JP2008148901A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチステーション法やマルチスライス法を実行する際のように、検査領域が広範囲にわたる場合においても、検査領域を磁場中心に一致させ、最適な検査結果を得ることができるＭＲＩ装置を提供すること。
【解決手段】 被検体1の検査領域の撮像に先立って、被検体の検査部位を決めるための、被検体の体軸方向に沿って撮像される位置決め用画像のそれぞれの撮像時の天板16ａの位置情報を検出、それを計算機システム１３に入力する天板位置検出装置18および表示装置12に表示された1の位置決め用画像で入力装置17を介して指定された検査領域の位置情報および当該位置決め用画像の撮像時の天板位置情報に基づいて、上記指定された検査領域が磁場空間の磁場中心と一致するように天板移動装置14を制御する天板移動装置15をさらに有するようにＭＲＩ装置を構成した。
【選択図】 図1

Description

本発明は，磁気共鳴イメージング装置（以下ＭＲＩ装置と称す）の改良に関し、特に被検体の体軸方向に沿った、その静磁場空間を超えた広範囲の領域あるいはその静磁場空間を超えないまでも、その静磁場空間に相当な広がりを持った領域の撮像に適したＭＲＩ装置に関する。

ＭＲＩ装置を使って、被検体の希望する検査部位を撮像する場合、まず天板に被検体を配置し、検査部位に合わせて、被検体からの核磁気共鳴（以下ＮＭＲと称す）信号を検出するＲＦコイルを被検体に設定した後、静磁場磁石に取り付けられた位置合わせ用ライトマーカにＲＦコイルの所定位置が一致するように天板を移動する。その後、天板をライトマーカから静磁場磁石の中心まで、一定距離移動させることで、検査部位を静磁場空間に配置する。この状態で体軸方向の位置決め用の画像を得るため予備の撮像を行なう。その後、表示装置に表示されるその位置決め用の画像上で検査目的のごく限定された領域をマウス等の入力装置を使って指定して、その指定した検査領域について本撮像を行なうことで、検査、診断用の断層画像を得ていた。

一般的に、静磁場磁石と傾斜磁場コイルはその中心（以下磁場中心と称す）付近で最適な特性を示すため、最適な検査結果を得るには、検査領域が磁場中心にあることが望ましい。

例えば、特許文献１は、ごく限られた診断対象部位を静磁場および傾斜磁場の中心の付近に位置させるようにまず天板の概略位置合わせを行い、その後、診断対象部位の位置決めを容易にするために、被検体の診断対象部位付近に対して、水平面の２Ｄ（２次元）のＴ１Ｗマルチスライス画像などの高速な位置きめスキャンを行い、Ｚ方向（体軸方向）のマルチスライス画像を得、この中からマウス等の操作手段をクリックして、診断対象部位に最も近いスライス画像を選択し、診断対象部位のＺ方向の位置決めを行い、選択されたスライス画像の座標（Ｘ４、Ｙ４、Ｚ４）の位置情報と静磁場および傾斜磁場の中心の位置情報との距離差を算出し、算出した距離差分だけ天板を移動して、診断対象部位を静磁場および傾斜磁場の中心に一致させるＭＲＩ装置を開示している。
特開２０００−１０７１５１

一方、MRI装置による検査は、上記のようなごく限定された検査領域の場合だけではない。例えば、近年では、下肢や全身等、体軸方向に撮像領域を広くとる必要がある検査があり、広範囲な撮像領域をカバーする手法の１つに、寝台の天板を複数の位置（ステーション）に順次移動させながら複数回の撮像を行う方法、マルチステーション法と呼ばれる撮像手法がある。この撮像手法は、ある天板位置において被検体の体軸方法に沿った所定の領域を撮像した後、天板を次のステーションに移動して、被検体の次の領域を静磁場空間内に配置し、２回目の撮像を行う。この撮像と天板移動を繰り返し行うことで、静磁場空間を超えた広範囲の領域を撮像することが出来る。

また、マルチステーション法のように、静磁場空間を超えないまでも、静磁場空間内のある程度の広がりを持った領域を撮像する手法として、古くから行われているマルチスライス法、マルチスラブ法がある。マルチスライス法は大きく分けて２つの方式があり、１つは図6に示すように、第１スライスの画像を得るために必要な第1から第Ｎのエコーデータの収集を全て行い、その後、順次第２スライス以降の第1から第Ｎのエコーデータの収集を繰り返す方式（以下順次スライス方式と称す）である。もう一つは、図7に示すように、第1から第Ｎの全スライスの第１エコーデータを収集し、その後、順次第1から第Ｎの全スライスの第２エコーデータ以降のエコーデータを収集する方式（以下順次エコー方式と称す）である。前者は、短い繰り返し時間で定常状態を保ちながらエコーデータ収集を行うSSFP（Steady State Free Precession）シーケンスや、同一領域を連続的に励起して、血液の流入効果を強調することで、血流像を得るTOF（Time Of Flight）シーケンス等で使用され、後者はそれ以外のシーケンスで使用されることが多い。

