measured, and reduces the body motion artifact due to the respiratory motion. As a method, there is a synchronous imaging method (respiration gating imaging method) in accordance with the time phase of respiration.
In this method, respiratory motion is monitored by a respiratory sensor attached to the abdominal wall or chest wall of a subject, and data is collected by setting an imaging trigger at a specific respiratory phase. As a result, data is collected in a time phase where the displacement of respiratory motion is small, and body motion artifacts are reduced.

このように、外部呼吸センサーを用いて呼吸動をモニターしているが、さらに前記画像化されるべき領域の位置と励起された領域の位置との偏差を小さくして心拍動および呼吸動によるアーチファクトを低減する方法として、付加的なエコーであるナビゲーターエコーを用いて呼吸動をモニターする方法が非特許文献1に開示されている。   As described above, although the respiratory motion is monitored using the external respiratory sensor, the deviation between the position of the region to be imaged and the position of the excited region is further reduced to reduce artifacts caused by heartbeat and respiratory motion. Non-Patent Document 1 discloses a method for monitoring respiratory motion using navigator echo, which is an additional echo, as a method for reducing the above.

これは、心電同期併用でナビゲーターエコーを用いた呼吸ゲーティング撮影法で、心電波を検出後、この心電波の所定の位相から所定の時間のディレイタイムを設定し、このディレイタイムによりナビゲーターシーケンスを実行するものである。このナビゲーターシーケンスとは、モニターしたい着目部位(例えば横隔膜など)を局所的に励起し、位相エンコード傾斜磁場を付加しないで前記局所励起領域からのエコー信号、すなわちナビゲーターエコーを取得して呼吸ゲーティング撮影を実行するシーケンスである。   This is a breathing gating method using navigator echo in combination with electrocardiogram synchronization. After detecting the electrocardiogram, a delay time of a predetermined time is set from the predetermined phase of the electrocardiogram, and the navigator sequence is determined by this delay time. Is to execute. This navigator sequence excites a region of interest (e.g., the diaphragm) to be monitored locally, acquires an echo signal from the local excitation region without adding a phase encoding gradient magnetic field, i.e., a navigator echo, and performs respiratory gating imaging. Is a sequence for executing

前記ナビゲーターエコーにより着目部位の呼吸動による変位を取得し、MRI画像用データを計測するための本計測シーケンスを実行する。
この場合、前記取得した呼吸動による変位が予め設定した狭いウインドウ幅内にある場合のMRI信号のみを取得し、該ウインドウ外のMRI信号は破棄する。このような本計測データの取得制御を繰り返し、画像再構成に必要なデータ取得が完了したら終了する。
A displacement due to respiratory motion of the region of interest is acquired by the navigator echo, and a main measurement sequence for measuring MRI image data is executed.
In this case, only the MRI signal when the displacement due to the acquired respiratory motion is within a preset narrow window width is acquired, and the MRI signal outside the window is discarded. Such acquisition control of the main measurement data is repeated, and the process ends when data acquisition necessary for image reconstruction is completed.

この手法により、ほぼ同じ変位においてデータを取得することで呼吸動による体動の影響が大きく低減された画像が得られる。しかし、破棄するデータが多いため、撮影時間が延長する。   By this method, by acquiring data at substantially the same displacement, an image in which the influence of body motion due to respiratory motion is greatly reduced can be obtained. However, since there is a lot of data to be discarded, the shooting time is extended.

これは、前記予め設定したウインドウ幅が狭いことによるもので、該ウインドウ幅を広くすれば破棄するデータが少なくなって撮影時間の短縮が可能となり、このためには被検者の呼吸動を極力抑える必要がある。   This is because the preset window width is narrow, and if the window width is widened, data to be discarded is reduced and the imaging time can be shortened. For this purpose, the respiratory motion of the subject is minimized. It is necessary to suppress.

前記被検者の呼吸動を抑える方法として、胸部や腹部を帯状の布などで固定する手法が非特許文献2に開示されている。
これは、ベルトと呼ばれる腹帯を被検者の腹部や胸部に巻きつけて圧迫し、物理的に呼吸動を抑制する手法である。
Navigator Echoes in Cardiac Magnetic Resonance;David Firmin and Jenny Keegan, Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance, 3(3),183-193(2001) 4D Whole Heart Imagingの初期検討:大田吉則 他6名、日本放射線技術学会 第62回総会学術大会予稿集 375, p.188
Non-patent document 2 discloses a technique for fixing the chest and abdomen with a belt-like cloth as a method for suppressing the subject's respiratory movement.
This is a technique for physically suppressing respiratory movement by wrapping and compressing an abdominal band called a belt around the abdomen or chest of a subject.
Navigator Echoes in Cardiac Magnetic Resonance; David Firmin and Jenny Keegan, Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance, 3 (3), 183-193 (2001) Initial study of 4D Whole Heart Imaging: Yoshinori Ota and 6 others, Proceedings of the 62nd Annual Conference of the Radiological Society of Japan 375, p.188

前記非特許文献2の手段により、ベルトによって適切な程度に呼吸動を抑制することができれば、MRI信号の取得効率が上がり、撮影時間が短縮されて検査効率も向上する。   If the means of Non-Patent Document 2 can suppress respiratory motion to an appropriate level by the belt, the MRI signal acquisition efficiency is increased, the imaging time is shortened, and the examination efficiency is also improved.

しかし、呼吸動の抑制具合を確認しながら巻きつけることは困難であり、また前記ベルトによって呼吸動がどの程度抑制されているか不明確である。
また、人手でベルトを被検者に巻きつけるため、巻きつける強度によって呼吸動の範囲が異なり、画質にもばらつきが生じ、逆に、同じ強度で巻きつけても被検者によって呼吸動による変動を同じレベルで抑制できない。
However, it is difficult to wind while confirming the degree of suppression of respiratory motion, and it is unclear how much respiratory motion is suppressed by the belt.
In addition, because the belt is wrapped around the subject manually, the range of respiratory motion varies depending on the strength of the belt, and the image quality also varies. Cannot be suppressed at the same level.

このように、前記非特許文献2による手段では呼吸動による変位を安定にすることができないので、最適な状態での撮影は困難である。
仮に呼吸動が抑制できないことが判明し、抑制状態を調整するためには、撮影停止中に操作者がベルトを巻きなおす必要があり、検査効率が悪い。
As described above, the means according to Non-Patent Document 2 cannot stabilize the displacement due to the respiratory motion, so that it is difficult to photograph in the optimum state.
If it becomes clear that respiratory motion cannot be suppressed and the suppression state is adjusted, it is necessary for the operator to rewind the belt while the imaging is stopped, and the inspection efficiency is poor.

したがって、前記非特許文献2に開示されているベルトを用いて被検者の呼吸による変動を物理的に抑制する手法は、圧迫の強度、圧迫による実際の呼吸動抑制度合いなどが定量的に分からないので、常に最適な呼吸動抑制の状態で撮影することは困難となり、撮影結果にばらつきが生じる。   Therefore, the method of physically suppressing fluctuation due to breathing of the subject using the belt disclosed in Non-Patent Document 2 is a quantitative determination of the strength of compression, the actual degree of respiratory movement suppression due to compression, and the like. Therefore, it is difficult to always take an image in the state of optimal respiratory motion suppression, and the imaging results vary.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、呼吸動による撮影領域の変位を所定範囲に調整することによってMRI信号の取得効率を上げて撮影時間を短縮し、検査効率の向上を図ることおよび呼吸動によるアーチファクトを低減して高画質のMRI画像を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and by adjusting the displacement of the imaging region due to respiratory motion to a predetermined range, the MRI signal acquisition efficiency is increased, the imaging time is shortened, and the examination efficiency is improved. The purpose is to obtain high-quality MRI images by reducing artifacts due to imaging and respiratory motion.

上記の目的を達成するため、本発明の磁気共鳴イメージング装置は以下のように構成される。すなわち、ほぼ均一な静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場領域内に傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、被検者に核磁気共鳴を起させるための高周波磁場を発生する高周波磁場発生手段と、前記被検者からの核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記核磁気共鳴信号を処理して画像を生成する信号処理手段と、この信号処理手段により得られた画像を表示する表示手段と、前記被検者を載置するベッドと、このベッドを移動制御するベッド移動制御手段と、前記画像を撮像するための操作を行なう操作手段と、この操作手段の操作信号に対応して上記各手段を制御する制御手段と、前記被検者の呼吸動を抑制する呼吸動抑制手段とを備え、この呼吸動抑制手段で被検者の呼吸動を抑制して撮影する磁気共鳴イメージング装置であって、前記呼吸動抑制手段は、前記被検者の呼吸動による撮影領域の変位を所定の範囲に調整する呼吸動調整手段を備えて構成される。   In order to achieve the above object, the magnetic resonance imaging apparatus of the present invention is configured as follows. That is, a static magnetic field generating means for generating a substantially uniform static magnetic field, a gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field in the static magnetic field region, and a high frequency magnetic field for causing nuclear magnetic resonance in the subject are generated. High-frequency magnetic field generating means, receiving means for receiving a nuclear magnetic resonance signal from the subject, signal processing means for processing the nuclear magnetic resonance signal to generate an image, and an image obtained by the signal processing means Display means for displaying the bed, a bed on which the subject is placed, bed movement control means for controlling movement of the bed, operation means for performing an operation for taking the image, and an operation signal of the operation means The control means for controlling each of the means corresponding to the above and the respiratory motion suppression means for suppressing the respiratory motion of the subject, and taking an image while suppressing the respiratory motion of the subject by the respiratory motion suppression means Magnetic resonance imaging equipment A is, the respiratory motion suppression device is configured with a respiratory motion adjusting means for adjusting the displacement of the imaging region by respiratory motion of the subject in a predetermined range.

前記呼吸動調整手段は、空気を出し入れする空気層を有し被検者の撮影領域に密着して該撮影領域を圧迫する圧迫手段と、この圧迫手段の空気層の空気圧を調整する空気圧調整手段とを備えて前記被検者の呼吸動による撮影領域の変位を所定の範囲に調整する。   The breathing motion adjusting means has an air layer for taking in and out air, a pressing means for pressing the imaging area in close contact with the imaging area of the subject, and an air pressure adjusting means for adjusting the air pressure of the air layer of the pressing means The displacement of the imaging region due to the respiratory motion of the subject is adjusted to a predetermined range.

前記呼吸動調整手段で調整された前記被検者の撮影領域の変位が予め設定した変位になったことを判断する第1の変位判断手段と、この第1の変位判断手段により撮影を開始する第1の撮影開始手段とをさらに前記制御手段に備え、前記撮影開始手段により撮影を開始する。   First displacement determination means for determining that the displacement of the imaging region of the subject adjusted by the respiratory motion adjustment means has become a preset displacement, and imaging is started by the first displacement determination means The first photographing start means is further included in the control means, and photographing is started by the photographing start means.

さらに、前記高周波磁場発生手段で撮影領域を局所的に励起してナビゲータエコーを取得するナビゲータエコー取得手段と、この取得したナビゲーターエコーを基にして前記呼吸動調整手段で調整された呼吸動による撮影領域の変位を算出する変位算出手段とを備え、この変位算出手段で算出した変位を前記第1の変位判断手段に用いる。   Furthermore, navigator echo acquisition means for locally exciting an imaging region by the high-frequency magnetic field generation means to acquire navigator echo, and imaging by respiratory motion adjusted by the respiratory motion adjustment means based on the acquired navigator echo Displacement calculating means for calculating the displacement of the region, and the displacement calculated by the displacement calculating means is used as the first displacement determining means.

