JP2009153965A

JP2009153965A - 画像診断装置、磁気共鳴イメージング装置およびｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP2009153965A
Application number: JP2008272448A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sugiura; 聡杉浦
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2028-10-22
Also published as: JP5751738B2; CN101449976A; JP2015110155A; CN101449976B

Abstract

【課題】特別な撮像の追加や操作者による判断を必要とせずに、心臓の動きの少ないタイミングを自動的に決定する。
【解決手段】ＭＲＩ装置１００に備えられた計算機システム１０において、心室変化量計測部１７ａが、複数の時相ごとに撮像された被検体Ｐの心臓の画像から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化を計測し、撮像条件設定部１７ｂが、心室変化量計測部１７ａにより計測された心室の大きさの変化に基づいて心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相に基づいて撮像条件を設定する。
【選択図】図３

Description

この発明は、被検体の心電波形に同期してデータ収集を行うように撮像条件を設定して撮像を行う画像診断装置、磁気共鳴イメージング装置およびＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、特に、特別な撮像の追加や操作者による判断を必要とせずに、心臓の動きの少ないタイミングを自動的に決定するための技術に関する。

従来、磁気共鳴イメージング装置による心臓撮像、特に冠状動脈撮像などの高い空間分解能が要求される撮像法において、心臓の動きによる画質の劣化を抑えるために、心周期内の心拍動の少ない時相で選択的にデータ収集を行う方法がある（例えば、非特許文献１参照。）。この方法では、患者の心電波形から得たＲ波を起点とした一定の遅延時間と一定のデータ収集期間（ウィンドウ）とをあらかじめ設定して撮像が行われるが、かかる遅延時間および心拍動の少ない時間は、患者の心拍数などに依存することが知られている。

そこで、心臓撮像、特に冠状動脈撮像において、画質を確保するために、あらかじめ対象となる動脈の動きがわかる程度の短時間のシネ撮像などを行って、操作者が視覚的に心拍動の少ない時間を判断し、その時間を患者ごとに設定して撮像する方法が提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。

Stuber M, et al. "Submillimeter Three-dimensional Coronary MR Angiography with Real-Time Navigator Correction: Comparison of Navigator Locations." Radiology 1999; 212: 579-587. Plein S, et al. "Three-Dimensional Coronary MR Angiography Performed with Subject-Specific Cardiac Acquisition Window and Motion-adopted Respiratory Gating." AJR 2003; 180: 505-512.

しかしながら、上述した従来の方法では、一連の検査とは別に、新たに位置決めを行って、冠状動脈が描出される断面のシネ撮像を追加し、さらに、操作者が目視によって撮像タイミングの設定を行う必要があった。そのため、従来の方法では、検査時間が延長して、操作者や患者の負担が増加するとともに、操作者による撮像タイミングのばらつきが生じることによって画質が不安定になることがあった。

この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、特別な撮像の追加や操作者による判断を必要とせずに、心臓の動きの少ないタイミングを自動的に決定することが可能な磁気共鳴イメージング装置および撮像条件設定プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる画像診断装置は、複数の時相ごとに撮像された心臓の画像から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化を計測する心室変化量計測部と、前記心室変化量計測部により計測された前記心室の大きさの変化に基づいて前記心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相のデータが収集されるように撮像条件を設定する撮像条件設定部と、前記撮像条件設定部により設定された撮像条件に基づいてデータを収集し、収集したデータから画像を再構成する画像撮像部と、を備える。

また、本発明の他の態様にかかる磁気共鳴イメージング装置は、複数の時相ごとに撮像された心臓の画像から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化を計測する心室変化量計測部と、前記心室変化量計測部により計測された前記心室の大きさの変化に基づいて前記心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相のデータが収集されるように撮像条件を設定する撮像条件設定部と、前記撮像条件設定部により設定された撮像条件に基づいてデータを収集し、収集したデータから画像を再構成する画像撮像部と、を備える。

また、本発明の他の態様にかかるＸ線ＣＴ装置は、複数の時相ごとに撮像された心臓の画像から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化を計測する心室変化量計測部と、前記心室変化量計測部により計測された前記心室の大きさの変化に基づいて前記心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相のデータが収集されるように撮像条件を設定する撮像条件設定部と、前記撮像条件設定部により設定された撮像条件に基づいてデータを収集し、収集したデータから画像を再構成する画像撮像部と、を備える。

本発明によれば、心臓の動きの少ないタイミングを自動的に決定することが可能になるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像診断装置、磁気共鳴イメージング装置およびＸ線ＣＴ装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、磁気共鳴イメージング装置を「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と呼ぶ。

最初に、実施例１に係るＭＲＩ装置に関する説明に先立ち、従来のＭＲＩ装置におけるデータ収集方法および従来の心臓ＭＲ検査の流れについて説明しておく。

まず、従来のＭＲＩ装置におけるデータ収集方法について説明する。図１は、従来のＭＲＩ装置におけるデータ収集方法を説明するための図である。図１は、前記した非特許文献１に記載されているような、冠状動脈撮像に代表される心周期における特定の心時相のデータを収集するＭＲＩ装置の撮像法の一例を示している。