また、マルチスラブ法は上記マルチスライス法における、スライス励起領域に対して、更にスライスエンコードを付与することにより、励起領域内の複数の断面を画像化する手法であり、本発明は、マルチスライス法におけると同様にマルチスラブ法にも適用出来るので、以下“スライス”と表現した場合、“スラブ”と置き換えた場合も含むものとする。

前述のマルチステーション法においては、天板移動と位置決め用画像の撮像を繰り返して行うことから、図8に示すように、各ステーションの位置決め用画像毎に磁場中心が存在し、複数の位置基準（原点）として働く磁場中心が存在することとなる。そのため、位置決め用画像上の位置基準（原点）である磁場中心と現実の磁場中心は必ずしも一致せず、位置決め用画像上の位置情報のみに基づいて、検査領域を現実の磁場中心に移動することは不可能である。

また、マルチスライス法においては、撮像領域がある程度広がりを持つことから、一部のスライスを磁場中心に移動することは可能であるが、磁場中心に合わせたスライスから離れたスライスは磁場中心から離れてしまい、最適な結果を得ることが困難であった。

本発明の目的は、マルチステーション法やマルチスライス法を実行する際のように、検査領域が広範囲にわたる場合においても、検査領域を磁場中心に一致させ、最適な検査結果を得ることができるＭＲＩ装置を提供することにある。

本発明ＭＲＩ装置は、例えば、特許文献１に開示された被検体の検査領域を常に磁場中心に置いて撮像を行なうという考え方を、マルチステーション法あるいはマルチスライス法を実行する際にも適用可能としたものである。

即ち、本発明においては、被検体の検査領域についての本撮像に先立って、被検体のステーション毎の検査領域を決めるための、被検体の体軸方向に沿って撮像される位置決め用画像のそれぞれの撮像時の天板位置を検出、記録しておき、選択した位置決め用画像について検査領域が指定された後、その指定された検査領域について、本撮像を開始する際、被検体を載せた天板位置は、選択した位置決め用画像が撮像された時の記録された天板位置に戻すようにかつその指定された検査領域の中心位置とその撮像時の原点である磁場中心との差であるずれ量を零とするよう移動することによって、その指定それた検査領域の中心位置を磁場中心と常に一致させるものである。

本発明によれば，マルチステーション法あるいはマルチスライス法を適用して、静磁場空間を越えるあるいはそれに近い被検体の検査部位の撮像に際しても、シングルスライス撮像時と同様な検査結果を得ることが出来る。

図１は本発明ＭＲＩ装置の一実施例のブロック図である。
図1に示すように、ＭＲＩ装置はまず被検体１の周囲に静磁場を発生する磁石２と、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル３と、この領域に高周波磁場を発生させるRFコイル５と、被検体１が発生するNMR信号を検出するRFコイル７を備えている。傾斜磁場コイル３は、X,Y,Zの３方向の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源４からの電流に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。RFコイル５は、RF送信部６の信号に応じて高周波磁場を発生する。RFコイル７によって受信されたNMR信号は、信号検出部８で検出され、信号処理部９で信号処理され、また計算機システム13により画像信号に変換される。画像信号に基づく画像は表示装置１２で表示されると共に記憶装置11に格納される。傾斜磁場電源４、RF送信部６、信号検出部８は、シーケンサ１０により制御される。シーケンサ１０は計算機システム１３によって制御される。被検体の撮像に関する各種条件、パラメータおよびコマンドは入力装置１７を介して計算機システム１３に入力される。被検体１を載せた天板１６ａは寝台１６上に移動可能に取り付けられている。天板１６ａは天板移動装置１４を介して希望する位置に移動される。天板１６ａのそれぞれのステーションにおける位置は天板位置検出装置１８によって検出され、計算機システム１３に入力される。天板移動制御装置１５は、計算機システム１３からの制御信号に基づき天板移動装置１４の移動量を制御する。

