JP2008221020A

JP2008221020A - 磁気共鳴により対象を画像化する方法及び装置

Info

Publication number: JP2008221020A
Application number: JP2008166019A
Authority: JP
Inventors: Eltjo H Haselhoff; ハーハセルホフ，エルティオ; Becker Jan F L De; エフエルデ・ベッカー，ヤン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2008-09-25
Also published as: JP2002505612A; EP0990170A1; US6215305B1; WO1999054750A1

Abstract

【課題】定常な磁界内に配置された人体の一部分の磁気共鳴画像化方法。画像化される体のその部分は例えば心臓の近傍の冠状動脈を含む。他の可能な部分は例えば十字靱帯又は関節である。
【解決手段】この目的のために２つのＭＲ画像が第一と第二のＭＲ画像の第一の画像化平面と第二の画像化平面との間で延在された冠状動脈をそれぞれ冠状動脈の第一の断面が第一のＭＲ画像に再構成され、他方で冠状動脈の第二の断面が第二のＭＲ画像に再構成されるように作る。次に、第三のＭＲ画像に対して第三の画像化平面が第一と第二の画像化平面で冠状動脈の第一と第二の断面の交差の点を第一と第二の画像内で示すことにより２つの点を決定する操作者により決定される。第三の画像化平面の第三のＭＲ画像を形成するための調整パラメータは交点のこれらの点及び自由に選択可能な第三の点に基づき計算される。第三のＭＲ画像は冠状動脈が強く湾曲されている時を除き、大きく再構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、
ａ）画像化する部分の第一の断面が第一のＭＲ画像に形成され、他方で該部分の第二の断面が第二のＭＲ画像に形成されるように該部分の第一の画像化平面の第一のＭＲ画像と、該部分の第二の画像化平面の第二のＭＲ画像とを形成し、
ｂ）該部分の第三の断面の第三の画像化平面を決定し、第一と第二のＭＲ画像からの情報から第三の画像化平面の第三のＭＲ画像を形成する各段階からなる定常な磁界に配置された人間又は動物の身体の一部分を画像化する方法に関する。
本発明はまた、そのような方法を実施するＭＲ装置にも関する。
画像化平面はＭＲ画像により可視化される身体のスライスを意味すると理解される。

この種の方法は、米国特許第５５１４９６２号から知られている。知られている方法は例えば人間又は動物の心臓のような身体の一部分の機能の解析のためにＭＲ画像を形成するために用いられる。そのために、心臓の潅流ＭＲ画像又は心臓の周りの冠状動脈系のＭＲ画像を形成することが用いられている。そのような場合には冠状動脈の可能な限り大きな部分の画像化が重要である。ＭＲ信号の測定はしばしば測定中に患者の呼吸を止める必要がある技術を用いる故に、第三の画像化平面の適切な方向付けが患者の負担の軽減のために可能な限り迅速に見いだされることが重要である。

この目的のために、知られている方法の画像化情報が測定され、身体のこの部分の三次元モデルがワークステーションによりモニタ上に表示される。第三の画像の第三の画像化平面を決定するために、その部分のほとんどを再生し、補助平面がその次にモニタに表示される。続いて、操作者はモニタに表示された補助平面が最大の部分に対して三次元モデルと交差するように補助平面の並進及び回転により補助平面をシフトする。このように見いだされた補助平面の座標は次に第三の画像化平面の座標を決定する。次の段階中にＭＲ信号はその部分の第三の画像化平面の第三のＭＲ画像の再構成に対して測定される。適切な解像度の三次元モデルを決定するために必要とされる多くの時間が必要であることがこの知られている方法の欠点である。小さな断面を有する身体の一部分の例は例えば概略１ｍｍの断面を有する冠状動脈の部分である。

本発明の目的は第一と第二の画像化平面の間に延在する身体の可能な限り大きな部分の第三の画像化平面を表示するために必要とされる時間の量を減少する。

これを達成するために、本発明の方法は第三の画像化平面の決定は第一のＭＲ画像の該部分の第一の断面の第一の点と、第二のＭＲ画像の該部分の第二の断面の第二の点とにより第三の画像化平面の２つの点の決定を含むことを特徴とする。本発明は第三の画像化平面の２つの点が第一の画像化平面の第一の断面の第一の点及び第二の画像化平面のその部分の第二の断面の第二の点であるとそれぞれ決定し、第三の点を選択することは、第三の画像化平面をその部分が最も大きく画像化されるように決定するという事実の認識に基づく。操作者は単に該第一と第二の点を第一のＭＲ画像のその部分の第一の断面と第二のＭＲ画像のその部分の第二の断面に示すだけである。第一、第二、第三の点の座標は順次第三の画像化平面の第三のＭＲ画像の再構成のためにＭＲ信号の測定のためのＭＲ画像化パルスシーケンスに対する調整パラメータに変換される。