図１の「心電波形」および「パルスシーケンス」に示すように、例えば、従来のＭＲＩ装置は、被険者（被検体）の心電波形よりＲ波を検出し、一定の遅延時間Ｔｄが経過した後にデータ収集を開始することによって、心臓の動きの少ない時相、一般には、心室拡張期あるいは緩徐流入期と呼ばれる時相のデータのみを収集する。

ここで、図１の「左心室容積」は、心臓の動きに対応する物理量の一例として、左心室容積の一心周期内の変化を表している。この「左心室容積」に示すように、心室容積の平坦な部分は心臓の動きの少ない時相に対応しており、この時間にデータ収集を行うことによって、心臓の動きの影響による画質の低下を抑えることが可能になる。

具体的には、このＭＲＩ装置は、図１に示すように、心臓の動きが少なくなる開始時刻Ｔｓから心臓が再び動き出す時刻Ｔｅまでの間、データ収集を行う。撮像時のパルスシーケンスは、Ｒ波を起点として時刻Ｔｓにデータ収集を開始し、Ｔｗの期間にデータ収集を行い、時刻Ｔｅにデータ収集を終了するように組み立てられる。ここで、Ｔｗ＝Ｔｅ−Ｔｓである。Ｒ波からの遅延時間ＴｄはＴｓに設定され、一心拍内に収集可能なデータライン数Ｎはパルスシーケンスの繰り返し時間をＴＲとするとＮ＝Ｔｗ／ＴＲとなる。

例えば、３次元のデータ収集を行う場合を考える。スライス枚数すなわちスライスエンコード数Ｋｚを６０、位相エンコード方向のマトリクス数Ｋｙを１２０とすると、画像再構成に必要なデータライン数はＫｚ×Ｋｙ＝６０×１２０＝７２００である。ここで、一心周期内で心臓の動きが少ない時間Ｔｅ−Ｔｓを１００ｍｓｅｃとすると、パルスシーケンスの繰り返し時間ＴＲが５ｍｓｅｃであれば、１心拍で１００／５＝２０ラインのデータ収集が可能である。したがって、画像再構成に必要な全データを収集するために必要な心拍数は７２００／２０＝３６０心拍となり、１心拍を１秒とすると、３６０秒＝６分で撮像が完了することになる。

なお、一般的には、心臓の動き以外に患者の呼吸による動きも考慮する必要があり、呼吸による体動の影響の少ないデータを選択的に収集する手法と組み合わせると実際の撮像時間はこれよりも延長する。また、冠状動脈撮像や心筋遅延造影などの場合には画像のコントラストを向上させるためのインバージョンパルス、Ｔ２強調プリパレーションパルス、ＭＴＣ（Magnetization Transfer Contrast）パルス、定常状態への到達を促進するためのダミーショット、脂肪信号を抑制するための脂肪抑制パルス、呼吸性体動を検出するためのパルスなどの準備がデータ収集前に行われる。図１では、これらの準備期間をプリパルスとして示している。

ここで、心拍動の小さくなる時間ＴｓからＴｅは、被検者の心拍数に依存することが知られている。そこで、前記した非特許文献２に記載されているような、安定した画質を得るための手法として、パルスシーケンスの組み立てに必要なＴｄおよびＴｗを患者ごとに設定する方法が提案されている。この方法は、冠状動脈撮像などに先立って、心臓の動きが視認できる断面のシネ画像を収集し、冠動脈の偏移が小さい時相を視覚的に確認して上記のＴｄ、ＴｗおよびＮを求め、本撮像のパルスシーケンスの撮像パラメータとして検査ごとに操作者が設定する手法である。

一般的に、冠状動脈撮像は、心臓ＭＲ検査においてそれ自体単独で行われることは少ない。例えば、虚血性心疾患診断のためのＭＲＩ検査では、通常一回の検査で、（１）局所心筋壁運動の評価および心機能計測のためのシネ撮像、（２）心筋への血液供給を評価するための造影潅流（パーフュージョン）撮像、（３）心筋梗塞診断のための心筋遅延造影撮像が組で行われ総合的な心臓の画像診断が行われ、さらに、虚血性心疾患の原因となる冠状動脈の狭窄部位を特定するために、（４）冠状動脈撮像が追加される。

（４）の冠状動脈撮像が一連の検査の中に含まれるか否かは、使用される装置のハードウェアおよびソフトウェアの性能、その施設の検査方針、一患者あたりに費やす検査時間などにより決まる。また、（２）の心筋パーフュージョン検査は、負荷試験を必要とすることおよび画像の評価方法が確立していないことなどから、実施されない場合も多い。また、（３）の心筋遅延造影は、技術的な難易度は低いが、造影剤の使用が必須なので実施されないこともある。これらと比較し、（１）のシネ撮像は、造影剤を必要とせず、ほとんどの装置で簡便に心筋の動きや心機能の評価が可能なため、虚血性心疾患のＭＲ検査ではほぼ全ての場合に施行される最も基本的な撮像である。

次に、従来の心臓ＭＲ検査の流れについて説明する。図２は、従来の心臓ＭＲ検査の流れを示すフローチャートである。図２は、上記の（１）から（４）までの検査を行う一連の虚血性疾患診断ＭＲ検査の一例を示している。図２に示すように、例えば、ＭＲＩ装置は、まず、位置決め用画像を収集した後（ステップＳ１）、心基部から心尖部まで左心室の輪切りに相当するいわゆる短軸の複数スライスをシネ撮像する（ステップＳ２）。