前記変位算出手段は、時間と呼吸動による撮影領域の変位との関係である呼吸動変位特性を算出する手段であって、前記第1の変位判断手段は、前記変位算出手段で算出した呼吸動変位特性を用いて前記空気層に空気を入れる前の呼吸動による変位の振幅と空気を入れた後の呼吸動による変位の振幅との比を算出する第1の呼吸動振幅比算出手段と、前記振幅の比の所定値を設定する第1の呼吸動振幅比設定手段と、前記呼吸動振幅比算出手段で算出した振幅比と前記呼吸動振幅比設定手段で設定した振幅比の所定値とを比較する第1の呼吸動振幅比比較手段と、この第1の呼吸動振幅比比較手段での比較結果により前記空気層への空気の注入の継続の可否を判断する第1の空気注入判断手段とを備えた。   The displacement calculating means is means for calculating a respiratory motion displacement characteristic that is a relationship between time and displacement of the imaging region due to respiratory motion, and the first displacement determining means is the respiratory motion calculated by the displacement calculating means. First respiratory motion amplitude ratio calculating means for calculating a ratio between the amplitude of the displacement due to the respiratory motion before putting air into the air layer and the amplitude of the displacement due to the respiratory motion after putting air using the displacement characteristics; A first respiratory motion amplitude ratio setting means for setting a predetermined value of the amplitude ratio; an amplitude ratio calculated by the respiratory motion amplitude ratio calculation means; and a predetermined value of the amplitude ratio set by the respiratory motion amplitude ratio setting means; A first respiratory motion amplitude ratio comparing means for comparing the first respiratory motion amplitude ratio comparing means, and a first air injection determination for determining whether or not to continue air injection into the air layer based on a comparison result of the first respiratory motion amplitude ratio comparing means Means.

前記受信手段による核磁気共鳴信号の取得範囲である前記呼吸動変位特性の変位がほぼ一定となるゲートウインドウ幅を設定する第1のゲートウィンドウ幅設定手段をさらに備え、前記第1の呼吸動振幅比算出手段で算出した振幅比が前記設定した所定の振幅比になったことを検出して前記ナビゲータエコー信号に同期して呼吸ゲーティング撮影を行う。   A first gate window width setting unit configured to set a gate window width at which a displacement of the respiratory motion displacement characteristic that is an acquisition range of the nuclear magnetic resonance signal by the reception unit is substantially constant; and the first respiratory motion amplitude Respiration gating imaging is performed in synchronization with the navigator echo signal by detecting that the amplitude ratio calculated by the ratio calculation means has become the predetermined amplitude ratio that has been set.

前記呼吸ゲーティング撮影において、前記ナビケータエコー信号に同期して前記呼吸動による変位が所定値に達したことを検出し、この検出信号により自動で前記第1のゲートウインドウ幅を調整する手段をさらに備えた。   In the respiratory gating imaging, means for detecting that the displacement due to the respiratory motion has reached a predetermined value in synchronization with the navigator echo signal, and automatically adjusting the first gate window width based on the detection signal Further provided.

前記呼吸動調整手段は、複数の撮影領域に対応する複数の呼吸動調整手段を備えて、前記ベッドを空間的に異なる前記複数の撮影領域に移動させて撮影するたマルチステーション撮影またはムービング・ベッド撮影を行う。   The respiratory motion adjusting means includes a plurality of respiratory motion adjusting means corresponding to a plurality of imaging regions, and the multi-station imaging or moving bed is used for imaging by moving the bed to the plurality of spatially different imaging regions. Take a picture.

前記マルチステーション撮影またはムービング・ベッド撮影は、以下の手段を備えて構成される。
(1)前記複数の呼吸動調整手段は、空気を出し入れする空気層を有し被検者の前記複数の撮影領域に密着して該撮影領域を圧迫する複数の圧迫手段と、これらの圧迫手段の空気層の空気圧を調整する空気圧調整手段とを備えた。
The multi-station shooting or moving bed shooting is configured to include the following means.
(1) The plurality of respiratory motion adjusting means includes a plurality of compression means having an air layer through which air is taken in and out, in close contact with the plurality of imaging areas of the subject, and compressing the imaging areas, and these compression means Air pressure adjusting means for adjusting the air pressure of the air layer.

(2)前記複数の呼吸動調整手段のうちの最初に撮影を行う撮影領域に対応する呼吸動調整手段で調整された前記被検者の呼吸動による変位が予め設定した変位になったことを判断する第2の変位判断手段と、この第2の変位判断手段により撮影を開始する第2の撮影開始手段とをさらに前記制御手段に備えた。   (2) The displacement due to the respiratory motion of the subject adjusted by the respiratory motion adjustment unit corresponding to the imaging region to be imaged first among the plurality of respiratory motion adjustment units is a preset displacement. The control means further includes a second displacement determining means for determining and a second imaging start means for starting imaging by the second displacement determining means.

(3)前記高周波磁場発生手段で前記複数の撮影領域を局所的に励起して複数のナビゲータエコーを取得する複数ナビゲータエコー取得手段と、この取得した複数のナビゲーターエコーを基にして前記複数の撮影領域の変位を算出する複数変位算出手段とをさらに備え、この複数変位算出手段で算出した複数の変位のうちの最初に撮影を行う撮影領域の変位を前記第2の変位判断手段に用いる。   (3) A plurality of navigator echo acquisition means for locally exciting the plurality of imaging regions by the high-frequency magnetic field generating means to acquire a plurality of navigator echoes, and the plurality of imaging based on the acquired plurality of navigator echoes A plurality of displacement calculating means for calculating the displacement of the area is further provided, and the displacement of the imaging area in which imaging is first performed among the plurality of displacements calculated by the multiple displacement calculating means is used as the second displacement determining means.

(4)前記複数変位算出手段は、時間と呼吸動による撮影領域の変位との関係である前記複数の撮影領域の呼吸動変位特性を算出する手段であって、前記第2の変位判断手段は、前記複数変位算出手段で算出した呼吸動変位特性を用いて前記空気層に空気を入れる前の呼吸動による変位の振幅と空気を入れた後の呼吸動による変位の振幅との比を算出する第2の呼吸動振幅比算出手段と、前記振幅の比の所定値を設定する第2の呼吸動振幅比設定手段と、前記第2の呼吸動振幅比算出手段で算出した振幅比と前記第2の呼吸動振幅比設定手段で設定した振幅比の所定値とを比較する第2の呼吸動振幅比比較手段と、この第2の呼吸動振幅比比較手段での比較結果により前記空気層への空気の注入の継続の可否を判断する第2の空気注入判断手段とを備えた。   (4) The plurality of displacement calculating means is means for calculating a respiratory motion displacement characteristic of the plurality of imaging regions, which is a relationship between time and displacement of the imaging region due to respiratory motion, and the second displacement determining means is The ratio of the displacement amplitude due to the respiratory motion before the air is introduced into the air layer and the amplitude of the displacement due to the respiratory motion after the air is introduced is calculated using the respiratory motion displacement characteristics calculated by the multiple displacement calculating means. Second respiratory motion amplitude ratio calculating means, second respiratory motion amplitude ratio setting means for setting a predetermined value of the amplitude ratio, amplitude ratio calculated by the second respiratory motion amplitude ratio calculating means, and the first The second respiratory motion amplitude ratio comparison means for comparing the predetermined value of the amplitude ratio set by the second respiratory motion amplitude ratio setting means and the comparison result of the second respiratory motion amplitude ratio comparison means to the air layer And second air injection determination means for determining whether or not to continue the air injection.

(5)前記複数の受信手段による核磁気共鳴信号の取得範囲である前記呼吸動変位特性の変位がほぼ一定となるゲートウインドウ幅を設定する第2のゲートウィンドウ幅設定手段をさらに備え、前記第2の呼吸動振幅比算出手段で算出した振幅比が前記設定した所定の振幅比になったことを検出して前記ナビゲータエコー信号に同期して呼吸ゲーティング撮影を開始する手段とを備えた。   (5) further comprising a second gate window width setting means for setting a gate window width in which the displacement of the respiratory motion displacement characteristic that is an acquisition range of nuclear magnetic resonance signals by the plurality of receiving means is substantially constant; And means for detecting that the amplitude ratio calculated by the respiratory motion amplitude ratio calculating means is equal to the predetermined amplitude ratio set and starting respiratory gating imaging in synchronization with the navigator echo signal.

(6)前記複数のナビケータエコー信号に同期して前記呼吸動による変位が所定値に達したことを検出し、この検出信号により自動で前記第2のゲートウインドウ幅を調整する手段を備えた。
(7)前記複数の呼吸動調整手段は、呼吸動の調整が必要な撮影領域における撮影時のみ該撮影領域に対応する呼吸動調整手段を選択する呼吸動調整選択手段を備え、この選択手段で選択した呼吸動調整手段で被検者の呼吸動を調整する。
(6) Detecting that the displacement due to the respiratory motion has reached a predetermined value in synchronization with the plurality of navigator echo signals, and having means for automatically adjusting the second gate window width based on the detection signal .
(7) The plurality of respiratory motion adjustment means includes a respiratory motion adjustment selection unit that selects a respiratory motion adjustment unit corresponding to the imaging region only at the time of imaging in the imaging region where the respiratory motion needs to be adjusted. The respiratory motion of the subject is adjusted by the selected respiratory motion adjusting means.

本発明によれば、空気圧による圧迫手段で被検者の呼吸動による撮影領域の変位を調整し、この調整した変位をナビゲーターエコーでモニタして前記撮影領域の変位が予め設定した変位になった時に撮影を開始するようにしたので、MRI信号の取得効率を上がり、これによって撮影時間は短縮されて検査効率は向上する。また、呼吸動による撮影領域の変位が小さく、安定して呼吸動を抑制することができるので、呼吸動による体動アーチファクトが低減した高画質の画像を取得できる。
さらに、本発明は、ナビゲーターエコーによる呼吸ゲーティング撮影、広範囲の撮影領域を撮影するマルチステーション撮影およびムービング・ベッド撮影等にも適用することによって上記と同様の効果を得ることができる。
According to the present invention, the displacement of the imaging region due to the breathing motion of the subject is adjusted by the air pressure compression means, and the adjusted displacement is monitored by the navigator echo, so that the displacement of the imaging region becomes a preset displacement. Occasionally, since the imaging is started, the acquisition efficiency of the MRI signal is increased, thereby shortening the imaging time and improving the inspection efficiency. In addition, since the displacement of the imaging region due to the respiratory motion is small and the respiratory motion can be stably suppressed, a high-quality image with reduced body motion artifacts due to the respiratory motion can be acquired.
Furthermore, the present invention can be applied to breathing gating imaging using navigator echo, multi-station imaging for capturing a wide imaging area, moving bed imaging, and the like, thereby obtaining the same effects as described above.

以下、添付図面に従って本発明の磁気共鳴イメージィング装置(MRI装置)の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符合を付け、その繰り返しの説明は省略する。
Preferred embodiments of a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments of the present invention, and the repetitive description thereof will be omitted.

図1は、ナビゲーターエコーを用いて被検者の呼吸動をモニターしながら空気圧で被検者の呼吸動を抑制する手段を備えたMRI装置の全体構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an MRI apparatus including means for suppressing respiratory movement of a subject with air pressure while monitoring the respiratory movement of the subject using navigator echo.