図２は、図１で説明した本発明の一実施例のＭＲＩ装置を適用して、マルチステーション法を実行する際の被検体の検査領域の本場像に先立つ位置決め用画像の撮像手順を模式的に示している図である。マルチステーション法では、まず始めに、各ステーションにおける位置決め用の画像の撮像を行う。まず、第１の天板位置において位置決め用画像の撮像を行い、画像と共に天板位置座標における天板位置P1を天板位置検出装置18で検出しそれを記録する。その後、天板を移動させ、第２の天板位置において、位置決め用画像の撮像を行う。この際、前記と同様に、画像と共に天板位置座標における天板位置P2を天板位置検出装置18で検出しそれを記録する。

その後、ユーザは、各ステーション毎に撮像した位置決め用画像の中から、目的とする検査領域が含まれる画像を選択し、表示装置１２の画面上に表示させ、表示させた位置決め用画像上で検査領域を入力装置17のマウス等を介して指定する。この時、計算機システム１３は、検査領域の位置及び、画像と共に記録されている撮像実施時の天板位置から、磁場中心と指定された検査領域の位置の差分を算出し、磁場中心とのずれ量だけ天板１６ａを移動するように天板移動制御装置１５に移動命令を発行し、指定された検査領域が磁場中心と一致するように、天板１６ａを移動させる。天板１６ａの移動が完了後、計算機システム１３は、シーケンサ１０に撮像開始命令を発行し、本撮像を開始する。
例えば、第２の天板位置Ｐ２で位置決め用画像を撮像後、表示装置１２の画面上に第１の天板位置Ｐ１で撮像した位置決め用画像を表示させ、図２に示すように画像上で検査領域Ａ（ｘ１、ｙ１、ｚ１）を指定した場合、撮像開始前の天板位置Ｐ２とＰ１の差分及びＰ１での検査領域の座標Ａ（ｘ１、ｙ１、ｚ１）から磁場中心とのずれ量を算出し、天板を移動後、本撮像を開始する。
また、続けて、第２の天板位置Ｐ２で撮像した位置決め用画像を表示させ、図２に示すように画像上で検査領域Ｂ（ｘ１、ｙ１、ｚ１）を指定した場合、撮像開始前の天板位置Ｐ１とＰ２の差分及びＰ２での検査領域の座標Ｂ（ｘ１、ｙ１、ｚ１）から磁場中心とのずれ量を算出し、天板を移動後、本撮像を開始する。

図３は、図１で説明した本発明の一実施例のＭＲＩ装置を適用して、順次スライス方式のマルチスライス法を実行する際の、処理ステップを示しているフローチャートである。

ユーザは、前記と同様に位置決め用画像を撮像後、所望の位置決め用画像上で、検査領域のマルチスライス位置を指定する。計算機システム１３は、第１スライスの位置と磁場中心との位置の差分を算出し、磁場中心とのずれ量だけ、天板１６ａを移動するように天板移動制御装置１５に移動命令を発行する（S1）。天板１６ａの移動が完了後、計算機システム１３はシーケンサ１０に第１スライスの撮像開始命令を発行する（S2）。シーケンサ１０は、第１スライスの全エコーデータ収集が完了した時点で、計算機システム１３に、第１スライス計測終了を通知すると共に、計測を一旦停止状態とする（S3）。計算機システム１３は、第１スライスと第２スライスの位置の差分を算出し、天板移動制御装置１５に移動命令を発行し、第２スライスが磁場中心と一致するように、天板１６ａを移動させる(S4)。天板１６ａの移動が完了後、計算機システム１３は、シーケンサ１０に第２スライスの計測開始命令を発行する（S5）。計算機システム１３は、前記S３〜S５を繰り返し実行し、全スライスの計測が終了した時点で、本撮像を終了させる(S6)。

図４は、図１で説明した本発明の一実施例ＭＲＩ装置を適用して、順次エコー方式のマルチスライス法を実行する際の、処理ステップを示しているフローチャートである。

ユーザは、前記と同様に位置決め用画像を撮像後、所望の位置決め用画像上で、検査領域のマルチスライス位置を指定する。計算機システム１３は、全スライスを図５に示すように、複数のブロックにグルーピングする（S11）。第１ブロックの撮像領域の中心位置から磁場中心との位置の差分を算出し、磁場中心とのずれ量だけ、天板１６ａを移動するように天板移動制御装置１５に移動命令を発行する（S12）。天板１６ａの移動が完了後、計算機システム１３はシーケンサ１０に第１ブロックの撮像開始命令を発行する（S13）。シーケンサ１０は、第１ブロックの全エコーデータ収集が完了した時点で、計算機システム１３に第１ブロック計測終了を通知すると共に、計測を一旦停止状態とする（S14）。計算機システム１３は、第１ブロックの検査領域の中心位置と第２ブロックの検査領域の中心位置の差分を算出し、天板移動制御装置１５に移動命令を発行し、第２ブロックの検査領域の中心位置が磁場中心と一致するように、天板１６ａを移動させる(S15)。天板１６ａの移動が完了後、計算機システム１３は、シーケンサ１０に第２ブロックの計測開始命令を発行する（S16）。計算機システム１３は、前記S１４〜S１６を繰り返し実行させ、全ブロックの計測が終了した時点で、本撮像を終了させる(S17)。