続いて、ＭＲＩ装置は、心筋パーフュージョン（ステップＳ３）、および、遅延造影撮像（ステップＳ４）を行う。これら心筋パーフュージョンおよび遅延造影撮像においては、シネ撮像と同じ短軸像が撮像される。

ここで、従来の検査方法では、冠状動脈撮像を行う前に、ＭＲＩ装置が、短軸像をもとに冠状動脈を確認できる四腔断面などを位置決めしてシネ撮像し（ステップＳ５）、操作者が、撮像された画像を連続的に表示させて目視にて冠状動脈の動きが少ない時相を判断して、冠状動脈撮像のための遅延時間および一心拍内のデータ収集時間を撮像条件として設定する（ステップＳ６）。そして、この後に、ＭＲＩ装置が、設定された撮像条件に基づいて、冠状動脈撮像を行う（ステップＳ７）。

上記の心臓ＭＲ検査において、撮像条件を設定する工程（ステップＳ６）では、通常、２０−５０枚程度の各心時相の画像のうち拡張期の画像を順に比較しながら、動脈の位置変化が少ない期間を目視にて判断するという作業が必要であり、被検体である患者を装置内に拘束する時間が延長するという不都合が生じていた。また、この判断は操作者に依存するため、冠状動脈撮像の画質の安定性に影響をおよぼす場合があった。さらに、この工程では、ここで得られた結果をもとに、前述したＴｄおよびＴｗを撮像パラメータとする冠状動脈撮像の撮像条件を検査ごと（患者ごと）に設定するという作業も必要であり、総検査時間の短縮および冠状動脈検査の再現性確保のためには、この工程を自動化することが望まれている。

このような課題を解決するため、実施例１では、従来のように、冠状動脈撮像を行う前に改めてシネ撮像を行って、操作者が視覚的に心拍動の少ない時間を判断して撮像条件を設定するのではなく、ＭＲＩ装置が、心臓ＭＲ検査においてほぼ全ての場合に施行される一回のシネ撮像に基づいて、自動的に撮像条件を設定するようにしている。

具体的には、実施例１に係るＭＲＩ装置は、複数の時相ごとに撮像された被検体Ｐの心臓の画像（シネ画像）から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化量を計測し、計測した変化量に基づいて心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相に基づいて撮像条件を設定する。

これにより、実施例１では、特別な撮像の追加や操作者による判断を必要とせずに、心臓の動きの少ないタイミングを自動的に決定することができるようにしている。

以下、かかるＭＲＩ装置について詳細に説明してゆく。まず、実施例１に係るＭＲＩ装置の構成について説明する。図３は、実施例１に係るＭＲＩ装置１００の構成を示す図である。図３に示すように、このＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、送信ＲＦコイル６、送信部７、受信ＲＦコイル８、受信部９および計算機システム１０を備える。

静磁場磁石１は、中空の円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石１の内側に配置される。この傾斜磁場コイル２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３つのコイルが組み合わされて形成されており、これら３つのコイルが、後述する傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。なお、Ｚ軸方向は、例えば、静磁場と同方向とする。

ここで、傾斜磁場コイル２によって発生するＸ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇｒにそれぞれ対応している。スライス選択用傾斜磁場Ｇｓは、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。

傾斜磁場電源３は、傾斜磁場コイル２に電流を供給する装置である。寝台４は、被検体Ｐが載置される天板４ａを備えた装置であり、後述する寝台制御部５による制御のもと、天板４ａを、被検体Ｐが載置された状態で傾斜磁場コイル２の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、この寝台４は、長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように設置される。

寝台制御部５は、寝台４を制御する装置であり、寝台４を駆動して、天板４ａを長手方向および上下方向へ移動する。送信ＲＦコイル６は、傾斜磁場コイル２の内側に配置されたコイルであり、送信部７から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。

送信部７は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部などを内蔵する装置である。発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波信号を発生する。位相選択部は、上記高周波信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力された高周波信号の周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変調部から出力された高周波信号の振幅を例えばｓｉｎｃ関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力された高周波信号を増幅する。これらの各部の動作の結果として、送信部７は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信ＲＦコイル６に送信する。

受信ＲＦコイル８は、傾斜磁場コイル２の内側に配置されたコイルであり、上記の高周波磁場の影響によって被検体Ｐから放射される磁気共鳴信号を受信する。この受信ＲＦコイル８によって受信された出力信号は、受信部９に入力される。受信部９は、受信ＲＦコイル８からの出力信号に基づいて磁気共鳴信号データを生成する装置である。

計算機システム１０は、ＭＲＩ装置１００の全体制御や、データ収集、画像再構成などを行う装置であり、インタフェース部１１、データ収集部１２、再構成部１３、記憶部１４、表示部１５、入力部１６および制御部１７を有している。

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

データ収集部１２は、受信部９から出力されるデジタル信号を、インタフェース部１１を介して収集する処理部である。このデータ収集部１２は、収集したデジタル信号、すなわち磁気共鳴信号データを記憶部１４に格納する。

再構成部１３は、記憶部１４に記憶された磁気共鳴信号データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成を実行し、被検体Ｐ内における所望の画像データを生成する処理部である。