図1において、MRI装置は、被検者101のまわりの体軸方向に均一な静磁場を発生する静磁場磁石102と、前記被検者101に傾斜磁場を与える傾斜磁場コイル103と、この傾斜磁場コイル103に傾斜磁場電流を供給するための傾斜磁場電源104と、前記被検者101の生態組織を構成する原子の原子核にNMR(核磁気共鳴)現象を起こさせるための高周波磁場を発生するRF照射コイル105と、このRF照射コイル105に前記高周波磁場を発生させるための高周波パルスを送信する送信部106と、前記NMR現象によって放出されるエコー信号を検出するRFプローブ107及び信号検出部108と、この信号検出部108で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算等の画像処理及び各種の信号を処理する信号処理部109と、この信号処理部109で処理された再構成画像等を表示する表示部110と、前記被検者101を載置して該被検者の体軸方向(図中矢印111)に移動可能なベッド112と、このベッド112の移動を制御するベッド制御部113と、撮影シーケンス、撮影に必要なパラメータ及び撮影断面等を設定して撮影操作を行なう図示省略の操作コンソールと、この操作コンソールで設定した操作信号に基づいてシステム全体を制御する制御部114と、空気圧で前記被検者の呼吸動による撮影領域の変位量を調整するための呼吸動調整装置115とを備えて構成される。   In FIG. 1, an MRI apparatus includes a static magnetic field magnet 102 that generates a uniform static magnetic field in a body axis direction around a subject 101, a gradient magnetic field coil 103 that applies a gradient magnetic field to the subject 101, and this gradient A gradient magnetic field power source 104 for supplying a gradient magnetic field current to the magnetic field coil 103 and a high frequency magnetic field for causing an NMR (nuclear magnetic resonance) phenomenon in the atomic nucleus constituting the biological tissue of the subject 101 are generated. An RF irradiation coil 105, a transmission unit 106 that transmits a high-frequency pulse for generating the high-frequency magnetic field in the RF irradiation coil 105, an RF probe 107 and a signal detection unit 108 that detect an echo signal emitted by the NMR phenomenon And an image processing such as image reconstruction calculation using the echo signal detected by the signal detection unit 108 and a signal processing unit 109 for processing various signals, and a reconstructed image processed by the signal processing unit 109. Display unit 110 for displaying, and A bed 112 on which the examiner 101 is placed and can be moved in the body axis direction (arrow 111 in the figure) of the examinee, a bed control unit 113 for controlling the movement of the bed 112, a photographing sequence, and necessary for photographing An operation console (not shown) for performing an imaging operation by setting various parameters, an imaging section, and the like, a control unit 114 for controlling the entire system based on an operation signal set by the operation console, and breathing of the subject by air pressure And a respiratory motion adjustment device 115 for adjusting the amount of displacement of the imaging region due to motion.

前記呼吸動調整装置115(呼吸動調整手段)は、被検者に装着された呼吸動調整用ベルト115a(圧迫手段)と、この呼吸動調整用ベルト115aに所要の空気を出し入れするためのポンプ115b(空気圧調整手段)と、このポンプ115bと前記呼吸動調整用ベルト115aとの間で前記空気を供給又は排出する空気給排用チューブ115cとから成る。   The respiratory motion adjusting device 115 (respiratory motion adjusting means) includes a respiratory motion adjusting belt 115a (compression means) attached to a subject, and a pump for taking in and out necessary air to and from the respiratory motion adjusting belt 115a. 115b (air pressure adjusting means) and an air supply / discharge tube 115c for supplying or discharging the air between the pump 115b and the breathing motion adjusting belt 115a.

前記傾斜磁場コイル103は、X、Y、Zの3方向の傾斜磁場コイルで構成され、前記傾斜磁場電源104からの傾斜磁場電流が供給されて、スライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場及び読み出し傾斜磁場を発生する。   The gradient magnetic field coil 103 is composed of gradient magnetic field coils in three directions of X, Y, and Z, supplied with a gradient magnetic field current from the gradient magnetic field power supply 104, and a slice selection gradient magnetic field, a phase encoding gradient magnetic field, and a readout gradient. Generate a magnetic field.

前記傾斜磁場電源104、送信部106、信号検出部108および呼吸動調整装置115の空気圧は前記制御部114で制御される。   Air pressures of the gradient magnetic field power source 104, the transmission unit 106, the signal detection unit 108, and the respiratory motion adjustment device 115 are controlled by the control unit 114.

前記ベッド112は、被検者101の頭頂⇔足方向に移動可能で、ベッド制御部113により撮影シーケンスの実行と整合を取りつつ、被検者101を撮影部位の位置に移動させる。   The bed 112 is movable in the direction of the head and feet of the subject 101, and moves the subject 101 to the position of the imaging region while matching the execution of the imaging sequence by the bed control unit 113.

上記のように構成されたMRI装置において、現在、臨床で普及している撮影対象は被検者の主たる構成物質であるプロトンである。
このプロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和現象の空間分布を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、血管(血液、血流)などの機能を2次元もしくは3次元的に撮影する。
In the MRI apparatus configured as described above, the imaging object that is currently widely used in clinical practice is proton, which is the main constituent material of the subject.
By imaging the spatial distribution of the proton density and the relaxation state of the excited state, the shape of the human head, abdomen, limbs, etc., or the functions of blood vessels (blood, blood flow), etc. Take a dimensional shot.

前記構成のMRI装置を用いて、位相エンコード傾斜磁場により異なる位相エンコードを与え、それぞれの位相エンコードで得られるエコー信号を検出する。
位相エンコードの数は通常1枚の画像あたり128、256、512等の値が選ばれる。各エコー信号は通常128、256、512、1024個のサンプリングデータからなる時系列信号として得られ、これらのデータを2次元フーリエ変換して1枚のMR画像が作成される。
Using the MRI apparatus configured as described above, different phase encodings are given by the phase encoding gradient magnetic field, and echo signals obtained by the respective phase encodings are detected.
As the number of phase encodings, values such as 128, 256, and 512 are usually selected per image. Each echo signal is usually obtained as a time-series signal composed of 128, 256, 512, and 1024 sampling data, and one MR image is created by two-dimensional Fourier transform of these data.

次に、前記構成のMRI装置において、前記呼吸動調整装置115により被検者の呼吸動による撮影領域の変位量を調整しない場合の心臓撮影におけるナビゲーターエコーを用いた呼吸動アーチファクトの低減法について説明する。   Next, in the MRI apparatus having the above-described configuration, a description will be given of a method for reducing respiratory motion artifacts using navigator echoes in cardiac imaging when the respiratory motion adjustment device 115 does not adjust the displacement of the imaging region due to the respiratory motion of the subject. To do.

図2は、心電同期併用でナビゲーターエコーを用いた呼吸ゲーティング撮影のシーケンス図である。
このシーケンスによる撮影は、前記呼吸動調整装置115により被検者の呼吸動による撮影領域(着目部位)の変位量を調整しない場合、被検者の着目部位は呼吸動により202のように変位しており(呼吸動による着目部分の変位)、この呼吸動によるアーチファクトを低減するために、前記呼吸動信号202に所定の変位幅203を設定し、この変位幅内におけるNMR信号のみを取得して画像を再構成するものである。
FIG. 2 is a sequence diagram of respiratory gating imaging using navigator echo in combination with electrocardiogram synchronization.
In the imaging by this sequence, when the amount of displacement of the imaging region (target region) due to the respiratory motion of the subject is not adjusted by the respiratory motion adjustment device 115, the target site of the subject is displaced as 202 by the respiratory motion. In order to reduce artifacts due to this respiratory motion, a predetermined displacement width 203 is set in the respiratory motion signal 202, and only the NMR signal within this displacement width is acquired. The image is reconstructed.

具体的には、図示省略の生体のモニタ機器で被検者101の心電波の特定時相、例えばR波201を検出後、設定したディレイタイム207の後にナビゲーターシーケンス208を実行する。このナビゲーターシーケンスとは、モニターしたい着目部位(例えば横隔膜など)を局所的に励起し、位相エンコード傾斜磁場を印加しないで前記局所励起領域からのエコー信号、すなわちナビゲーターエコーを取得するシーケンスである。   Specifically, a navigator sequence 208 is executed after a set delay time 207 after detecting a specific time phase of the heart radio wave of the subject 101, for example, an R wave 201, with a biological monitor device (not shown). The navigator sequence is a sequence for locally exciting a region of interest (for example, a diaphragm) to be monitored and acquiring an echo signal from the local excitation region, that is, a navigator echo without applying a phase encoding gradient magnetic field.

前記ナビゲーターシーケンスによって取得したナビゲーターエコーにより着目部位の呼吸動による変位204を得て、前記ナビゲーターシーケンス208に続いて画像用の本計測シーケンス209を実行する。   A displacement 204 due to respiratory motion of the region of interest is obtained by the navigator echo acquired by the navigator sequence, and the main measurement sequence 209 for images is executed following the navigator sequence 208.

ここで、前記ナビゲーターシーケンス208によって得られた変位204のように、前記予め設定した狭い変位幅203から外れている場合、本計測シーケンス209によって得られたデータ214は破棄する。
同様に、次のナビゲータシーケンス210の場合の呼吸動による変位205も変位幅203から外れているので、これによる検出データ211も破棄する。
そして、次のナビゲータシーケンス212の場合の呼吸動による変位206は、変位幅203内にあるので、本計測シーケンス213によりデータ216は取得する。
このような本計測データの取得制御を繰り返し、画像再構成に必要なデータ取得が完了したら計測は終了する。
Here, when the displacement 204 deviates from the preset narrow displacement width 203 like the displacement 204 obtained by the navigator sequence 208, the data 214 obtained by the main measurement sequence 209 is discarded.
Similarly, since the displacement 205 due to the respiratory motion in the case of the next navigator sequence 210 is also out of the displacement width 203, the detection data 211 by this is also discarded.
Then, since the displacement 206 due to the respiratory motion in the next navigator sequence 212 is within the displacement width 203, the data 216 is acquired by this measurement sequence 213.
Such acquisition control of the main measurement data is repeated, and the measurement ends when the data acquisition necessary for image reconstruction is completed.

この手法により、ほぼ同じ変位においてデータを取得することで呼吸動による体動の影響が大きく低減された画像が得られるが、破棄するデータが多いため、撮影に多くの時間を要するものとなる。
これは、前記取得した呼吸動による変位が予め設定した変位幅が狭いことによるもので、該変位幅を広くすれば破棄するデータが少なくなって撮影時間の短縮が可能となるが、このためには被検者の呼吸動による変位量を小さくする必要がある。
By this method, data is acquired at substantially the same displacement to obtain an image in which the influence of body motion due to respiratory motion is greatly reduced. However, since much data is discarded, it takes a lot of time for imaging.
This is due to the fact that the displacement due to the acquired respiratory motion is narrow in advance, and if the displacement width is widened, the data to be discarded is reduced and the imaging time can be shortened. It is necessary to reduce the amount of displacement caused by the subject's respiratory motion.

本発明は、呼吸動による変位量を小さくして撮影時間の短縮を図るために、前記呼吸動調整装置115を設けたもので、以下に、前記呼吸動調整装置115により呼吸動による変位量を小さくして撮影する第1の実施形態、この第1の実施形態にナビゲータエコーによる呼吸ゲーティング撮影法を適用した第2の実施形態、前記第1の実施形態または第2の実施形態にマルチステーション撮影やムービング・ベッド撮影による全身撮影を適用した場合の第3の実施形態および第4の実施形態について具体的に説明する。   The present invention is provided with the respiratory motion adjustment device 115 in order to reduce the amount of displacement due to respiratory motion and shorten the imaging time. Hereinafter, the displacement amount due to respiratory motion is measured by the respiratory motion adjustment device 115. The first embodiment for photographing with a small size, the second embodiment in which the respiratory gating imaging method using navigator echo is applied to the first embodiment, the multi-station in the first embodiment or the second embodiment A third embodiment and a fourth embodiment will be specifically described in the case where the whole body photographing by photographing or moving bed photographing is applied.