なお、以上説明した順次エコー方式のマルチスライス法の実行に際して、各スライスを、その都度磁場中心にて撮像するよう、各エコー収集の度に、天板16ａを移動することも考えられるが、天板移動が頻繁に行なわれるため、撮像時間を大幅に延長することとなり、実現的ではない。

順次エコー方式のマルチスライス法について記述したが、前記順次スライス方式の場合においても、マルチスライス数の増加に伴い、天板移動回数が増加し、撮像時間が長くなるため、複数ブロックにグルーピングする方法が有効となる。

また、当然、マルチステーション法とマルチスライス法を併用する場合は、前記各スライスの中心を磁場中心に移動することおよびスライスのグルーピングの考え方を併用することが可能である。

本発明ＭＲＩ装置の一実施例のブロック図。 図１のＭＲＩ装置を適用して、マルチステーション法を実行する際の、本発明による被検体の検査領域につていての本撮像に先立つ、位置決め用画像の撮像手順を模式的に説明する図。 図１のＭＲＩ装置を適用して、順次スライス方式のマルチスライス法を実行する際の、処理ステップを説明するフローチャート。 図１のＭＲＩ装置を適用して、順次エコー方式のマルチスライス法を実行する際の、処理ステップを説明するフローチャートである。 図４の処理で実行されるマルチスライスのグルーピングを説明する図。 ＭＲＩ装置によって実行される順次スライス方式のマルチスライス法による撮像を説明する図。 ＭＲＩ装置によって実行される順次エコー方式のマルチスライス法による撮像を説明する図。 ＭＲＩ装置によって実行されるマルチステーション法による撮像の問題点を説明する図。

符号の説明

１ … 被検体、 ２ … 磁石、 ３ … 傾斜磁場コイル、
４ … 傾斜磁場コイル電源、 ５ … 送信用ＲＦコイル
６ … ＲＦ送信部、 ７ … 受信用ＲＦコイル
８ …信号検出部、 ９ … 信号処理部、 10 … シーケンサ
11 … 記憶装置、 12 … 表示装置、 13 …計算機システム
14 …天板移動装置、 15 …天板移動制御装置、 16 …寝台
16ａ …天板、 17 …入力装置、 18 …天板位置検出装置

Claims (3)

1. 被検体が置かれる空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、上記空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生手段と、上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場発生手段と、上記核磁気共鳴により放出される信号を検出する検出手段と、上記検出手段で検出した検出信号を処理する信号処理手段と、上記信号処理された信号を画像信号に変換する計算機システムと、上記画像信号に基づく画像を表示する表示手段と、上記被検体を載せる天板と、上記被検体を載せた上記天板を上記静磁場発生手段および上記傾斜磁場発生手段によって形成される磁場空間に移動する天板移動手段と、上記計算機システムへ被検体撮像に関する各種条件、パラメータおよびコマンドを入力する入力手段を備えた磁気共鳴イメージング装置において、被検体の検査領域の撮像に先立って、被検体の検査部位を決めるための、被検体の体軸方向に沿って撮像される位置決め用画像のそれぞれの撮像時の上記天板の位置情報を検出し、それを上記計算機システムに入力する天板位置検出手段および上記表示手段に表示された1の位置決め用画像上で上記入力手段を介して指定された検査領域の位置情報および当該位置決め用画像の撮像時の天板位置に基づいて、上記指定された検体領域が上記磁場空間の磁場中心と一致するように上記天板移動手段を制御する天板移動制御手段をさらに有するように構成したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. さらに、上記入力手段を介して指定される検査領域はマルチスライス位置であって、上記天板移動制御手段は、マルチスライス中の各スライスの中心位置が上記磁場中心と一致するように隣接するスライス間の距離だけ上記天板がその都度移動するように上記天板移動手段を制御することを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. さらに、上記入力手段を介して指定される検査領域は複数のグループにグループ分けされたマルチスライス位置であって、上記天板移動制御手段は、複数グループの中の各グループの中心位置が上記磁場中心と一致するように隣接するグループ間の距離だけ上記天板がその都度移動するように上記天板移動手段を制御することを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。

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