記憶部１４は、データ収集部１２によって収集された磁気共鳴信号データと、再構成部１３によって生成された画像データなどを、患者毎に記憶する記憶部である。例えば、この記憶部１４には、シネ撮像によって撮像された複数スライスのシネ画像などが保存される。

表示部１５は、制御部１７による制御のもと、画像データ等の各種の情報を表示する装置である。この表示部１５としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。

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

制御部１７は、図示していないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を有し、本実施形態のＭＲＩ装置１００を総括的に制御する処理部である。例えば、この制御部１７は、操作者や後述する撮像条件設定部１７ｂによって設定された撮像条件に基づいて各部を駆動することにより、心電波形に同期した心臓撮像が行われるようにＭＲＩ装置１００を制御する。この心臓撮像に関連する機能部としては、制御部１７は、心室変化量計測部１７ａと、撮像条件設定部１７ｂとを有する。

心室変化量計測部１７ａは、複数の時相ごとに撮像された被検体Ｐの心臓の画像から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化を計測する処理部である。具体的には、この心室変化量計測部１７ａは、まず、複数の時相ごとに連続的に撮像された左室短軸のシネ画像を記憶部１４から読み出し、読み出したシネ画像から心筋輪郭を自動的に抽出する。

ここで、心室変化量計測部１７ａが心筋輪郭を自動的に抽出するための方法としては、例えば、特許第３６６８９２号に開示されている手法のような公知の手法が用いられる。特にシネ撮像は、通常、定常状態自由歳差運動（ＳＳＦＰ（Steady State Free Precession））法によって収集されるが、この手法は心筋と心腔内血液とのコントラストが高いので、輪郭を自動的に抽出することは容易である。

図４は、心室変化量計測部１７ａによる輪郭抽出を説明するための図である。図４は、左室の心尖部から心基部までの複数スライス（図４に示す「１」〜「Ｎ」）の複数時相のシネ画像と、上述した方法により抽出された左室心筋内膜の輪郭とをそれぞれ表している。図４に示すように、心室変化量計測部１７ａは、複数スライスおよび複数時相の全ての左室の画像から心筋内膜の輪郭を抽出する。

続いて、心室変化量計測部１７ａは、一つの時相について、スライスごとに、内膜輪郭の内側の面積を算出し、算出した面積にスライス厚を乗じることによって、スライスごとの左室容積を算出する。そして、心室変化量計測部１７ａは、算出した全てのスライスごとの左室容積を合算することによって、当該時相における左室容積を算出する。

その後、心室変化量計測部１７ａは、全ての時相について、上記で説明した左室容積の算出を行うことによって、時相と左室容積との関係を示す情報を生成する。図５は、心室変化量計測部１７ａにより得られる時相と左室容積との関係を示す図である。心室変化量計測部１７ａは、図５に示すような、一心拍内における左室容積の経時的な変化を示す情報を生成する。なお、この情報は、心機能を反映するパラメータのひとつであり、実施例１における目的とは別に、心臓検査の中で一般に測定されるものである。

続いて、心室変化量計測部１７ａは、上記で生成された時相と左室容積との関係を示す情報に基づいて、時相ごとに、当該時相における左室容積と一つ前の時相における左室容積との差分の絶対値を算出することによって、時相と左室容積変化量との関係を示す情報を生成する。図６は、心室変化量計測部１７ａにより得られる時相と左室容積変化量との関係を示す図である。心室変化量計測部１７ａは、図６に示すような、一心拍内における左室容積変化量の経時的な変化を示す情報を生成する。

図６に示す曲線において、時間変化に対する左室容積変化量の変化の少ない期間（図６に示す「静止期間」）が、心臓の動きが少ない時相となる。

撮像条件設定部１７ｂは、心室変化量計測部１７ａにより計測された心室の大きさの変化に基づいて心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相に基づいて撮像条件を設定する処理部である。具体的には、この撮像条件設定部１７ｂは、心室変化量計測部１７ａによって生成された時相と左室容積変化量との関係を示す情報に基づいて、心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相に基づいて、心臓撮像における撮像条件を設定する。

図７は、撮像条件設定部１７ｂによる時相の特定を説明するための図である。図７は、図６に示した、心室変化量計測部１７ａによって生成された時相と左室容積変化量との関係を示している。例えば、撮像条件設定部１７ｂは、図７に示す曲線上で、時間原点より一定の時間が経過した後（図７に示す（１））で、左室容積変化量があらかじめ定められた値より小さい値（図７に示す（２））となる時刻を特定することによって、図１に示したＴｓおよびＴｅに相当するＲ波からの時間を算出する。

そして、撮像条件設定部１７ｂは、算出したＴｓおよびＴｅに基づいて、心臓撮像における撮像条件を設定する。例えば、冠状動脈撮像を行う場合には、撮像条件設定部１７ｂは、撮像条件を設定するために必要となる、Ｒ波からの遅延時間Ｔｄ、および、一心拍内のデータライン数Ｎを、それぞれ、Ｔｄ＝ＴｓおよびＮ＝Ｔｗ／ＴＲ（ここで、Ｔｗは、図７に示すようにＴｗ＝Ｔｅ−Ｔｓで算出される。）として算出し、算出したＴｄおよびＮの値を用いて撮像条件を設定する。