《第1の実施形態》
第1の実施形態は、前記呼吸動調整装置115によって被検者の呼吸動による撮影部分の変位を小さくした状態での自由呼吸下の撮影や、息止め撮影を行う例である。
First Embodiment
The first embodiment is an example of performing imaging under free breathing or breath holding imaging in a state in which the displacement of the imaging part due to the respiratory motion of the subject is reduced by the respiratory motion adjustment device 115.

図3は、前記呼吸動調整装置115(呼吸動調整手段)の全体図である。図3(a)において、前記呼吸動調整装置115は、被検者に装着された呼吸動調整用ベルト115aとしての空気圧で内径を調整可能な円筒形状の呼吸動調整ベルト(圧迫手段)と、このベルトに所要の空気を出し入れするためのポンプ115b(空気圧調整手段)と、このポンプ115bと前記呼吸動調整用ベルト115aとの間で前記空気を給排する空気給排用チューブ115cとで構成される。   FIG. 3 is an overall view of the respiratory motion adjusting device 115 (respiratory motion adjusting means). In FIG. 3 (a), the respiratory motion adjusting device 115 is a cylindrical respiratory motion adjusting belt (compression means) capable of adjusting the inner diameter with air pressure as the respiratory motion adjusting belt 115a attached to the subject. A pump 115b (air pressure adjusting means) for taking in and out required air to and from the belt, and an air supply / discharge tube 115c for supplying and discharging the air between the pump 115b and the breathing motion adjusting belt 115a. Is done.

前記呼吸動調整用ベルト115aは、外壁301と内壁302の間に空気を出し入れするための所要の厚さを有し、かつその厚さが可変可能な層303(以下、空気層と記す)を備えて構成され、前記円筒部に被検者を挿入して該被検者の撮影部に装着する。   The respiratory motion adjusting belt 115a has a required thickness for taking in and out air between the outer wall 301 and the inner wall 302, and a layer 303 (hereinafter referred to as an air layer) whose thickness is variable. A subject is inserted into the cylindrical portion and attached to the imaging portion of the subject.

前記空気層303には、前記空気給排用チューブ115cが接続され、前記ポンプ115bから空気を前記呼吸動調整用ベルト115aに送り込むと、図3(a)のように薄かったベルト内の空気層303は、図3(b)の304のように厚くなる。   The air supply / discharge tube 115c is connected to the air layer 303, and when air is sent from the pump 115b to the breathing motion adjustment belt 115a, the air layer in the belt that is thin as shown in FIG. 303 becomes thick like 304 in FIG.

このような、空気圧で円筒形状の内径を調整可能な呼吸動調整用ベルト115aの円筒部には、被検者が挿入されて該被検者の撮影部に位置決めされているので、前記ポンプ115bから空気を前記空気層に入れると、被検者の撮影部は圧迫されて該被検者の呼吸動による変位を小さくすることができる。すなわち、呼吸動調整用ベルト115aをセットする部位に被検者の撮影部である胸部や腹部を選択することで、呼吸動による撮影部の変位の変動は強制的に抑えられ小さくなる。   Since the subject is inserted into the cylindrical portion of the breathing motion adjustment belt 115a capable of adjusting the inner diameter of the cylindrical shape by air pressure, the pump 115b is positioned at the imaging portion of the subject. When the air is introduced into the air layer, the imaging unit of the subject is pressed and the displacement due to the respiratory motion of the subject can be reduced. That is, by selecting the chest or abdomen as the imaging unit of the subject as a part where the respiratory motion adjustment belt 115a is set, fluctuations in the displacement of the imaging unit due to respiratory motion are forcibly suppressed and reduced.

前記図3に示した呼吸動調整用ベルト115aの形状は一例であって、例えば、図4に示すような形状でも良い。これは、シャツ、チョッキや救命胴衣のような形状で、後述のスリット部402を開けた状態で被検者が身に着け、同図の円形部分から被検者の腕を出して装着する。
このような構造のベルトの空気層401にポンプ115bから空気を送り込んで被検者の胸腹部を圧迫する。
なお、被検者が装着しやすいようにするために、空気層の一部を区切って前記スリット402を入れ、面ファスナ403などで前記スリット部402のみを固定することも可能である。
The shape of the respiratory motion adjusting belt 115a shown in FIG. 3 is an example, and may be a shape as shown in FIG. 4, for example. This is a shape like a shirt, waistcoat or life jacket, and is worn by a subject with a slit 402, which will be described later, opened, and the arm of the subject is put out from the circular portion of the figure.
Air is sent from the pump 115b to the air layer 401 of the belt having such a structure to compress the chest and abdomen of the subject.
In addition, in order to make it easy for the subject to wear, it is also possible to divide a part of the air layer and insert the slit 402 and fix only the slit portion 402 with a surface fastener 403 or the like.

前記図3、図4に示した呼吸動調整装置115の呼吸動調整用ベルト115aは、受信コイルが被検者から離れたガントリー内壁に一体化して全身を撮影するような場合に有用である。   The respiratory motion adjusting belt 115a of the respiratory motion adjusting device 115 shown in FIGS. 3 and 4 is useful when the receiving coil is integrated with the inner wall of the gantry remote from the subject and the whole body is photographed.

MR信号受信用コイルを被検者の撮影部位に直接取り付ける場合は、呼吸動調整用ベルト115aを被検者に密接する受信コイルと一体化させることも可能である。例えば胸腹部の撮影では、受信コイル501,502と一体化した図5の呼吸動調整用ベルトを2つのベルト503と504とで構成し、これらのベルトで被検者を上下から挟み込み、それぞれのベルトへ空気の入る層をそれぞれのコイルの内側に設けることで、撮影部位を的確に圧迫することが可能となる。   When the MR signal receiving coil is directly attached to the imaging region of the subject, the respiratory motion adjustment belt 115a can be integrated with the receiving coil in close contact with the subject. For example, in photographing the chest and abdomen, the respiratory motion adjustment belt of FIG. 5 integrated with the receiving coils 501 and 502 is composed of two belts 503 and 504, and the subject is sandwiched from above and below by these belts. By providing a layer that allows air to enter the belt inside each coil, it is possible to accurately press the imaging region.

次に、被検者に呼吸動調整用ベルトを装着して撮影を行う例について図6、図7を用いて説明する。この例は、呼吸動調整用ベルト115aとして図3に示したベルトを用いた場合である。   Next, an example in which imaging is performed by attaching a respiratory motion adjustment belt to a subject will be described with reference to FIGS. In this example, the belt shown in FIG. 3 is used as the respiratory motion adjustment belt 115a.

図6は、呼吸動調整用ベルト115aを被検者101の胸部から腹部に亘る領域に取り付けて心臓付近のCORONAL(冠状断像)603を撮影する例で、同図(a)は呼吸動調整用ベルト115aに空気を入れる前、(b)は空気を入れて胸部から腹部に亘る領域の呼吸動による変位を小さくした場合である。   Fig. 6 shows an example of taking a coronal image 603 near the heart by attaching the respiratory motion adjustment belt 115a to the region extending from the chest to the abdomen of the subject 101. Fig. 6 (a) shows the respiratory motion adjustment. (B) shows the case where the displacement due to the respiratory motion in the region extending from the chest to the abdomen is reduced by introducing air before the air is put into the working belt 115a.

図6(a)において、呼吸動調整用ベルト115aを被検者の撮影領域(胸部から腹部に亘る領域)に装着して該撮影領域を前記静磁場中心にセッティングの後、前記呼吸動調整用ベルト115aの空気層に空気を入れると、図6(b)に示すように、呼吸動調整用ベルト115aが膨らんだ分だけ被検者の胸部、腹部は圧迫され、呼吸による胸部、腹部の変位量は小さくなる。   In FIG. 6 (a), the respiratory motion adjustment belt 115a is attached to the subject's imaging region (region extending from the chest to the abdomen), and after setting the imaging region to the center of the static magnetic field, the respiratory motion adjustment When air is introduced into the air layer of the belt 115a, as shown in FIG. 6 (b), the chest and abdomen of the subject are compressed by the amount of the swell of the respiratory motion adjustment belt 115a, and the chest and abdomen are displaced by breathing. The amount is smaller.

このようにして呼吸動による撮影領域の変位を小さくし、この変位が予め設定した所定の値になった時(第1の変位判断手段)に撮影を開始(第1の撮影開始手段)するものであるが、そのためには被検者の呼吸動モニターが必要となる。このモニターに機械的な呼吸センサーを用いることも可能であるが、被検者の動きを直接的にモニターできるナビゲーターエコーの方がより正確に呼吸動をモニターすることができる。   In this way, the displacement of the imaging region due to respiratory motion is reduced, and imaging starts (first imaging start means) when the displacement reaches a predetermined value (first displacement determination means) However, in order to do so, the subject's respiratory motion monitor is required. Although it is possible to use a mechanical respiration sensor for this monitor, the navigator echo that can directly monitor the movement of the subject can more accurately monitor the respiration.

前記ナビケーターエコーは、前にも述べたように、モニターしたい着目部位を局所的に励起し、位相エンコード傾斜磁場を印加しないで前記局所励起領域から得られる信号である(ナビゲータエコー取得手段)。
図6の例では、前記局所励起領域が601に示す棒状領域に相当し、この棒状領域の長軸方向がエコー信号の読み出し方向(周波数エンコード方向)で、前記601の領域のみを励起することによってナビゲーターエコー信号を取得することができる。
As described above, the navigator echo is a signal obtained from the local excitation region by locally exciting a target region to be monitored without applying a phase encoding gradient magnetic field (navigator echo acquisition means).
In the example of FIG. 6, the local excitation region corresponds to the rod-shaped region indicated by 601. The major axis direction of this rod-shaped region is the echo signal readout direction (frequency encoding direction), and only the region 601 is excited. A navigator echo signal can be acquired.

前記図6は、ナビゲーターエコーの取得位置601を腹部に設定し、A-P(Anterior-Posterior)方向の呼吸動をモニターしている例で、呼吸動調整用ベルト115aの空気層に空気を入れながらナビゲーターエコーを一定間隔で取得して呼吸動による撮影領域の変位を算出し(変位算出手段)、この算出した変位を基にして時間と呼吸動による撮影領域の変位との関係(以下、これを呼吸動変位特性と記す)602を算出することができる。   FIG. 6 shows an example in which the navigator echo acquisition position 601 is set in the abdomen and the respiratory motion in the AP (Anterior-Posterior) direction is monitored. The navigator is filled with air in the air layer of the respiratory motion adjustment belt 115a. Echo is acquired at regular intervals to calculate the displacement of the imaging area due to respiratory motion (displacement calculation means), and the relationship between time and the displacement of the imaging area due to respiratory motion based on this calculated displacement (hereinafter referred to as respiratory 602) (denoted as dynamic displacement characteristics).

この呼吸動変位特性は、前記RFプローブ107および信号検出部108で検出したナビゲーターエコー信号を信号処理部109で1次元フーリエ変換し、この変換した値を時系列に並べる処理を行うことによって、時間とナビゲーターエコーを取得した位置(腹部、A-P方向)の呼吸動による変位との関係より作成することができる(呼吸動変位特性を算出する手段)。   This respiratory motion displacement characteristic is obtained by performing one-dimensional Fourier transform on the navigator echo signal detected by the RF probe 107 and the signal detection unit 108 by the signal processing unit 109 and performing a process of arranging the converted values in time series. And the position where the navigator echo is acquired (abdomen, AP direction) and the displacement due to respiratory motion can be created (means for calculating respiratory motion displacement characteristics).

