JP2009000370A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影時間の短縮化が可能であり、かつ、折り返しアーチファクトの発生を防止可能な磁気共鳴イメージング装置を実現する。
【解決手段】ダブルオブリーク面である位置決め画像２０１を設定し、プリスキャン、ラジアルスキャンを実行し、位相エンコード方向の視野が最小となるように位相エンコード方向を決定し、所定の空間分解能を保持したまま、最小となる位相エンコード数を決定する。位相エンコード方向、位相エンコード数を用いて本撮影を実行する。位相エンコード方向を、撮影対象の幅が最小となる方向として、矩形視野を設定し、位相エンコード数を決定して本撮影するように構成したので、撮影時間の短縮化が可能であり、かつ、折り返しアーチファクトの発生を防止可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する磁気共鳴イメージング装置に関する。

位相エンコード方向の視野を狭くする矩形視野を用いて、撮影時間を短縮する方法が広く適用されている。特に、心臓撮影においては、息止め状態で撮影する例が多いため、撮影時間をできるだけ短縮する必要があり、矩形視野が多用される。

矩形視野を適用する際の注意点として、折り返しアーチファクトが挙げられる。折り返しアーチファクトは、撮影対象が視野の外にはみ出す場合に発生する。したがって、位相エンコード方向の視野を狭くする矩形視野を用いる場合は、折り返しアーチファクトによる画質劣化を防止する必要がある。

また、折り返しアーチファクトが生じている場合に、パラレルイメージングを併用すると、画像再構成時のパラレルイメージング関連処理の精度が低下し、画質が著しく劣化する場合がある。

このように、矩形視野を用いて撮影を行う際、特にパラレルイメージングを併用する場合、折り返しアーチファクトを防止することは重要である。ここで、アキシャル面、サジタル面、コロナル面の基本三断面を撮影する場合、リードアウト方向、位相エンコード方向の把握が容易であり、矩形視野に伴う折り返しを推測可能である。

一方、ダブルオブリーク面で撮影が行われる心臓撮影では、リードアウト方向・位相エンコード方向の把握が困難であり、画像を再構成しないと正確な位相エンコード方向、あるいは、位相エンコード方向の折り返しの有無が判断できない。

このため、例えば、特許文献１に折り返しアーチファクトを防止する技術が記載されている。この特許文献１に記載の技術は、核磁気共鳴信号（ＮＭＲ信号）の計測視野を再構成画像の撮像視野より広く設定し、位相エンコード数を増やすことで、実質的に折り返しアーチファクトの出現を防いでいる。

特開平５−７６５１８号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、撮影視野以外の領域についても撮影することになり、撮影時間延長につながるため、撮影時間の短縮化の要請に応えることは困難である。

本発明の目的は、撮影時間の短縮化が可能であり、かつ、折り返しアーチファクトの発生を防止可能な磁気共鳴イメージング装置を実現することである。

本発明は、上記目的を達成するため、次のように構成される。

被検体について所定の撮影視野を用いて設定された撮影対象スライス面に対して、傾斜磁場の印加方向を回転させて位相エンコード方向の視野が最小となる位相エンコード方向を決定すると共に位相エンコード数を決定し、決定した位相エンコード方向及び位相エンコード数により矩形視野を決定し、決定した矩形視野を用いて上記撮影対象スライス面の本撮影を行なう。

また、被検体について所定の撮影視野を用いて設定された撮影対象スライス面が最も薄い寸法となる方向を画像処理により検出して、その検出した方向を位相エンコード方向と決定すると共に位相エンコード数を決定し、決定した位相エンコード方向及び位相エンコード数により矩形視野を決定し、決定した矩形視野を用いて上記撮影対象スライス面の本撮影を行なう。

撮影時間の短縮化が可能であり、かつ、折り返しアーチファクトの発生を防止可能な磁気共鳴イメージング装置を実現することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略構成図である。図１において、ＭＲＩ装置は、被検体４０１の周囲に静磁場を発生する磁石４０２と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル４０３と、高周波磁場を発生するＲＦコイル４０４と、被検体４０１が発生するＭＲ信号を検出するＲＦプローブ４０５とを備える。

傾斜磁場コイル４０３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４０９からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。また、ＲＦコイル４０４はＲＦ送信部４１０からの信号に応じて高周波磁場を発生する。ＲＦプローブ４０５の信号は、信号検出部４０６で検出され、信号処理部４０７で信号処理され、計算により画像信号に変換される。画像は表示部４０８で表示される。