次に、実施例１に係るＭＲＩ装置１００による心臓ＭＲ検査の流れについて説明する。図８は、実施例１に係るＭＲＩ装置１００による心臓ＭＲ検査の流れを説明するフローチャートである。なお、ここでは、図２に示したＭＲ検査と同様の検査を行う場合について説明する。

図８に示すように、心臓ＭＲ検査では、実施例１に係るＭＲＩ装置１００は、まず、位置決め用画像を収集した後（ステップＳ１１）、心基部から心尖部まで左心室の輪切りに相当するいわゆる短軸の複数スライスをシネ撮像する（ステップＳ１２）。

続いて、ＭＲＩ装置１００は、心筋パーフュージョン（ステップＳ１３）、および、遅延造影撮像（ステップＳ１４）を行う。これら心筋パーフュージョンおよび遅延造影撮像においては、シネ撮像と同じ短軸像が撮像される。

ここで、ＭＲＩ装置１００は、上記の心筋パーフュージョンおよび遅延造影撮像と並行して、後に続く冠状動脈撮像における撮像条件設定を行う（ステップＳ１５）。この撮像条件の設定については、後に詳細に説明する。そして、ＭＲＩ装置１００は、設定された撮像条件に基づいて、冠状動脈撮像を行う（ステップＳ１６）。

次に、図８に示した撮像条件設定の処理手順を説明する。図９は、図８に示した撮像条件設定の処理手順を示すフローチャートである。図９に示すように、この撮像条件設定では、計算機システム１０において、心室変化量計測部１７ａが、左室短軸のシネ画像から左室心筋内膜の輪郭を抽出し（ステップＳ２１）、時相ごとに左室容積を算出し（ステップＳ２２）、さらに、左室容積の経時的変化を計測する（ステップＳ２３）。

そして、撮像条件設定部１７ｂが、心室変化量計測部１７ａによって計測された左室容積の経時的変化に基づいて、心臓の動きが少ない時相を特定し（ステップＳ２４）、特定した時相に基づいて、冠状動脈撮像における撮像条件を設定する（ステップＳ２５）。

このように、実施例１に係るＭＲＩ装置１００によれば、図２に示した従来の心臓ＭＲ検査のように、冠状動脈撮像を行う前に改めてシネ撮像を行って、操作者が視覚的に心拍動の少ない時間を判断して撮像条件を設定するのではなく、心臓ＭＲ検査においてほぼ全ての場合に施行される一回のシネ撮像に基づいて、自動的に撮像条件を設定することができる。

上述してきたように、実施例１では、心室変化量計測部１７ａが、複数の時相ごとに撮像された被検体Ｐの心臓の画像から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化を計測する。また、撮像条件設定部１７ｂが、心室変化量計測部１７ａにより計測された心室の大きさの変化に基づいて心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相に基づいて撮像条件を設定する。したがって、特別な撮像の追加や操作者による判断を必要とせずに、心臓の動きの少ないタイミングを自動的に決定することが可能になる。

これにより、例えば、冠状動脈の動きを観察するための追加の撮像及びこれに必要な位置決めの時間、さらに冠状動脈の動きの少ない時間を目視により確認し、撮像条件を設定する時間を省くことができる。また、撮像条件を自動的に設定することにより、操作者による判断の差に起因する画質の変動を抑えることが可能になる。

なお、上記実施例１では、左室全体をカバーする複数スライスの心シネ画像（心臓のシネ画像）を撮像して、左室の容積を測定する場合について説明したが、本発明はこれに限られるわけではない。すなわち、心臓の動きが小さい時相を自動的に判断するという本発明の目的においては、必ずしも容積のデータが必要であるわけではない。そこで、例えば、左室短軸の一断面あるいは複数断面を用いて断面積曲線を作成し、その断面積曲線を容積曲線の代わりに用いるようにしてもよい。

また、検査プロトコルによっては、短軸以外のシネ撮像をする場合も考えられる。その場合には、例えば、左室長軸の面積を測定したり、四腔断面の左室面積の測定をしたりすることによって代替することも可能である。さらに、心シネを全く撮像しない場合には、冠状動脈撮像に先立って左室短軸の一断面を撮像し、輪郭自動抽出から面積を測定すればよい。この場合には、冠状動脈撮像の撮像条件設定のための特殊撮像を１スライスだけ追加することとなるが、従来の目視による判断と比較すれば、検査時間、撮像の再現性向上の効果が得られることになる。

また、上記実施例１では、冠状動脈撮像における撮像条件を設定する場合について説明したが、本発明はこれに限られるわけではなく、心電波形に同期してデータ収集を行う他の撮像における撮像条件を設定する場合にも、同様に適用することができる。心電波形に同期してデータ収集を行う撮像としては、例えば、ＦＢＩ（Fresh Blood Imaging）と呼ばれる非造影血管撮像がある。

このＦＢＩでは、まず、ＭＲＩ装置を用いて、同一スライスで複数時相のデータを収集して、時相が異なる複数の画像を撮像する準備用スキャンを行う。その後、撮像された複数の画像から収縮期および拡張期の適切な時相を決定して、収縮期の画像と拡張期の画像とをそれぞれ撮像する。こうして得られた画像の差分画像を作成することによって、動脈の画像と静脈の画像とをそれぞれ分けて作成することができる。かかるＦＢＩにおいて、前述した準備用スキャンに本発明を適用すれば、ＦＢＩの検査時間を短縮するとともに、画質が安定した血管画像を得ることができるようになる。