本発明による方法の特別なバージョンは、第一と第二の平面は平行に延在するように選択されることを特徴とする。

本発明による方法の更なるバージョンは、第四の画像化平面の第四のＭＲ画像を形成する段階を更に含み、第三の画像化平面の第三の点が更に第四のＭＲ画像の該部分の第四の断面の点により決定される該部分の第四の断面を画像化することを特徴とする。第三の画像化平面は斯くして完全に決定され、それにより第三の画像化平面がその部分の完全な断面を含む可能性は増大する。斯くして決定された第三の画像化平面は該３つの画像化平面の冠状動脈の部分及び、冠状動脈が強く湾曲されない場合には、また該部分の間の部分をも含む。

本発明による方法の更なるバージョンは、ＭＲ画像は補正された画像化面で形成され、その座標は第三の画像化平面の方向に並進するか又は第三の画像化平面内の軸に関して回転することにより決定されることを特徴とする。

定常な磁界に配置された人間又は動物の一部分の磁気共鳴画像化装置は、
定常磁界を維持する手段と、
ＲＦパルスを発生する手段と、
定常磁界に傾斜を発生する手段と、
ＲＦパルスを発生する手段と傾斜を発生する手段のために制御信号を発生する制御ユニットと、
ＭＲ信号を測定する手段と、
ＭＲ装置内に配置された身体の一部分の第一の画像化平面及び第二の画像化平面からの測定されたＭＲ信号からそれぞれ第一のＭＲ画像と第二のＭＲ画像を再構成する手段と、
第一の部分の第三の断面の第三の画像化平面を決定する手段と、
第三の画像化平面の第三のＭＲ画像を再構成する手段とからなり、該部分の第一の断面が第一のＭＲ画像に再現され、他方で第二の断面が第二のＭＲ画像に再現される人間又は動物の身体の一部分を画像化する磁気共鳴画像化装置であって、
第三の画像化平面を決定する手段は第三の画像化平面の２つの点が第一のＭＲ画像の該部分の第一の断面の第一の点と、第二のＭＲ画像の該部分の第二の断面の第二の点とにより決定されるように配置されることを特徴とする。

本発明の上記及び他のより詳細な特徴は以下に図面を参照して、実施例により詳細に説明される。

図１は定常な磁界を発生する第一の磁石システム２と、座標系Ｘ，Ｙ，Ｚの３つのそれぞれ直交する方向に定常な磁界に重畳され、定常な磁界に傾斜を引き起こす付加的な磁界を発生する種々の傾斜コイル３とを含む磁気共鳴画像化装置を示す。一般的に、第一の方向の傾斜は読み取り傾斜と称され、第二の方向の傾斜は位相エンコーディング傾斜と称され、第三の方向の傾斜は選択傾斜と称される。示されている座標系のＺ方向は磁石システム２の定常磁界の方向に慣例として対応する。用いられる測定座標系ｘ，ｙ，ｚは図１に示されるＸ，Ｙ，Ｚ座標系に独立に選択される。傾斜コイル３は電源ユニット４から給電される。ＭＲ装置はまたＲＦコイル５を含む。ＲＦコイル５はＲＦ磁界を発生し、ＲＦ送信機及び変調器６に接続される。受信コイルは対象７、又は例えばインビボで検査される人間又は動物の身体である対象の一部分のＲＦ磁界により発生された磁気共鳴信号を受けるために用いられる。このコイルはＲＦ送信コイル５と同じコイルでも良い。磁石システム２は検査される身体７の一部分を収容するために十分大きな検査空間を囲む。ＲＦ送信コイル５は検索ゾーン内の身体７の一部分に又はそれを囲んで配置される。ＲＦ送信コイル５は送受信回路９を介して信号増幅器及び復調ユニット１０に接続される。制御ユニット１１はＲＦパルス及び傾斜を含む特定のＭＲ画像化パルスシーケンスを発生させるためにＲＦ送信機及び変調器６及び電源を制御する。復調ユニット１０から得られた位相及び振幅は処理ユニット１２に印加される。処理ユニット１２はＭＲ画像を形成するために例えば二次元フーリエ変換を用いて、現れた信号値を処理する。画像処理ユニット１３はモニタ１４を介してＭＲ画像を可視化する。ＭＲ装置はまた入力装置１５を含み、これはモニタ１４上にポインタ表示を可視化するために、画像処理ユニット１３に結合される。入力装置はまた制御装置１１へのパラメータを調整を変更するために制御装置１１に接続される。