傾斜磁場電源４０９と、ＲＦ送信部４１０と、信号検出部４０６とは、制御部４１１で動作制御され、その制御のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれている。また、ベッド４１２は被検体４０１が横たわるためのものである。

現在、ＭＲＩ装置の撮影対象は、臨床で普及しているものとしては、被検体４０１の主たる構成物質、プロトンである。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、機能を２次元もしくは３次元的に撮影する。

次に、撮影方法を説明する。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る。これらのデータを２次元フーリエ変換して１枚のＭＲ画像を作成する。

次に、本発明の第１の実施形態について、図２、図３、図４を参照して説明する。なお、この第１の実施形態は、心臓短軸撮影を例にして説明する。

心臓撮影において、位置決め像を広い視野で取得した後、矩形視野を用いて撮影時間を短縮することは一般的に行われる手法である。また、心臓短軸撮影は、図２の（ａ）に示すように、ダブルオブリーク面２０１のような撮影となる場合が多く、撮影対象は面内で斜めになる。なお、図２の（ａ）は、心臓短軸を撮影する際の位置決め画像２０１を示し、従来の方法で矩形視野を用いて本撮影を行った場合の画像が図２の（ｂ）に示す画像２０３である。この図２の（ｂ）に示す撮影方法は、図２の（ａ）に示した位置決め画像２０１に対して位相エンコード方向の視野を狭くし、撮影対象が存在しない領域については撮影を行わない方法である。

これに対して、本発明の第１の実施形態における本撮影画像は、図２の（ｃ）に示す画像２０５となる。本発明の第１の実施形態は、撮影対象２０２の厚み寸法が最も薄い方向を位相エンコード方向として、撮影対象２０２が折り返しを起こさない程度に矩形視野を絞って本撮影を行うことを特徴とする。

つまり、矩形視野を用いて撮影対象全体を撮影する際に、位相エンコード方向の視野が最小となるように位相エンコード方向を決定すれば、所定の空間分解能を保持したまま、位相エンコード数を最小にすることが可能である。実際、図２の（ｂ）に示す従来の方法での位相エンコード方向の幅２０４よりも、本発明の第１の実施形態を用いた方法での幅２０６の方が、位相エンコード方向の視野が狭くなり、空間分解能を保持した条件では、位相エンコード数を減らすことができる。

図３は、本発明の第１の実施形態における位相エンコード方向決定に関するフローチャートである。図３において、まず、初めにダブルオブリーク面である位置決め画像を設定する（ステップ７０１、図２の（ａ）における位置決め画像２０１に対応する）。

次に、静磁場、傾斜磁場などを調整するプリスキャンを行う（ステップ７０２）。その後、ラジアルスキャンを実行し、その取得データに所定の処理を適用し、位相エンコード方向の視野が最小となるように位相エンコード方向を決定し、所定の空間分解能を保持したまま、最小となる位相エンコード数を決定する（ステップ７０３〜７１１）。

ただし、ステップ７０９において、回転量がπ以上でなければ、回転角に所定の角度（例えば３０度）を加算して、ステップ７０３に戻る。そして、ステップ７０３〜７０９が実行され、ステップ７０９において、回転量がπ以上となると、ステップ７１０、７１１が実行される。

ステップ７１１で位相エンコード数が決定された後、決定された位相エンコード方向、位相エンコード数を用いて本撮影を実行する（ステップ７１２、図２の（ｃ）の画像２０２に対応する）。

ここで、ステップ７０３からステップ７１１において、ラジアルスキャンで取得したデータから位相エンコード方向の視野が最小となるように位相エンコード方向を決定し、所定の空間分解能を保持したまま、最小となる位相エンコード数を決定する処理について、図３、図４を参照して説明する。

まず、被検体に高周波磁場パルスを照射して磁化を励起し（ステップ７０３）、図４の（ａ）に示す３０１の方向にリードアウト傾斜磁場を印加し（ステップ７０４）、発生するエコー信号を受信する（ステップ７０５）。受信したエコー信号に一次元フーリエ変換を施しプロジェクションデータ３０２を作成し（ステップ７０６）、プロジェクションデータが閾値よりも大きくなる範囲から、方向３０１に対する撮影対象の幅３０３を算出する（ステップ７０７）。