また、上記実施例１では、撮像条件設定部１７ｂが、あらかじめ定められた閾値を用いて、心臓の動きが少ない時相を特定する場合について説明した。しかし、心室の大きさの変化は個人差があるため、閾値を固定値とした場合には、心室の大きさの変化量が標準よりも大きい被検体を撮像する際に、変化量が閾値を下回る期間が検出できない可能性もある。

そこで、例えば、撮像条件設定部１７ｂが、心室の大きさの変化を示す変化量の最大値に所定の割合（例えば、１０％など）を乗じることによって当該最大値より小さい値を算出し、算出した値を閾値として用いるようにしてもよい。これにより、心室の大きさの変化量に応じて閾値が変わるので、被検体ごとの体質や症状に応じて、心臓の動きの少ないタイミングを適切に決定することが可能になる。

さらに、例えば、撮像条件設定部１７ｂが、心室の大きさの変化を示す変化量が閾値より小さくなる期間を複数検出した場合には、検出した複数の期間のうち最も長い期間を心臓の動きが少ない時相として特定してもよい。これにより、心臓の動きが最も安定した時相でデータを収集することが可能になり、より画質が良い画像を得ることができる。

また、さらに、撮像条件設定部１７ｂが、心室の大きさの変化を示す変化量が閾値より小さくなる期間が一つも検出されなかった場合には、一つ以上の期間が検出されるまで、閾値を段階的に大きくしながら期間の検出を繰り返してもよい。この場合、例えば、撮像条件設定部１７ｂは、まずは、ある心拍において心室の大きさの変化量の最大値を測定し、その最大値の１０％に相当する値を閾値として設定する。そして、撮像条件設定部１７ｂは、設定した閾値より変化量が小さくなる期間が一つも検出されなかった場合には、一つ以上の期間が検出されるまで、最初に測定した最大値に対する割合を１％ずつ増やしながら、段階的に閾値の設定を繰り返す。これにより、さらに柔軟に被検体の個人差に対応することが可能になる。

以上、実施例１として、本発明をＭＲＩ装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるわけではなく、他の画像診断装置にも同様に適用することができる。そこで、以下では、実施例２として、本発明をＸ線ＣＴ装置に適用した場合を説明する。

図１０は、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置２００の構成を示す図である。図１０に示すように、このＸ線ＣＴ装置２００は、架台装置２１０と、寝台装置２２０と、コンソール装置２３０とを備える。

架台装置２１０は、被検体ＰにＸ線を照射して投影データを収集する。この架台装置２１０は、高電圧発生部２１１と、Ｘ線管２１２と、Ｘ線検出器２１３と、データ収集部２１４と、回転フレーム２１５と、架台駆動部２１６とを有する。

高電圧発生部２１１は、Ｘ線管２１２に高電圧を供給する。Ｘ線管２１２は、高電圧発生部２１１により供給される高電圧によりＸ線を発生する。Ｘ線検出器２１３は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。データ収集部２１４は、Ｘ線検出器２１３により検出されたＸ線を用いて投影データを生成する。

回転フレーム２１５は、円環状に形成されており、高速でかつ連続的に回転する。この回転フレーム２１５は、Ｘ線管２１２とＸ線検出器２１３とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持している。架台駆動部２１６は、回転フレーム２１５を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線管２１２およびＸ線検出器２１３を旋回させる。

寝台装置２２０は、架台装置２１０内の撮像位置に被検体Ｐを移動する。この寝台装置２２０は、天板２２１と寝台駆動装置２２２とを有する。天板２２１は、撮像実施時に被検体Ｐが載置される板である。寝台駆動装置２２２は、天板２２１をスライス方向へ移動する。

コンソール装置２３０は、Ｘ線ＣＴ装置２００の操作に関する各種の指示を操作者から受け付けるとともに、架台装置２１０画像によって収集された投影データから画像を再構成する。このコンソール装置２３０は、入力装置２３１と、表示装置２３２と、スキャン制御部２３３と、前処理部２３４と、投影データ記憶部２３５と、画像再構成処理部２３６と、画像データ記憶部２３７と、システム制御部２３８とを有する。

入力装置２３１は、マウスやキーボードなどを有し、Ｘ線ＣＴ装置２００に対する指示を操作者から受け付ける。例えば、この入力装置２３１は、撮像に際して操作者から撮像条件の入力を受け付けたり、撮像開始の指示を受け付けたりする。ここでいう撮像条件には、例えば、Ｘ線の照射間隔、撮影時間、Ｘ線管へ供給される管電流などが含まれる。

表示装置２３２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのディスプレイを有し、各種情報を表示する。例えば、この表示装置２３２は、後述する画像データ記憶部２３７によって記憶された画像データや、操作者から各種指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）などを表示する。

スキャン制御部２３３は、後述するシステム制御部２３８による制御のもと、システム制御部２３８から指示された撮影条件に基づいて高電圧発生部２１１、データ収集部２１４、架台駆動部２１６および寝台駆動装置２２２を駆動することによって、被検体Ｐの心臓にＸ線を照射して、投影データを収集する。