本発明はＭＲ画像を形成するために知られているエコープラナー画像化（ＥＰＩ）画像化パルスシーケンスの形でＭＲ画像化パルスシーケンスを用いる方法に基づく例により以下に詳細に説明される。ＥＰＩ画像化パルスシーケンスはＭ．Ｔ．Ｖｌａａｒｄｉｎｇｅｒｂｒｏｅｋ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒｖｅｒｌａｇにより１９９６年に書かれた本"ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ"から知られている。ＥＰＩ画像化シーケンスを用いることにより、ＭＲ信号は測定され、測定されたＭＲ信号は、例えば心臓の一部分を含む画像化平面のような身体の一部分のＭＲ画像を再構成するために、二次元フーリエ変換される。該ＥＰＩ画像化パルスシーケンスがしかしながら、他の知られているＭＲ画像化パルスシーケンスがまた用いられ、例えば、スピンエコー（ＳＥ）画像化パルスシステムシーケンス、高速収集及び緩和増強（ＲＡＲＥ）画像化パルスシーケンス、傾斜及びスピンエコー（ＧＲＡＳＥ）画像化パルスシーケンスである。これらの画像化パルスシーケンスはまた上記のＭ．Ｔ．Ｖｌａａｒｄｉｎｇｅｒｂｒｏｅｋ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒｖｅｒｌａｇにより１９９６年に書かれた本"Ｍａｇｎｅｔｉｃ
ＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ"から知られている。

図２はＥＰＩ画像化パルスシーケンス２０を示し、これは励起ＲＦパルス及び傾斜を含む。ＥＰＩ画像化パルスシーケンスはフリップ角を有する励起ＲＦパルス１００及び、例えば身体７を通してｘ，ｙ平面の画像化平面のような測定ゾーン内のスピンを励起するために選択傾斜１１０の印加で開始される。フリップ角は例えば９０°である。選択傾斜はｚ方向に向けられる。スライス選択の後に、初期位相エンコーディング傾斜１２０及び読み出し傾斜１３０が印加される。更に、ブリップと称される位相エンコーディング傾斜１２１、１２２が読み大傾斜の第二及び更なるゼロクロスの後に印加され、それによりＭＲ信号１４０、１４１、１４２が測定され、そのサンプリング時点はｋ空間内のライン上に均一に分布される。ＥＰＩ画像化パルスシーケンス２０は例えばｋ空間の１２８、又は２５６ラインに関するＭＲ信号の完全な組を測定するように初期位相エンコーディング傾斜１２０の異なる値に対して繰り返される。本発明の応用の観点から、ｋ空間は軌跡が定常磁界に対する傾斜の印加によりＭＲ信号の測定中に辿られる空間周波数領域を意味すると理解される。ｋ空間のトラジェクトリはスピンの励起とＭＲ信号が測定された時点との間の間隔内で印加された傾斜の時間積分により決定される。軌跡の最も重要な部分に対応するＭＲ信号の測定された値は画像化平面の画像の逆フーリエ変換された値を発生する。

例えば心臓の冠状動脈のような身体の任意に向けられた部分の問題の部分のＭＲ画像を決定するために、本発明の方法の第一のバージョンによれば、冠状動脈の第一の部分の第一の画像化平面の第一のＭＲ画像及び冠状動脈の第二の部分の第二の画像化平面の第二のＭＲ画像は第一の段階に形成され、第一と第二の画像化平面は好ましくはそれらが並行に向けられ、心臓で、体の頭からつま先への軸のような縦軸に実質的に垂直であり、頭とつま先の軸に関して心臓の位置はエキスパートにより慣用の方法で推定される。更にまた、冠状動脈のその部分は第一の画像化平面と第二の画像化平面との間に延在する。

図３は第一の画像化平面３０と第二の画像化平面３１を示す。続いて、第一のＭＲ画像及び第二のＭＲ画像がモニタ１４上に表示される。第三のＭＲ画像の第三の画像化平面の第一の点の座標を決定するために、冠状動脈の問題の部分を再生し、操作者は入力装置１５により制御されるモニタ１４上のポインタ表示により、冠状動脈３２の第一の部分の第一の断面３３の点を示し、当業者に知られているような方法でポインタ表示の位置から第一のポインタの座標を決定するために入力装置１５に指示する。この種の入力装置１５は例えば指示ボタン、コンピュータマウス又はトラックボールを含む。同様にして、第三の画像平面の第二の点は第二のＭＲ画像の冠状動脈の第二の部分の第二の断面３４の点を示すことにより決定される。第三の画像化平面の冠状動脈３２の第三の断面の第三の画像化平面３５の座標は決定された第一と第二の点及び自由に選択された第三の点に基づき入力装置１５により次に決定される。第三の点は好ましくは第四のＭＲ画像により決定される。この目的のために本発明の方法は第一と第二の画像化平面３０、３１に並行に延在するように好ましくは選択された、第四の画像化平面３６の第四のＭＲ画像を形成する段階を含み、第四の画像化平面で冠状動脈３２の第三の部分の第四の断面３７は斯くして画像化される。モニタ１４及び入力装置１５上の表示を介して、操作者は次に冠状動脈３２の第三の部分の第四の断面及び第四の画像化平面３６から第三の画像化平面３６の第三の点３７を決定する。示された点に基づき、入力装置１５は次に第三の画像化平面３５に対して調整パラメータを決定し、これらのパラメータをＭＲ装置の制御ユニット１１に印加し、それによりＭＲ画像化パルスシーケンスは第三の画像化平面３５の第三のＭＲ画像が再構成されるＭＲ信号の測定のために発生される。適切なＭＲ画像化パルスシーケンスは例えば図に記載されるようなＥＰＩ画像化パルスシーケンスである。斯くして形成された第三のＭＲ画像は冠状動脈３２の３つの点３３、３４、３７を含み、冠状動脈が強く湾曲されなければ、また該３つの点３３、３４、３７の間の点も含む。