このようにして作成した呼吸動変位特性を図1の表示部110のユーザインターフェイス上に表示すれば、図6(b)の呼吸動変位特性604に示すように、呼吸動調整用ベルト115aの圧迫による呼吸動変位の減少も視覚により確認できる。   If the respiratory motion displacement characteristic created in this way is displayed on the user interface of the display unit 110 in FIG. 1, as shown in the respiratory motion displacement characteristic 604 in FIG. 6 (b), the compression of the respiratory motion adjustment belt 115a is compressed. The decrease in respiratory motion displacement due to can be confirmed visually.

前記呼吸動変位特性をモニターする呼吸動モニターの時間分解能は、一般的にナビゲーターエコーの取得時間は20〜30ms程度であり、取得したナビゲーターエコーから呼吸動変位を算出するまでの計算時間を含めても100msで可能である。
したがって、ナビゲーターエコーで呼吸動変位を数十秒モニターすることで、図7の701に示すような呼吸動変位特性が得られる。
The time resolution of the respiratory motion monitor for monitoring the respiratory motion displacement characteristic is that the acquisition time of the navigator echo is generally about 20 to 30 ms, including the calculation time until the respiratory motion displacement is calculated from the acquired navigator echo. Is also possible in 100ms.
Therefore, by monitoring the respiratory movement displacement with the navigator echo for several tens of seconds, the respiratory movement displacement characteristic as shown at 701 in FIG. 7 can be obtained.

この図7に示すように、前記呼吸動調整用ベルト115aの空気層の空気圧を前記ポンプ115bで徐々に上げると、706のように空気圧は増大し、呼吸動による変位は、702→703→704→705のように小さくなる。   As shown in FIG. 7, when the air pressure of the air layer of the respiratory motion adjusting belt 115a is gradually increased by the pump 115b, the air pressure increases as indicated by 706, and the displacement due to the respiratory motion is 702 → 703 → 704. → It becomes small like 705.

ここで、空気を入れる前の呼吸動による変位の振幅702と空気を入れた後の呼吸動による変位の振幅703、704、705との比を前記信号処理部109で算出し(第1の呼吸動振幅比算出手段)、その比が予め設定した値(第1の呼吸動振幅比設定手段)が、例えば1/2になったら(第1の呼吸動振幅比比較手段)自動的にポンプ115bが停止(第1の空気注入判断手段)して撮影を開始するように前記制御部114により制御する。   Here, the signal processing unit 109 calculates the ratio between the amplitude 702 of displacement due to breathing motion before the air is introduced and the amplitude 703, 704, 705 of displacement due to the breathing motion after the air is introduced (first breathing). Dynamic amplitude ratio calculating means), and when the value set in advance (first respiratory motion amplitude ratio setting means) becomes 1/2, for example (first respiratory motion amplitude ratio comparison means), the pump 115b automatically Is controlled by the control unit 114 to stop (first air injection determining means) and start photographing.

すなわち、所定時間間隔τ0毎に前記比を算出して呼吸動調整用ベルト115aの空気層への空気の注入を継続するか、あるいは停止するかを判断するもので、図7の例では、a点で振幅702と703との比を算出(707)した結果、該比が所定の1/2以上であるのでポンプ115bを継続稼動させ、次のb点で振幅702と704との比を算出(708)した結果も前記比が所定の1/2以上であるのでポンプ115bの稼動を継続させ、そしてc点で振幅702と705との比を算出(709)した結果、該比が所定の1/2になったのでポンプ115bを停止(710)して自動的に撮影を開始(711)する。 That is, it is determined whether to continue or stop the injection of air into the air layer of the breathing motion adjustment belt 115a by calculating the ratio every predetermined time interval τ 0. In the example of FIG. As a result of calculating (707) the ratio between the amplitudes 702 and 703 at the point a, the ratio is greater than or equal to a predetermined half, so the pump 115b is continuously operated, and the ratio between the amplitudes 702 and 704 is determined at the next point b. As a result of the calculation (708), the ratio is equal to or more than a predetermined ½, so that the pump 115b is continuously operated, and the ratio between the amplitudes 702 and 705 is calculated (709) at the point c. Therefore, the pump 115b is stopped (710) and photographing is automatically started (711).

前記撮影開始時点は、空気の注入前後での呼吸動による変位の振幅の比率により任意に設定可能で、この比の設定は前記表示部110のユーザインターフェイス上で他の撮影パラメータの設定と同様に行う。なお、空気の注入の途中で被検者が苦痛を感じることも十分考えられるので、設定値に達する前に、操作者が任意のタイミングでポンプ115bを停止して撮影を開始すること、もしくは停止後に減圧してから撮影を開始することなども可能である。
なお、呼吸動調整ベルトの内圧を減少させることは、空気給排用チューブに手動弁又は電磁弁を設けることで対応が可能である。
The imaging start time can be arbitrarily set by the ratio of the amplitude of displacement due to respiratory motion before and after the air injection, and the setting of this ratio is the same as the setting of other imaging parameters on the user interface of the display unit 110. Do. It is also possible that the subject feels pain during the air injection, so the operator can stop the pump 115b at any time before starting the set value, or start imaging. It is also possible to start shooting after the pressure is reduced later.
Note that the internal pressure of the breathing adjustment belt can be reduced by providing a manual valve or an electromagnetic valve in the air supply / discharge tube.

このように、前記第1の実施形態によれば、空気圧の調整による呼吸動調整用ベルトにより呼吸動による撮影領域の変位を小さくし、この変位をナビゲーターエコーでモニタして前記呼吸動による撮影領域の変位が予め設定した所定の値になった時に撮影を開始するようにしたので、MRI信号の取得効率を上がり、これによって撮影時間は短縮されて検査効率は向上する。
また、呼吸動による撮影領域の変位が小さく、安定して呼吸動を抑制することができるので、呼吸動による体動アーチファクトが低減して高画質のMRI画像を得ることができる。
Thus, according to the first embodiment, the displacement of the imaging region due to the respiratory motion is reduced by the respiratory motion adjustment belt by adjusting the air pressure, and this displacement is monitored by the navigator echo, and the imaging region due to the respiratory motion is monitored. Since the imaging is started when the displacement becomes a predetermined value set in advance, the MRI signal acquisition efficiency is improved, thereby shortening the imaging time and improving the inspection efficiency.
In addition, since the imaging area due to respiratory motion is small and the respiratory motion can be stably suppressed, body motion artifacts due to respiratory motion can be reduced, and a high-quality MRI image can be obtained.

《第2の実施形態》
第2の実施形態は、前記呼吸動調整装置115により呼吸動による変位を小さくして撮影する第1の実施形態にナビゲータエコーによる呼吸ゲーティング撮影法を適用したもので、図8に示すように、撮影を自動で開始するところまでは第1の実施形態と同じであるが、撮影開始後はナビゲーターエコーによる呼吸ゲーティングを行う撮影法(呼吸動変位によるデータのアクセプト/リジェクト判定を行ってゲーティングする撮影法)により撮影を行う。
<< Second Embodiment >>
In the second embodiment, the respiratory gating imaging method using navigator echo is applied to the first embodiment in which the respiratory motion adjustment device 115 performs imaging while reducing the displacement due to respiratory motion, as shown in FIG. The procedure is the same as in the first embodiment until the imaging is automatically started. However, after the imaging is started, the imaging method for performing respiratory gating by navigator echo (the acceptance / rejection determination of the data by the respiratory movement displacement is performed and the imaging is performed). Shooting).

図8において、同図(a)は呼吸動変位特性801(時間と呼吸動による変位との関係)、(b)は呼吸動調整用ベルト115aの空気層の空気圧をポンプ115bで徐々に上げた場合の空気圧809の増大の様子を示す図で、これらの動作特性は前記図7と同様である。   In FIG. 8, (a) is a respiratory motion displacement characteristic 801 (relationship between time and displacement due to respiratory motion), (b) is the air pressure of the air layer of the respiratory motion adjustment belt 115a is gradually increased by the pump 115b. FIG. 8 is a diagram showing an increase in the air pressure 809 in the case, and these operating characteristics are the same as those in FIG.

本発明の第2の実施形態は、前記図8(a)のように変化する呼吸動変位特性を解析して呼吸ゲーティングを行うもので、これについて具体的に説明する。   The second embodiment of the present invention performs respiration gating by analyzing respiration movement displacement characteristics that change as shown in FIG. 8 (a), which will be described in detail.

図8(a)において、画像データを取得するデータの取得範囲となるゲートウインドウ802、804の幅803は、通常5mm程度が用いられ、このウィンドウ幅の設定は前記表示部110のユーザインターフェイス上で他の撮影パラメータの設定と同様に行う(第1のゲートウィンドウ幅設定手段)。
そして、前記第1の実施形態と同様に、前記第1の呼吸動振幅比算出手段で算出した振幅比が前記設定した所定の振幅比になったことを検出して前記ナビゲータエコー信号に同期して呼吸ゲーティング撮影を行う(呼吸ゲーティング撮影手段)。
In FIG. 8 (a), the width 803 of the gate window 802, 804, which is the data acquisition range for acquiring image data, is normally about 5 mm, and this window width setting is set on the user interface of the display unit 110. This is performed in the same manner as other imaging parameter settings (first gate window width setting means).
Then, similarly to the first embodiment, it is detected that the amplitude ratio calculated by the first respiratory motion amplitude ratio calculating means becomes the set predetermined amplitude ratio, and is synchronized with the navigator echo signal. To perform respiratory gating imaging (respiratory gating imaging means).

ここで、空気を入れる前(圧迫前)の呼吸動変位805に対し、空気を入れた後(圧迫後)の呼吸動変位806が1/2の場合、圧迫前の呼吸動変位の静止時間807に対し、圧迫後の呼吸動変位の静止時間808は約2倍となるので、同じゲートウインドウ幅803の場合、画像データの取得効率は約2倍に向上する。   Here, when the respiratory motion displacement 806 after the introduction of air (after compression) is 1/2 of the respiratory motion displacement 805 before the introduction of air (before the compression), the rest time 807 of the respiratory motion displacement before the compression is applied. On the other hand, since the stationary time 808 of the respiratory movement displacement after the compression is about twice, in the case of the same gate window width 803, the image data acquisition efficiency is improved about twice.

したがって、圧迫によって呼吸動による変位の静止時間が延びていることから、同じゲートウインドウ幅803で圧迫無しで撮影した場合に比べて取得した画像データの割合が多くなるので、データ取得効率は向上し、撮影時間の短縮が可能となる。   Therefore, since the rest time of the displacement due to breathing motion is extended by the compression, the ratio of the acquired image data is increased compared to the case where the same gate window width 803 is taken without compression, so the data acquisition efficiency is improved. The shooting time can be shortened.

これは、例えば、図8(c)に示すように、圧迫無しの場合に、50%のデータが非静止状態のものであれば(821に対する822と823の合計の割合)、圧迫時に占める非静止状態のデータの割合は25%程度となり(824に対する825と826の合計の割合)、これによって25%程度静止時間を広げることが可能となる。   For example, as shown in FIG. 8 (c), if there is no compression and 50% of the data is in a non-stationary state (the ratio of the total of 822 and 823 to 821), The ratio of stationary data is about 25% (the total ratio of 825 and 826 to 824), which makes it possible to extend the stationary time by about 25%.

なお、前記したように、撮影時は常に呼吸動による変位の振幅が圧迫前の1/2の状態ではない。そのため、圧迫前後の呼吸動による変位の振幅の比(圧迫後に振幅が1/2になれば、比は0.5)に応じたゲートウインドウ幅の拡張比率を予め図9に示すように、ゲートウインドウ幅の拡張比と圧迫前後の呼吸動変位の比との関係をテーブル化しておいて、撮影時に自動でゲートウインドウ幅を調整することも可能である(第1のゲートウインドウ幅調整手段)。   Note that, as described above, the amplitude of displacement due to respiratory motion is not always half of that before compression during imaging. Therefore, the expansion ratio of the gate window width according to the ratio of the amplitude of displacement due to respiratory movement before and after compression (the ratio is 0.5 if the amplitude becomes 1/2 after compression) is shown in FIG. It is also possible to tabulate the relationship between the expansion ratio and the ratio of respiratory motion displacement before and after compression, and to automatically adjust the gate window width during imaging (first gate window width adjusting means).