前処理部２３４は、データ収集部２１４によって生成された投影データに対して感度補正などの前処理を行う。投影データ記憶部２３５は、前処理部２３４により前処理された投影データを記憶する。画像再構成処理部２３６は、後述するシステム制御部２３８による制御のもと、投影データ記憶部２３５により記憶された投影データから画像データを再構成する。

画像データ記憶部２３７は、画像再構成処理部２３６によって再構成された画像データを記憶する。例えば、この画像データ記憶部２３７には、複数の時相ごとに撮像された被検体Ｐの心臓のシネ画像などが保存される。

システム制御部２３８は、架台装置２１０、寝台装置２２０およびコンソール装置２３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置２００の全体制御を行う。実施例２では、このシステム制御部２３８が、特に、心室変化量計測部２３８ａおよび撮像条件設定部２３８ｂを有する。

心室変化量計測部２３８ａは、実施例１で説明した心室変化量計測部１７ａと同様の機能を有する。具体的には、この心室変化量計測部２３８ａは、複数の時相ごとに連続的に撮像された左室短軸のシネ画像を画像データ記憶部２３７から読み出し、読み出したシネ画像に基づいて、心室変化量計測部１７ａと同様に、心室の大きさの経時的な変化を計測する。

ここで、例えば、心室変化量計測部２３８ａは、心臓のシネ画像として、本撮像の前に行われた準備撮像において、本撮像に比べて低い線量のＸ線を照射することによって撮像された心臓全体の画像を用いる。または、心室変化量計測部２３８ａは、心臓のシネ画像として、本撮像の前に行われた準備撮像において、本撮像に比べて狭い範囲にＸ線を照射することによって撮像された心臓の部分的な画像を用いてもよい。いずれの場合でも、検査を通して被検体Ｐに照射されるＸ線の量を減らすことが可能になる。

撮像条件設定部２３８ｂは、実施例１で説明した撮像条件設定部１７ｂと同様の機能を有する。具体的には、この撮像条件設定部２３８ｂは、心室変化量計測部２３８ａによって計測された心室の大きさの変化に基づいて、撮像条件設定部１７ｂと同様に、心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相に基づいて撮像条件を設定する。

ここで、例えば、撮像条件設定部２３８ｂは、特定した時相のデータを収集する際に被検体Ｐに照射されるＸ線の線量が一心拍内における他の時相のデータを収集する際と比べて高くなるように撮像条件を設定する。または、撮像条件設定部２３８ｂは、一心拍内における他の時相のデータを収集する際に被検体に照射されるＸ線の線量がゼロとなるように撮像条件を設定する。これにより、被検体Ｐに照射されるＸ線の量を必要最低限に抑えることができる。

上述してきたように、実施例２では、心室変化量計測部１７ａが、複数の時相ごとに撮像された被検体Ｐの心臓の画像から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化を計測する。また、撮像条件設定部１７ｂが、心室変化量計測部１７ａにより計測された心室の大きさの変化に基づいて心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相に基づいて撮像条件を設定する。したがって、実施例１と同様に、特別な撮像の追加や操作者による判断を必要とせずに、心臓の動きの少ないタイミングを自動的に決定することが可能になる。

なお、上記実施例において図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示のように構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

以上のように、本発明に係る画像診断装置、磁気共鳴イメージング装置およびＸ線ＣＴ装置は、被検体の心電波形に同期してデータ収集を行うように撮像条件を設定する場合に有用であり、特に、総検査時間の短縮および冠状動脈検査の再現性確保が求められる場合に適している。

従来のＭＲＩ装置におけるデータ収集方法を説明するための図である。従来の心臓ＭＲ検査の流れを示すフローチャートである。本実施例に係るＭＲＩ装置の構成を示す図である。心室変化量計測部による輪郭抽出を説明するための図である。心室変化量計測部により得られる時相と左室容積との関係を示す図である。心室変化量計測部により得られる時相と左室容積変化量との関係を示す図である。撮像条件設定部による時相の特定を説明するための図である。本実施例に係るＭＲＩ装置による心臓ＭＲ検査の流れを説明するフローチャートである。図８に示した撮像条件設定の処理手順を示すフローチャートである。実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。

符号の説明

１００ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
１静磁場磁石
２傾斜磁場コイル
３傾斜磁場電源
４寝台
４ａ天板
５寝台制御部
６送信ＲＦコイル
７送信部
８受信ＲＦコイル
９受信部
１０計算機システム
１１インタフェース部
１２データ収集部
１３再構成部
１４記憶部
１５表示部
１６入力部
１７制御部
１７ａ心室変化量計測部
１７ｂ撮像条件設定部
２００Ｘ線ＣＴ装置
２１０架台装置
２１１高電圧発生部
２１２Ｘ線管
２１３Ｘ線検出器
２１４データ収集部
２１５回転フレーム
２１６架台駆動部
２２０寝台装置
２２１天板
２２２寝台駆動装置
２３０コンソール装置
２３１入力装置
２３２表示装置
２３３スキャン制御部
２３４前処理部
２３５投影データ記憶部
２３６画像再構成処理部
２３７画像データ記憶部
２３８システム制御部
２３８ａ心室変化量計測部
２３８ｂ撮像条件設定部