次に、投影角度を異ならせて、つまり、リードアウト傾斜磁場印加方向を回転量（θ）だけ回転し（ステップ７０８）、ステップ７０３から７０６のプロセスを繰り返すことで、図４の（ａ）に示す方向３０４に対する撮影対象の幅３０５を算出する。同様の処理を繰り返し、回転量がπ以上になれば、ステップ７０３からステップ７０８の処理を終了する。

以上のラジアルスキャンにより得られる回転量と撮影対象の幅の関係を図４の（ｂ）に示す。図４の（ｂ）に示すように、プロファイル３０６は、回転量３０７の場合に最小である。すなわち、撮影対象の幅が最小になる。回転量３０７におけるリードアウト傾斜磁場印加方向を位相エンコード方向に設定することにより、撮影対象の幅が最小となる方向と位相エンコード方向とを一致させることができる（ステップ７１０）。

また、上記位相エンコード方向におけるプロジェクションデータから得られる撮影対象の幅を、所定の空間分解能で割ることにより、空間分解能を保持したまま撮影を行う場合の最小位相エンコード数を決定することができる（ステップ７１１）。

以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、位相エンコード方向を、撮影対象の幅が最小となる方向として、矩形視野を設定し、位相エンコード数を決定して本撮影するように構成したので、ダブルオブリーク面上で矩形視野を用いる場合であっても、撮影時間の短縮化が可能であり、かつ、折り返しアーチファクトの発生を防止可能な磁気共鳴イメージング装置を実現することができる。

上述した本発明の第１の実施形態は、位置決め画像において、撮影対象が視野よりも小さい場合を例として示したが、撮影対象の一部が矩形視野外となっているオフセンターの場合も本発明は適用可能である。

本発明の第２の実施形態は、上記オフセンターの場合に本発明を適用する例である。図５は本発明の第２の実施形態の説明図である。図５において、位置決め画像５０１の視野５０３の外に撮影対象の一部（斜線部）がはみ出ている。この場合、位相エンコード方向に折り返しアーチファクト５０２が生じるため、プロジェクションデータから撮影対象の幅を決定することはできない。

そこで、視野と撮影対象の幅が一致し、オフセンターであると判断された場合には、図３のステップ７０４で印加するリードアウト傾斜磁場の強度を弱くすることにより、視野内に撮影対象全体が収まるように視野を拡大する。つまり、視野の中心を固定した状態で、視野と撮影対象の幅とが不一致となるまで視野を拡大していく。

そして、視野の拡大が終了すると、ステップ７０３から７０６のステップを実施することにより、任意の方向５０６に対する撮影対象の幅５０５を測定することができる。同様に、視野を充分に大きく設定し、ラジアルスキャンを実施することにより、位相エンコード方向の視野が最小となるように位相エンコード方向を決定し、所定の空間分解能を保持したまま、位相エンコード数を最小にすることが可能である。

ここで、プロジェクションデータの中心を本撮影画像の中心に設定することで、位置決め画像がオフセンターの場合に対しても、視野内に撮影対象が均等に配置された本撮影画像を得ることができる。

矩形視野を用いて撮影を高速化する方法は、心臓以外の撮影においても有用であり、膝や肘の関節を様々な角度で撮影するキネマティック撮影においても、本発明を適用することができる。

本発明の第３の実施形態は、キネマティック撮影に本発明を適用する場合の例である。図６は本発明の第３の実施形態の説明図であり、サジタル面で膝を撮影した場合の例である。図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、膝を折り曲げる角度を変えて撮影したものである。

キネマティック撮影では、様々な体位で撮影を行うため、体位毎に位置決め画像が異なる（画像６０１、６０３、６０５）。従って、空間分解能を保持したまま矩形視野を用いて撮影を行う際の最小位相エンコード数についても体位毎に異なる。

本発明の第３の実施形態においては、折り返しアーチファクトが生じない程度に最小の位相エンコード数を自動的に検出し（検出方法は、第１、２の実施形態と同様である）、本撮影画像（画像６０２、６０４、６０６）を得る。本発明の第３の実施形態では、本撮影画像において、リードアウト方向で撮影対象がはみ出している点で、第１、第２の実施形態と異なるが、この方向については折り返しアーチファクトが生じないため、画質に影響はない。

このように、第３の実施形態で示したように、本発明は膝のように、角度が変更可能な撮影対象についても、適用することができる。

なお、本発明は、本撮影のシーケンスによらず、適切な位相エンコード方向、位相エンコード数を自動的に決定することができる。

また、上述した例において、撮影対象の幅が最小となる方向を、傾斜磁場印加方向を回転させながら、検出するように構成したが、例えば、図２の（ａ）に示した位置決め画像２０１を画像処理することにより撮影対象の幅が最小となる方向を検出することも可能である。