このためには、ナビケータエコー信号に同期して前記呼吸動による変位が所定値に達したことを検出し、この検出信号により自動でゲートウインドウ幅を調整する必要があり、これらは図1の信号処理部407で行うように構成すれば良い。   For this purpose, it is necessary to detect that the displacement due to the respiratory motion has reached a predetermined value in synchronization with the navigator echo signal, and to automatically adjust the gate window width based on this detection signal. What is necessary is just to comprise so that it may be performed by the signal processing part 407.

このように、上記第2の実施形態によれば、ナビゲーターエコーによる呼吸ゲーティング撮影においても前記第1の実施形態と同様に、MRI信号の取得効率が上がり、これによって撮影時間は短縮されて検査効率は向上する。
また、呼吸動による撮影領域の変位が小さく、安定して呼吸動を抑制することができるので、呼吸動による体動アーチファクトが低減して高画質のMRI画像を得ることができる。
さらに、撮影時に自動でゲートウインドウ幅を調整できるようにしたので、圧迫前後の呼吸動による変位の振幅の比が変化しても、これに容易に対応した呼吸ゲーティング撮影が可能となり、前記振幅比に余裕のある呼吸ゲーティング撮影を安定して行うことができる。
As described above, according to the second embodiment, also in the breathing gating imaging by navigator echo, the acquisition efficiency of the MRI signal is increased similarly to the first embodiment, thereby reducing the imaging time and the inspection. Efficiency is improved.
In addition, since the imaging area due to respiratory motion is small and the respiratory motion can be stably suppressed, body motion artifacts due to respiratory motion can be reduced, and a high-quality MRI image can be obtained.
Furthermore, since the gate window width can be automatically adjusted at the time of photographing, even if the ratio of displacement amplitude due to respiratory motion before and after compression changes, it is possible to easily perform respiration gating photographing corresponding to this, and the amplitude Respiratory gating imaging with a sufficient ratio can be performed stably.

《第3の実施形態》
MRI装置で全身のような広範囲の撮影を行う手法として、被検者を載せたベッド(図1の112)を動かしながら撮影するマルチステーション撮影法とムービング・ベッド撮影法と呼ばれる手法が知られている。
<< Third Embodiment >>
Known as MRI equipment is a method that takes a wide range of images such as the whole body, a method called multi-station imaging and moving bed imaging, which is performed while moving the bed (112 in Fig. 1) on which the subject is placed. Yes.

前記マルチステーション撮影とは、あるベッド位置において所定の撮影領域に対する1回目の撮影を行うと、次にベッド(被検者)をその撮影領域分の距離だけステップ移動させた後、次の撮影領域に対する2回目の撮影を行う。
この撮影およびベッド移動を順番に繰り返し、広範囲の撮影領域を撮影する手法である。また、ムービング・ベッド撮影法はベッド移動と撮影とを同時に行う撮影法である。
本発明は、前記呼吸動調整調整装置115に複数の撮影領域に対応する複数の呼吸動調整装置(複数の呼吸動調整手段)と、前記ベッドを空間的に異なる前記複数の撮影領域に移動させて撮影するマルチステーション撮影またはムービング・ベッド撮影を行う手段を備えてマルチステーション撮影またはムービング・ベッド撮影を行うものである。
The multi-station imaging means that when the first imaging for a predetermined imaging area is performed at a certain bed position, the bed (subject) is moved by a distance corresponding to the imaging area, and then the next imaging area is Take a second shot against.
This is a method of photographing a wide range of photographing areas by repeating this photographing and bed movement in order. The moving bed photography method is a photography method in which bed movement and photography are performed simultaneously.
In the present invention, the respiratory motion adjustment and adjustment device 115 moves a plurality of respiratory motion adjustment devices (a plurality of respiratory motion adjustment means) corresponding to a plurality of imaging regions and the plurality of imaging regions spatially different from each other. Multi-station photography or moving bed photography is provided with means for performing multi-station photography or moving bed photography.

図10は、呼吸動調整装置115により呼吸動による変位量を小さくして撮影する手法を前記マルチステーション撮影に適用して全身撮影を行う例である。   FIG. 10 is an example in which whole body imaging is performed by applying the technique of imaging while reducing the amount of displacement due to respiratory motion by the respiratory motion adjusting device 115 to the multi-station imaging.

このマルチステーション撮影では、COR断面(CORONAL;冠状断像)での撮影が主流であるので、図10に示す撮影スライス断面(1003、1005、1007)もCOR断面の場合であって、呼吸動調整用ベルト115aは、胸部用ベルト1001と腹部用ベルト1002の2つのベルトを用い、これらのベルトを胸部のステーションと腹部のステーションに合わせてセットする。
すなわち、前記複数の呼吸動調整装置115は、空気を出し入れする空気層を有し被検者の前記複数の撮影領域に密着して該撮影領域を圧迫する複数の呼吸動調整用ベルト(複数の圧迫手段)と、これらのベルトの空気層の空気圧を調整するポンプ115b(空気圧調整手段)とを備えて構成される。
In this multi-station radiography, coronal section (CORONAL) imaging is the mainstream, so the imaging slice sections (1003, 1005, 1007) shown in Fig. 10 are also COR sections, and respiratory motion adjustment As the belt 115a, two belts, a chest belt 1001 and an abdominal belt 1002, are used, and these belts are set to match the chest station and the abdominal station.
In other words, the plurality of respiratory motion adjustment devices 115 have a plurality of respiratory motion adjustment belts (a plurality of belts) that have an air layer for taking in and out air and are in close contact with the plurality of imaging regions of the subject and press the imaging regions. Compression means) and a pump 115b (air pressure adjustment means) for adjusting the air pressure of the air layer of these belts.

先ず、胸部のステーション1003を撮影する場合、図10(a)に示すように、胸部用ベルト1001の空気層に空気を入れて胸部を圧迫し、該胸部の呼吸動による変位が所定値になったところで撮影を行う。
前記呼吸動による胸部の変位は、前記第1の実施形態、第2の実施形態と同様に、ナビゲーターエコーにて撮影スライス位置に近いナビゲータエコー取得領域1004でモニターする。この例におけるナビゲータエコーの取得位置1004は胸壁としているが、横隔膜でも勿論可能である。
First, when photographing the station 1003 of the chest, as shown in FIG. 10 (a), air is put into the air layer of the chest belt 1001 to compress the chest, and the displacement due to respiratory motion of the chest becomes a predetermined value. Take a picture at a moment.
The displacement of the chest due to the respiratory motion is monitored in the navigator echo acquisition area 1004 close to the imaging slice position by navigator echo, as in the first and second embodiments. The navigator echo acquisition position 1004 in this example is the chest wall, but of course, it can also be a diaphragm.

前記呼吸動による胸部の変位が設定した割合まで小さくなったならば自動的に撮影を開始する手法および呼吸ゲーティングの手法などは、第1の実施形態、第2の実施形態と同様である。   The method of automatically starting imaging when the displacement of the chest due to the respiratory motion is reduced to a set ratio, the method of respiratory gating, and the like are the same as in the first embodiment and the second embodiment.

前記胸部のステーションの撮影が終了したらベッド112を移動し、図10(b)に示すように、次の腹部ステーション1005が静磁場中心になるように前記ベッド112を位置決めする。
このとき、胸部用ベルト1001からは空気を抜き、腹部用ベルト1002に空気を入れて腹部を圧迫し(呼吸動調整選択手段)、前記撮影位置の移動と共に、ナビゲーターエコー取得位置1006も腹壁に移動して、呼吸動による腹部の変位が設定した割合まで小さくなったら自動的に撮影を開始する。
When imaging of the chest station is completed, the bed 112 is moved, and the bed 112 is positioned so that the next abdominal station 1005 is at the center of the static magnetic field, as shown in FIG. 10 (b).
At this time, air is removed from the chest belt 1001, air is put into the abdomen belt 1002, and the abdomen is compressed (respiratory motion adjustment selection means), and the navigator echo acquisition position 1006 also moves to the abdominal wall along with the movement of the imaging position. Then, when the abdominal displacement due to the respiratory motion is reduced to the set ratio, the photographing is automatically started.

前記腹部領域の撮影終了後、さらにベッド112を移動して、図10(c)に示すように、脚側のステーション1007が静磁場の中心になるように前記ベッド112を位置決めする。   After the imaging of the abdominal region, the bed 112 is further moved, and the bed 112 is positioned so that the leg-side station 1007 is at the center of the static magnetic field, as shown in FIG. 10 (c).

この脚側のステーション1007は、呼吸動の影響のないステーションであるので、前記胸部用ベルト1001と腹部用ベルト1002の空気を抜いて被検者を圧迫から開放して撮影する(呼吸動調整選択手段)。   Since the station 1007 on the leg side is a station that is not affected by respiratory motion, the chest belt 1001 and the abdominal belt 1002 are evacuated to release the subject from compression (respiratory motion adjustment selection). means).

このようなマルチステーション撮影において、呼吸動による胸部、腹部の変位が設定した割合まで小さくなって自動的に撮影を開始する制御や呼吸動の影響のない脚側のステーションでの撮影前に胸部用ベルト1001と腹部用ベルト1002の空気を抜いて自動的に撮影を開始する制御は、図1の制御部114がステーションの切り替わりを認識して該ステーションの切り替わりの際に前記制御部114がポンプ115b(図1参照)の空気の出し入れを制御する構成とすることにより為される。   In such multi-station shooting, the chest and abdominal displacement due to respiratory movement is reduced to the set ratio and the shooting is automatically started, and the chest is used before shooting at the leg side station where there is no influence of respiratory movement. The control for removing the air from the belt 1001 and the abdomen belt 1002 and automatically starting imaging is performed by the control unit 114 in FIG. 1 recognizing the switching of the station, and the control unit 114 detects the pump 115b when the station is switched. This is done by adopting a configuration that controls the air flow in and out (see FIG. 1).

すなわち、前記複数の呼吸動調整装置115のうちの最初に撮影を行う撮影領域に対応する呼吸動調整装置で調整された前記被検者の呼吸動による変位が予め設定した変位になったことを判断(第2の変位判断手段)し、前記変位が予め設定した変位になった時に前記制御部114により撮影を開始する(第2の撮影開始手段)。また、前記高周波磁場発生部で前記複数の撮影領域を局所的に励起して複数のナビゲータエコーを取得(複数ナビゲータエコー取得手段)し、この取得した複数のナビゲーターエコーを基にして前記複数の撮影領域の変位を算出(複数変位算出手段)して、これらの算出した複数の変位のうちの最初に撮影を行う撮影領域の変位を前記第2の変位判断手段に用いる。   That is, the displacement due to the respiratory motion of the subject adjusted by the respiratory motion adjustment device corresponding to the imaging region to be imaged first among the plurality of respiratory motion adjustment devices 115 has become a preset displacement. Determination (second displacement determination means) is performed, and when the displacement becomes a preset displacement, the control unit 114 starts shooting (second shooting start means). Further, the high-frequency magnetic field generation unit locally excites the plurality of imaging regions to acquire a plurality of navigator echoes (a plurality of navigator echo acquisition means), and the plurality of imaging based on the acquired plurality of navigator echoes The displacement of the area is calculated (multiple displacement calculating means), and the displacement of the imaging area where the first imaging is performed among these calculated multiple displacements is used as the second displacement determining means.