Claims

複数の時相ごとに撮像された心臓の画像から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化を計測する心室変化量計測部と、
前記心室変化量計測部により計測された前記心室の大きさの変化に基づいて前記心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相のデータが収集されるように撮像条件を設定する撮像条件設定部と、
前記撮像条件設定部により設定された撮像条件に基づいてデータを収集し、収集したデータから画像を再構成する画像撮像部と、
を備える、画像診断装置。
前記心室変化量計測部は、前記心室の大きさを表す指標として当該心室の容積を算出し、算出した容積の経時的な変化を計測する、請求項１に記載の画像診断装置。
前記心室変化量計測部は、前記心室の大きさを表す指標として当該心室の断面積を算出し、算出した断面積の経時的な変化を計測する、請求項１に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が所定の閾値より小さくなる期間を検出し、検出した期間を前記心臓の動きが少ない時相として特定する、請求項１に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が所定の閾値より小さくなる期間を検出し、検出した期間を前記心臓の動きが少ない時相として特定する、請求項２に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が所定の閾値より小さくなる期間を検出し、検出した期間を前記心臓の動きが少ない時相として特定する、請求項３に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量の最大値に所定の割合を乗じることによって当該最大値より小さい値を算出し、算出した値を前記閾値として用いる、請求項４に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量の最大値に所定の割合を乗じることによって当該最大値より小さい値を算出し、算出した値を前記閾値として用いる、請求項５に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量の最大値に所定の割合を乗じることによって当該最大値より小さい値を算出し、算出した値を前記閾値として用いる、請求項６に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が前記閾値より小さくなる期間を複数検出した場合には、検出した複数の期間のうち最も長い期間を前記心臓の動きが少ない時相として特定する、請求項４に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が前記閾値より小さくなる期間を複数検出した場合には、検出した複数の期間のうち最も長い期間を前記心臓の動きが少ない時相として特定する、請求項５に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が前記閾値より小さくなる期間を複数検出した場合には、検出した複数の期間のうち最も長い期間を前記心臓の動きが少ない時相として特定する、請求項６に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が前記閾値より小さくなる期間を複数検出した場合には、検出した複数の期間のうち最も長い期間を前記心臓の動きが少ない時相として特定する、請求項７に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が前記閾値より小さくなる期間を複数検出した場合には、検出した複数の期間のうち最も長い期間を前記心臓の動きが少ない時相として特定する、請求項８に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が前記閾値より小さくなる期間が一つも検出されなかった場合には、一つ以上の期間が検出されるまで、前記閾値を段階的に大きくしながら期間の検出を繰り返す、請求項４に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が前記閾値より小さくなる期間が一つも検出されなかった場合には、一つ以上の期間が検出されるまで、前記閾値を段階的に大きくしながら期間の検出を繰り返す、請求項５に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が前記閾値より小さくなる期間が一つも検出されなかった場合には、一つ以上の期間が検出されるまで、前記閾値を段階的に大きくしながら期間の検出を繰り返す、請求項６に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が前記閾値より小さくなる期間が一つも検出されなかった場合には、一つ以上の期間が検出されるまで、前記閾値を段階的に大きくしながら期間の検出を繰り返す、請求項７に記載の画像診断装置。
前記撮像条件設定部は、前記心室の大きさの変化を示す変化量が前記閾値より小さくなる期間が一つも検出されなかった場合には、一つ以上の期間が検出されるまで、前記閾値を段階的に大きくしながら期間の検出を繰り返す、請求項８に記載の画像診断装置。
複数の時相ごとに撮像された心臓の画像から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化を計測する心室変化量計測部と、
前記心室変化量計測部により計測された前記心室の大きさの変化に基づいて前記心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相のデータが収集されるように撮像条件を設定する撮像条件設定部と、
前記撮像条件設定部により設定された撮像条件に基づいてデータを収集し、収集したデータから画像を再構成する画像撮像部と、
を備える、磁気共鳴イメージング装置。
複数の時相ごとに撮像された心臓の画像から少なくとも一つの心拍内における心室の大きさの経時的な変化を計測する心室変化量計測部と、
前記心室変化量計測部により計測された前記心室の大きさの変化に基づいて前記心臓の動きが少ない時相を特定し、特定した時相のデータが収集されるように撮像条件を設定する撮像条件設定部と、
前記撮像条件設定部により設定された撮像条件に基づいてデータを収集し、収集したデータから画像を再構成する画像撮像部と、
を備える、Ｘ線ＣＴ装置。
前記撮像条件設定部は、特定した時相のデータを収集する際に被検体に照射されるＸ線の線量が一心拍内における他の時相のデータを収集する際と比べて高くなるように前記撮像条件を設定する、請求項２１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記撮像条件設定部は、前記他の時相のデータを収集する際に被検体に照射されるＸ線の線量がゼロとなるように前記撮像条件を設定する、請求項２２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記心室変化量計測部は、前記心臓の画像として、本撮像の前に行われた準備撮像において、前記本撮像に比べて低い線量のＸ線を照射することによって撮像された心臓全体の画像を用いる、請求項２１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記心室変化量計測部は、前記心臓の画像として、本撮像の前に行われた準備撮像において、前記本撮像に比べて狭い範囲にＸ線を照射することによって撮像された心臓の部分的な画像を用いる、請求項２１に記載のＸ線ＣＴ装置。