また、図２の（ａ）、（ｃ）を表示部４０８に画像表示することも可能である。この場合、撮影対象の幅が最小となる方向を自動的に決定した後、図２の（ｃ）に示すような画像を用いて、操作者がマニュアルで、制御部４１１等に接続されたキーボードやマウス等の調整手段を用いて、矩形視野を調整するように構成することも可能である。

以上説明したように、本発明では、撮影対象の最も薄い方向を位相エンコード方向として、折り返しが生じない程度に矩形視野を絞って撮影を行うため、折り返しアーチファクトが生じない。そのため、画質を劣化させずに撮像時間を短縮することができる。息止めが苦手な患者に対しても撮影の成功率向上が可能となる。また、パラレルイメージングを併用すれば、撮影時間の更なる短縮が可能である。

本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態の説明図である。 本発明の第１の実施形態の位相エンコード方向決定についてのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態において所定の空間分解能を保持したまま最小となる位相エンコード数を決定する方法の説明図である。 本発明の第２の実施形態の説明図である。 本発明の第３の実施形態の説明図である。

符号の説明

２０１、５０１、６０１、６０３、６０５・・・位置決め画像、２０２・・・撮影対象、２０５、６０２、６０４、６０６・・・本撮影画像、４０１・・・被検体、４０２・・・静磁場磁石、４０３・・・傾斜磁場コイル、４０４・・・ＲＦコイル、４０５・・・ＲＦプローブ、４０６・・・信号検出部、４０７・・・信号処理部、４０８・・・表示部、４０９・・・傾斜磁場電源、４１０・・・ＲＦ送信部、４１１・・・制御部、４１２・・・ベッド

Claims (7)

1. 静磁場発生手段と、傾斜磁場発生手段と、高周波信号送受信手段と、上記傾斜磁場発生手段及び上記高周波信号送受信手段を制御する制御手段とを備え、被検体を撮影する磁気共鳴イメージング装置において、
   上記被検体の幅が最小となる方向を検出する最小幅方向検出手段を有し、
   上記制御手段は、上記最小幅方向を位相エンコード方向として上記被検体の撮影を行なうことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   上記制御手段は、上記最小幅を所定の分解能で除して求まる値を位相エンコード数とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   上記制御手段は、所定のスライス面内で投影角度の異なる上記被検体のプロジェクションデータを複数取得し、
   上記最小幅方向検出手段は、上記複数のプロジェクションデータの内から幅が最小となるプロジェクションデータを選択し、この最小幅のプロジェクションデータが取得された投影角度の方向を上記被検体の幅が最小となる方向とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   上記制御手段は、上記被検体の一部が所定の撮影視野外にあるか否かを判断し、上記被検体の一部が上記所定の撮影視野外にあると判断した場合は、撮影視野外にある上記被検体の一部が撮影視野内に入るように、撮影視野を拡大し、拡大した視野内のスライス面に対して、傾斜磁場の印加方向を回転させて位相エンコード方向の視野が最小となる位相エンコード方向を決定すると共に位相エンコード数を決定することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項１又は４記載の磁気共鳴イメージング装置において、画像表示手段を備え、
   上記制御手段は、上記画像表示手段に、上記所定の撮影視野内の撮影対象スライス面を表示させると共に、上記設定した矩形視野及びこの矩形視野内の被検体のスライス面を表示させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置において、操作者が上記画像表示手段に表示された上記矩形視野を調整可能な調整手段を備え、上記制御手段は、上記調製手段からの指令に基づいて、上記矩形視野を変更することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
7. 静磁場発生手段と、傾斜磁場発生手段と、高周波信号送受信手段と、上記傾斜磁場発生手段及び上記高周波信号送受信手段を制御する制御手段とを備え、被検体を撮影する磁気共鳴イメージング装置において、
   上記制御手段は、
   上記被検体について所定の撮影視野を用いて設定された撮影対象スライス面が最も薄い寸法となる方向を画像処理により検出して、その検出した方向を位相エンコード方向と決定すると共に位相エンコード数を決定し、決定した位相エンコード方向及び位相エンコード数により矩形視野を決定し、決定した矩形視野を用いて上記撮影対象スライス面の本撮影を行なうことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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