第三の画像化平面３５の第三のＭＲ画像に基づき、第三の画像化平面３５の向きは更に増加され、次のＭＲ画像に画像化される冠状動脈３２の問題の部分は拡大される。第三の画像化平面３５の向きのこの補正は図４を参照して説明される。

図４は第三の画像化平面３５を示す。補正された画像化平面４１の座標は第三の画像化平面３５に実質的に垂直に第一の軸４０の方向に並進することにより、又は第三の画像化平面３５内の第二の軸４２に関して回転することにより決定され、操作者は入力装置１５により所望の並進又は回転を入力し、これは補正された画像化平面４１からのＭＲ信号を測定するためにＥＰＩ画像化パルスシーケンスの新たに計算された調整パラメータを制御ユニット１１に印加する。処理ユニットは次に測定されたＭＲ信号から補正された画像化平面４１の補正されたＭＲ信号を再構成する。上記の方法はまた例えば十字靱帯の問題の部分、又は人間また動物の身体の関節の問題の部分のような他の身体の部分の画像を決定するためにも用いられる。

磁気共鳴画像化装置を示す。ＥＰＩパルスシーケンスを示す。第一、第二、第三の画像化平面を示す。図４は補正された画像化平面を示す。

符号の説明

１磁気共鳴画像化装置
２磁石システム
３傾斜コイル
４電源ユニット
５ＲＦコイル
６ＲＦ送信・変調器
７身体
９送受信回路
１０信号増幅・復調ユニット
１１制御ユニット
１２処理ユニット
１３画像処理ユニット
１４モニタ
１５入力装置
２０パルスシーケンス
３０第一の画像化平面
３１第二の画像化平面
３２冠状動脈
３３、３４、３７冠状動脈の断面（点）
３５第三の画像化平面
３６第四の画像化平面
４０、４２軸
４１補正された画像化平面
１４０、１４１、１４２ＭＲ信号

Claims

定常磁界を維持する手段と、
ＲＦパルスを発生する手段と、
定常磁界に傾斜を発生する手段と、
ＲＦパルスを発生する手段と傾斜を発生する手段のために制御信号を発生する制御ユニットと、
ＭＲ信号を測定する手段と、
ＭＲ装置内に配置された身体の一部分の第一の画像化平面及び第二の画像化平面からの測定されたＭＲ信号からそれぞれ第一のＭＲ画像と第二のＭＲ画像とを再構成する手段と、
第一と第二のＭＲ画像からの情報から該部分の第三の断面の第三の画像化平面及び第四の断面の第四の画像化平面を決定する手段と、
第三の画像化平面の第三のＭＲ画像及び第四の画像化平面の第四のＭＲ画像を再構成する手段とからなり、
該部分の第一の断面が第一のＭＲ画像に再現され、他方で第二の断面が第二のＭＲ画像に再現される、人間又は動物の身体の一部分を画像化する磁気共鳴画像化装置であって、
第三の画像化平面を決定する手段は
第一及び第二の画像化平面において第一及び第二の点をそれぞれ選択し、該部分の第四の断面の第四の画像化平面において第三の点を選択し、該第三の点は第一及び第二の点を通る接続線の外であり、第三の画像化平面の方位が前記接続線に基づいており、第三の画像化平面が選択された第三の点を含むことを特徴とする磁気共鳴画像化装置。
第一の画像化平面の該部分の第一の断面の第一のＭＲ画像の第一の点と、第二の画像化平面の該部分の第二の断面の第二のＭＲ画像の第二の点とを入力する入力手段を含む請求項１記載の磁気共鳴画像化装置。
第一と第二の画像化平面が平行に延在する請求項１記載の磁気共鳴画像化装置。
第四の画像化平面が第二の画像化平面に平行に延在する請求項３記載の磁気共鳴画像化装置。