前記複数変位算出手段は、時間と呼吸動による撮影領域の変位との関係である前記複数の撮影領域の呼吸動変位特性を算出する手段であって、前記第2の変位判断手段は、前記複数変位算出手段で算出した呼吸動変位特性を用いて前記空気層に空気を入れる前の呼吸動による変位の振幅と空気を入れた後の呼吸動による変位の振幅との比を算出(第2の呼吸動振幅比算出手段)し、この算出した比と予め設定した振幅の比の所定値(第2の呼吸動振幅比設定手段)とを比較(第2の呼吸動振幅比比較手段)して、この第2の呼吸動振幅比比較手段での比較結果により前記空気層への空気の注入の継続の可否を判断(第2の空気注入判断手段)する。   The plurality of displacement calculating means is means for calculating a respiratory motion displacement characteristic of the plurality of imaging regions, which is a relationship between time and displacement of the imaging region due to respiratory motion, and the second displacement determining means is the plurality of displacement determining means. Using the respiratory motion displacement characteristic calculated by the displacement calculation means, the ratio of the displacement amplitude due to the respiratory motion before the air is introduced into the air layer and the amplitude of the displacement due to the respiratory motion after the air is added is calculated (second (Respiratory motion amplitude ratio calculating means), and comparing the calculated ratio with a predetermined value of the ratio of the preset amplitude (second respiratory motion amplitude ratio setting means) (second respiratory motion amplitude ratio comparing means) Then, based on the comparison result of the second respiratory motion amplitude ratio comparison means, it is determined whether or not the air can be continuously injected into the air layer (second air injection determination means).

そして、前記RF受信コイル107(受信手段)による核磁気共鳴信号の取得範囲である前記呼吸動変位特性の変位がほぼ一定となるゲートウインドウ幅を設定(第2のゲートウィンドー幅設定手段)し、前記第2の呼吸動振幅比算出手段で算出した振幅比が前記設定した所定の振幅比になったことを検出して前記ナビゲータエコー信号に同期して呼吸ゲーティング撮影を開始する(呼吸ゲーティング撮影開始手段)。   Then, a gate window width is set (second gate window width setting means) in which the displacement of the respiratory motion displacement characteristic, which is the acquisition range of the nuclear magnetic resonance signal by the RF receiving coil 107 (receiving means), becomes substantially constant. Then, it is detected that the amplitude ratio calculated by the second respiratory motion amplitude ratio calculating means has become the predetermined amplitude ratio that has been set, and respiratory gating imaging is started in synchronization with the navigator echo signal (respiration gate). Ting shooting start means).

さらに、前記複数のナビケータエコー信号に同期して前記呼吸動による変位が所定値に達したことを検出し、この検出信号により自動で前記第2のゲートウインドウ幅を調整する(第2のゲートウインドウ幅調整手段)。   Further, it is detected that the displacement due to the respiratory motion has reached a predetermined value in synchronization with the plurality of navigator echo signals, and the second gate window width is automatically adjusted based on the detection signal (second gate). Window width adjusting means).

また、前記複数の呼吸動調整手段は、呼吸動の調整が必要な撮影領域における撮影時のみ該撮影領域に対応する呼吸動調整装置を選択(呼吸動調整選択手段)し、この選択した呼吸動調整装置で被検者の呼吸動を調整する。   In addition, the plurality of respiratory motion adjusting means selects a respiratory motion adjusting device corresponding to the imaging region only during imaging in the imaging region where the respiratory motion needs to be adjusted (respiratory motion adjusting selection unit), and the selected respiratory motion adjusting device. Adjust the respiratory movement of the subject with the adjustment device.

以上のように制御することによって、撮影時間は短縮され、呼吸動によるアーチファクトが低減されたマルチステーション撮影画像を取得することができる。加えて、呼吸動の調整に必要なステーションの撮影時のみに呼吸動調整用ベルト115aで被検者の撮影領域を圧迫するようにしたので、被検者の圧迫による負担も必要最小限に止めることができる。   By controlling as described above, it is possible to acquire a multi-station captured image in which the imaging time is shortened and artifacts due to respiratory motion are reduced. In addition, since the patient's imaging area is pressed with the respiratory motion adjustment belt 115a only at the time of imaging of the station required for respiratory motion adjustment, the burden caused by the subject's pressure is kept to a minimum. be able to.

《第4の実施形態》
図11は、呼吸動調整装置115により呼吸動による変位量を小さくして撮影する手法をムービング・ベッド撮影に適用して全身撮影を行う例である。
このムービング・ベッド撮影では、AX断面(AXIAL;被検者の体軸と垂直な断面)での撮影が主流であるので、図11に示す撮影スライス断面(1103、1105、1107)もAX断面の場合であって、呼吸動調整用ベルト115aは、胸部用ベルト1101と腹部用ベルト1102の2つのベルトを用い、これらのベルトを胸部の撮影領域1103と腹部の撮影領域1105に合わせてセットする(複数の呼吸動調整手段、複数の圧迫手段、空気圧調整手段)。
<< Fourth Embodiment >>
FIG. 11 is an example in which whole body imaging is performed by applying the technique of imaging by reducing the amount of displacement due to respiratory motion by the respiratory motion adjustment device 115 to moving bed imaging.
In this moving bed photography, the AX cross section (AXIAL; the cross section perpendicular to the body axis of the subject) is the mainstream, so the photographing slice cross sections (1103, 1105, 1107) shown in FIG. In this case, the respiratory motion adjustment belt 115a uses two belts, a chest belt 1101 and an abdominal belt 1102, and these belts are set in accordance with the chest imaging region 1103 and the abdominal imaging region 1105 ( A plurality of respiratory motion adjusting means, a plurality of compression means, and an air pressure adjusting means).

先ず、胸部の撮影領域1103を撮影する場合は、図11(a)に示すように、胸部用ベルト1101に空気を入れて胸部を圧迫し、該胸部の呼吸動による変位が所定値になったところで撮影を行う。
前記呼吸動による胸部の変位は、前記第1の実施形態、第2の実施形態および第3の実施形態と同様に、ナビゲーターエコーにて撮影スライス位置に近いナビゲータエコー取得領域1104でモニターする(複数ナビゲータエコー取得手段)。
First, when imaging the imaging region 1103 of the chest, as shown in FIG. 11 (a), air was put into the chest belt 1101 to compress the chest, and the displacement due to respiratory motion of the chest became a predetermined value. By the way, take a picture.
The displacement of the chest due to the respiratory motion is monitored in the navigator echo acquisition region 1104 close to the imaging slice position by navigator echo as in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment. Navigator echo acquisition means).

前記呼吸動による胸部の変位が設定した割合まで小さくなったならば自動的に撮影を開始する手法および呼吸ゲーティングの手法などは、前記第3の実施形態と同様である(第2の変位判断手段、第2の撮影開始手段)。   The method of automatically starting imaging when the displacement of the chest due to the respiratory motion is reduced to a set ratio, the method of respiratory gating, and the like are the same as in the third embodiment (second displacement determination). Means, second photographing start means).

前記胸部撮影領域の撮影が終了してベッド112が次の撮影領域である腹部の撮影領域に達したならば、図11(b)に示すように、前記腹部撮影領域1105が静磁場中心になる位置にセットされる。
このとき、胸部用ベルト1101からは空気を抜き、腹部用ベルト1102に空気を入れて腹部を圧迫し(呼吸動調整選択手段)、前記撮影位置の移動と共に、ナビゲーターエコー取得位置1106も腹壁に移動して、呼吸動による腹部の変位が設定した割合まで小さくなったならば自動的に撮影を開始する。
When imaging of the chest imaging region is completed and the bed 112 reaches the abdominal imaging region which is the next imaging region, the abdominal imaging region 1105 becomes the center of the static magnetic field as shown in FIG. Set to position.
At this time, air is evacuated from the chest belt 1101, air is put into the abdominal belt 1102 to compress the abdomen (respiratory motion adjustment selection means), and the navigator echo acquisition position 1106 also moves to the abdominal wall along with the movement of the imaging position. Then, when the abdominal displacement due to the respiratory motion is reduced to the set ratio, the photographing is automatically started.

前記腹部領域の撮影終了後、さらにベッド112は移動して、図11(c)に示すように、脚側の撮影領域1107が静磁場の中心になる位置にセットされる。
この脚側の撮影領域1107は、呼吸動の影響がない領域であるので、前記胸部用ベルト1101と腹部用ベルト1102の空気を抜いて被検者を圧迫から開放して撮影する(呼吸動調整選択手段)。
After the imaging of the abdominal region is completed, the bed 112 further moves and is set at a position where the leg-side imaging region 1107 is the center of the static magnetic field, as shown in FIG. 11 (c).
Since the imaging area 1107 on the leg side is an area that is not affected by respiratory movement, the chest belt 1101 and the abdominal belt 1102 are evacuated to release the subject from compression (respiratory movement adjustment). Selection means).

このようなムービング・ベッド撮影において、呼吸動による胸部、腹部の変位が設定した割合まで小さくなって自動的に撮影を開始する制御や呼吸動の影響のない脚側のステーションでの撮影前に胸部用ベルト1001と腹部用ベルト1002の空気を抜いて自動的に撮影を開始する制御は、前記第3の実施形態と同様、図1の制御部114が撮影領域の切り替わりを認識して該撮影領域の切り替わりの際に前記制御部114がポンプ115b(図1参照)の空気の出し入れを制御する構成とすることにより為される(複数変位算出手段、複数の撮影領域の呼吸動変位特性算出手段、第2の呼吸動振幅比算出手段、第2の呼吸動振幅比設定手段、第2の呼吸動振幅比比較手段、第2の空気注入判断手段、第2のゲートウィンドウ幅設定手段、呼吸ゲーティング撮影開始手段、第2のゲートウインドウ幅調整手段)。   In such moving bed photography, the chest and abdominal displacement due to respiratory movements are reduced to the set ratio and the photography starts automatically, and the chest before imaging at the leg side station where there is no influence of respiratory movements As in the case of the third embodiment, the control unit 114 in FIG. 1 recognizes the switching of the imaging area, and controls to automatically start imaging by removing air from the belt 1001 and the abdominal belt 1002 The control unit 114 is configured to control the air flow in and out of the pump 115b (see FIG. 1) at the time of switching (multiple displacement calculating means, respiratory motion displacement characteristic calculating means for a plurality of imaging regions, Second respiratory motion amplitude ratio calculation means, second respiratory motion amplitude ratio setting means, second respiratory motion amplitude ratio comparison means, second air injection determination means, second gate window width setting means, respiratory gating Shooting start means, second game Window width adjusting means).

以上のように制御することによって、ムービング・ベッド撮影においてもマルチステーション撮影と同様、撮影時間は短縮され、呼吸動によるアーチファクトが低減されたMRI画像を取得することができる。
加えて、呼吸動の調整に必要な撮影領域の撮影時のみに呼吸動調整用ベルト115aで被検者の撮影領域を圧迫するようにしたので、被検者の圧迫による負担も必要最小限に止めることができる。
By controlling as described above, in the moving bed imaging as well as the multi-station imaging, it is possible to acquire an MRI image in which the imaging time is shortened and artifacts due to respiratory motion are reduced.
In addition, since the patient's imaging area is compressed with the respiratory movement adjustment belt 115a only when imaging in the imaging area necessary for adjusting the respiratory movement, the burden caused by the compression of the patient is minimized. Can be stopped.

以上、第1の実施形態、第2の実施形態、第3の実施形態および第4の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定するものではなく、“被検者の呼吸動の変位を安定して小さくできる空気圧による呼吸動抑制手段によって、MRI信号の取得効率を上げて撮影時間を短縮し、検査効率の向上を図ることおよび呼吸動によるアーチファクトの低減可能な高画質のMRI画像を得る”という本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々のMRI撮影法に適用できる。   As described above, the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment have been described. However, the present invention is not limited to these embodiments. Respiratory motion suppression means using air pressure that can stably reduce the displacement of motion improves the acquisition efficiency of MRI signals, shortens imaging time, improves examination efficiency, and reduces the artifacts due to respiratory motion The present invention can be applied to various MRI imaging methods without departing from the gist of the present invention “to obtain an MRI image”.

ナビゲーターエコーで被検者の呼吸動をモニターしながら空気圧で被検者の呼吸動を抑制する手段を備えた本発明のMRI装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the MRI apparatus of this invention provided with the means which suppresses a subject's respiratory motion with air pressure, monitoring a subject's respiratory motion with a navigator echo. 心電同期併用でナビゲーターエコーを用いた呼吸ゲーティング撮影のシーケンス図。A sequence diagram of respiratory gating imaging using navigator echo in combination with electrocardiogram synchronization. 呼吸動調整装置の全体図とこれに用いる呼吸動調整用ベルトの形状の一例を示す図。The figure which shows an example of the shape of the whole figure of a respiratory motion adjustment apparatus, and the respiratory motion adjustment belt used for this. 呼吸動調整用ベルトの他の例を示す図。The figure which shows the other example of the belt for respiratory motion adjustment. 呼吸動調整用ベルトの他の例を示す図。The figure which shows the other example of the belt for respiratory motion adjustment. 呼吸動調整用ベルトを胸部から腹部に亘る領域に取り付けて心臓付近のCORONAL(冠状断像)断面を撮影する例。An example in which a respiratory motion adjustment belt is attached to an area extending from the chest to the abdomen and a cross section of the coronal image near the heart is photographed. 時間と呼吸動調整用ベルトの空気層の空気圧との関係およびを時間と呼吸動による撮影領域の変位との関係を示す図。The figure which shows the relationship between time and the air pressure of the air layer of a respiratory motion adjustment belt, and the relationship between time and the displacement of the imaging | photography area | region by respiratory motion. 呼吸動調整装置による呼吸動抑制手段をナビゲータエコーによる呼吸ゲーティング撮影法を適用した例。The example which applied the respiratory gating imaging | photography method by a navigator echo to the respiratory motion suppression means by a respiratory motion adjustment apparatus. ゲートウインドウ幅の拡張比と圧迫前後の呼吸動変位の比との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the expansion ratio of a gate window width, and the ratio of the respiratory motion displacement before and behind compression. 呼吸動調整装置による呼吸動抑制手段をマルチステーション撮影に適用した例。The example which applied the respiratory motion suppression means by the respiratory motion adjustment apparatus to multi-station imaging. 呼吸動調整装置による呼吸動抑制手段をムービング・ベッド撮影に適用した例。The example which applied the respiratory motion suppression means by a respiratory motion adjustment apparatus to moving bed imaging | photography.

符号の説明Explanation of symbols

101 被検者、102 静磁場磁石、103 傾斜磁場コイル、105 RF照射コイル、107 RF受信コイル、106 高周波パルス送信部、108 信号検出部、109 信号処理部、110 表示部、112 ベッド、113 ベッド制御部、114 制御部、115 呼吸動調整装置、115a 呼吸動調整用ベルト、115b ポンプ、115c 空気給排用チューブ、303、304 空気層、601 ナビゲーターエコーの取得位置、602、604 呼吸動変位特性、603 CORONAL断面、701 呼吸動変位特性、702〜705 呼吸動変位特性の変位高さ、706 時間と空気圧の関係、801 呼吸動変位特性、805、806 呼吸動変位特性の変位高さ、809 時間と空気圧の関係、1001 胸部用ベルト、1002 腹部用ベルト、1003、1005、1007 撮影スライス断面、1004、1006 ナビゲータエコー取得領域、1101 胸部用ベルト、1102 腹部用ベルト、1103、1105、1107 撮影スライス断面、1104、1106 ナビゲータエコー取得領域   101 Subject, 102 Static magnetic field magnet, 103 Gradient magnetic field coil, 105 RF irradiation coil, 107 RF reception coil, 106 High-frequency pulse transmission unit, 108 Signal detection unit, 109 Signal processing unit, 110 Display unit, 112 Bed, 113 Bed Control unit, 114 Control unit, 115 Respiratory motion adjustment device, 115a Respiratory motion adjustment belt, 115b Pump, 115c Air supply / discharge tube, 303, 304 Air layer, 601 Navigator echo acquisition position, 602, 604 Respiratory motion displacement characteristics , 603 CORONAL cross section, 701 Respiratory displacement characteristics, 702 to 705 Displacement height of respiratory motion displacement characteristics, 706 hours and air pressure relationship, 801 Respiratory motion displacement characteristics, 805, 806 Displacement height of respiratory motion displacement characteristics, 809 hours 1001 Thoracic belt, 1002 Abdominal belt, 1003, 1005, 1007 Photographed slice cross section, 1004, 1006 Navigator echo acquisition area, 1101 Thoracic belt, 1102 Abdominal belt, 1103, 1105, 1107 , 1104, 1106, navigator echo acquisition area

Claims (7)

ほぼ均一な静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場領域内に傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、被検者に核磁気共鳴を起させるための高周波磁場を発生する高周波磁場発生手段と、前記被検者からの核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記核磁気共鳴信号を処理して画像を生成する信号処理手段と、この信号処理手段により得られた画像を表示する表示手段と、前記被検者を載置するベッドと、このベッドを移動制御するベッド移動制御手段と、前記画像を撮像するための操作を行なう操作手段と、この操作手段の操作信号に対応して上記各手段を制御する制御手段と、前記被検者の呼吸動を抑制する呼吸動抑制手段とを備え、この呼吸動抑制手段で被検者の呼吸動を抑制して撮影する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記呼吸動抑制手段は、前記被検者の呼吸動による撮影領域の変位を所定の範囲に調整する呼吸動調整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。
A static magnetic field generating means for generating a substantially uniform static magnetic field, a gradient magnetic field generating means for generating a gradient magnetic field in the static magnetic field region, and a high frequency magnetic field for generating a high frequency magnetic field for causing nuclear magnetic resonance in a subject Generating means; receiving means for receiving a nuclear magnetic resonance signal from the subject; signal processing means for processing the nuclear magnetic resonance signal to generate an image; and displaying an image obtained by the signal processing means Corresponding to the operation signal of the display means, the bed on which the subject is placed, the bed movement control means for moving and controlling the bed, the operation means for performing the operation for taking the image Magnetic resonance that includes control means for controlling each of the above means and respiratory movement suppression means for suppressing the respiratory movement of the subject, and controls the respiratory movement of the subject with the respiratory movement suppression means for imaging. An imaging device
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the respiratory motion suppression means includes respiratory motion adjustment means that adjusts a displacement of an imaging region due to respiratory motion of the subject to a predetermined range.
前記呼吸動調整手段は、空気を出し入れする空気層を有し被検者の撮影領域に密着して該撮影領域を圧迫する圧迫手段と、この圧迫手段の空気層の空気圧を調整する空気圧調整手段とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。   The breathing motion adjusting means has an air layer for taking in and out air, a pressing means for pressing the imaging area in close contact with the imaging area of the subject, and an air pressure adjusting means for adjusting the air pressure of the air layer of the pressing means 2. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, further comprising: 前記呼吸動調整手段で調整された前記被検者の撮影領域の変位が予め設定した変位になったことを判断する第1の変位判断手段と、この第1の変位判断手段により撮影を開始する第1の撮影開始手段とをさらに前記制御手段に備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の磁気共鳴イメージング装置。   First displacement determining means for determining that the displacement of the imaging region of the subject adjusted by the respiratory motion adjusting means has become a preset displacement, and imaging is started by the first displacement determining means. 3. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, further comprising a first imaging start unit provided in the control unit. 前記高周波磁場発生手段で撮影領域を局所的に励起してナビゲータエコーを取得するナビゲータエコー取得手段と、この取得したナビゲーターエコーを基にして前記撮影領域の変位を算出する変位算出手段とをさらに備え、この変位算出手段で算出した変位を前記第1の変位判断手段に用いることを特徴とする請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置。   Navigator echo acquisition means for locally acquiring a navigator echo by exciting the imaging area with the high-frequency magnetic field generating means; and displacement calculating means for calculating a displacement of the imaging area based on the acquired navigator echo. 4. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 3, wherein the displacement calculated by the displacement calculating means is used for the first displacement determining means. 前記変位算出手段は、時間と呼吸動による撮影領域の変位との関係である呼吸動変位特性を算出する手段であって、前記第1の変位判断手段は、前記変位算出手段で算出した呼吸動変位特性を用いて前記空気層に空気を入れる前の呼吸動による変位の振幅と空気を入れた後の呼吸動による変位の振幅との比を算出する第1の呼吸動振幅比算出手段と、前記振幅の比の所定値を設定する第1の呼吸動振幅比設定手段と、前記呼吸動振幅比算出手段で算出した振幅比と前記呼吸動振幅比設定手段で設定した振幅比の所定値とを比較する第1の呼吸動振幅比比較手段と、この第1の呼吸動振幅比比較手段での比較結果により前記空気層への空気の注入の継続の可否を判断する第1の空気注入判断手段とを備えたことを特徴とする請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。   The displacement calculating means is a means for calculating a respiratory motion displacement characteristic that is a relationship between time and a displacement of the imaging region due to respiratory motion, and the first displacement determining means is the respiratory motion calculated by the displacement calculating means. First respiratory motion amplitude ratio calculating means for calculating a ratio between an amplitude of displacement due to respiratory motion before air is introduced into the air layer and an amplitude of displacement due to respiratory motion after the air is introduced using displacement characteristics; A first respiratory motion amplitude ratio setting means for setting a predetermined value of the amplitude ratio; an amplitude ratio calculated by the respiratory motion amplitude ratio calculation means; and a predetermined value of the amplitude ratio set by the respiratory motion amplitude ratio setting means; First respiratory motion amplitude ratio comparison means for comparing the first and second respiratory motion amplitude ratio comparison means, and first air injection determination for determining whether or not to continue air injection into the air layer based on the comparison result of the first respiratory motion amplitude ratio comparison means 5. The magnet according to claim 4, further comprising: means. Resonance imaging apparatus. 前記受信手段による核磁気共鳴信号の取得範囲である前記呼吸動変位特性の変位がほぼ一定となるゲートウインドウ幅を設定する第1のゲートウィンドウ幅設定手段をさらに備え、前記第1の呼吸動振幅比算出手段で算出した振幅比が前記設定した所定の振幅比になったことを検出して前記ナビゲータエコー信号に同期して呼吸ゲーティング撮影を行う手段とを備えたことを特徴とする請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置。   A first gate window width setting unit configured to set a gate window width in which a displacement of the respiratory motion displacement characteristic that is an acquisition range of the nuclear magnetic resonance signal by the receiving unit is substantially constant; The apparatus further comprises means for detecting that the amplitude ratio calculated by the ratio calculating means has reached the set predetermined amplitude ratio and performing respiratory gating imaging in synchronization with the navigator echo signal. 5. The magnetic resonance imaging apparatus according to 5. 前記ナビケータエコー信号に同期して前記呼吸動による変位が所定値に達したことを検出し、この検出信号により自動で前記第1のゲートウインドウ幅を調整する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項6に記載の磁気共鳴イメージング装置。   The apparatus further comprises means for detecting that the displacement due to the respiration movement has reached a predetermined value in synchronization with the navigator echo signal and automatically adjusting the first gate window width based on the detection signal. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 6.
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