JP2009178287A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気共鳴イメージング(以下、MRIと称する)装置を用いて、全身等広範囲におよぶ所定の組織の撮像を短時間で行う撮影方法に関する。 The present invention relates to an imaging method that uses a magnetic resonance imaging (hereinafter referred to as MRI) apparatus to image a predetermined tissue over a wide range such as the whole body in a short time.
従来MRI装置において、被検体の頭頂部から足先方向に沿った全領域の画像を得るために、被検体の複数の部分領域の画像を撮影し、これらの画像を連結する方法が提案されている。例えば、特許文献1または特許文献2では、被検体を複数の領域に分割し、寝台を移動させて各領域を撮影し、得られた画像を合成することにより全身等の広範囲の画像を得る方法が提案されている。
In a conventional MRI apparatus, a method has been proposed in which images of a plurality of partial regions of a subject are taken and these images are connected in order to obtain an image of the entire region along the toe direction from the top of the subject. Yes. For example, in
一方、特許文献3では、ラインと見なせるほど細い棒状領域を励起し、長手方向に沿った一次元磁気共鳴情報を取得し、この棒状励起領域を所定の2次元平面上で平行移動させていくことにより、一次元画像を配列した2次元画像を短時間で得る方法が提案されている。
しかしながら、上述の特許文献1または2に開示されている方法のように、複数の画像を連結して得られる画像は、連続した平面画像に過ぎず、解剖学的に連続した画像とはなっていない。すなわち、観察対象とする所定の骨格構造や血管走行系を連続的に観察可能な画像を得るためには、湾曲している骨格構造や血管走行系に沿って撮像する必要があるが、特許文献1または2で採用している撮像方法は、撮像面が平面の通常の撮像方法であるため、撮像面から外れた湾曲部を捉えることができない。一方、3D画像を撮像することができれば、湾曲部の形状をも捉えることができるが、3D画像は、撮像に時間を要するため、全身等の広い範囲の撮像に適用すると非常に時間がかかる。特許文献3に開示の撮像方法も撮像面は平面である。
However, as in the method disclosed in
本発明の目的は、被検体の骨格構造や血管走行系等所望の組織に沿った曲面を撮影することのできるMRI装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an MRI apparatus capable of imaging a curved surface along a desired tissue such as a skeletal structure of a subject or a vascular running system.
上記目的を達成するために、本発明によれば、以下のようなMRI装置が提供される。すなわち、均一な静磁場空間を発生する静磁場発生手段と、静磁場空間に傾斜磁場を印加する傾斜磁場発生手段と、静磁場空間に配置された被検体に高周波磁場を照射する高周波磁場発生手段と、被検体から発生する磁気共鳴信号を検出する検出手段と、傾斜磁場発生手段、高周波磁場発生手段および検出手段を制御して所定の撮像パルスシーケンスを実行させ、取得した磁気共鳴信号から被検体の画像を再構成する制御手段とを有するMRI装置であって、制御手段は、傾斜磁場の印加および前記高周波磁場の照射により被検体の所定の柱状領域を励起し、柱状領域の長手方向に傾斜磁場を印加しながら磁気共鳴信号を検出する動作を、柱状領域を移動させながら繰り返し行い、得られた複数の前記磁気共鳴信号を用いて画像を再構成する。これにより、被検体内の所定の形状に沿って撮像した画像を得ることができる。
例えば、制御手段は、柱状領域を被検体内の所定の曲面形状に沿った位置に移動させながら磁気共鳴信号を検出し、得られた磁気共鳴信号を柱状領域の長手方向に沿った実空間信号に変換し、得られた複数の実空間信号を並べることにより、画像を再構成する。これにより、被検体内の所定の曲面に沿って撮像した画像を得ることができる。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the following MRI apparatus is provided. That is, a static magnetic field generating means for generating a uniform static magnetic field space, a gradient magnetic field generating means for applying a gradient magnetic field to the static magnetic field space, and a high frequency magnetic field generating means for irradiating a subject arranged in the static magnetic field space with a high frequency magnetic field And a detecting means for detecting a magnetic resonance signal generated from the subject, a gradient magnetic field generating means, a high-frequency magnetic field generating means and a detecting means to execute a predetermined imaging pulse sequence, and from the acquired magnetic resonance signal, the subject An MRI apparatus having a control means for reconstructing an image of the object, wherein the control means excites a predetermined columnar region of the subject by applying a gradient magnetic field and irradiating the high-frequency magnetic field, and inclines in a longitudinal direction of the columnar region The operation of detecting a magnetic resonance signal while applying a magnetic field is repeated while moving the columnar region, and an image is reconstructed using the obtained plurality of magnetic resonance signals. Thereby, the image imaged along the predetermined shape in the subject can be obtained.
For example, the control means detects the magnetic resonance signal while moving the columnar region to a position along a predetermined curved surface shape in the subject, and uses the obtained magnetic resonance signal as a real space signal along the longitudinal direction of the columnar region. The image is reconstructed by arranging the plurality of real space signals obtained by converting into the above. Thereby, an image captured along a predetermined curved surface in the subject can be obtained.
上述の実空間信号を並べて画像を構成する際に、得られた複数の実空間信号を2次元平面上に並べることにより、所定の曲面の投影像を構成することも可能である。 When constructing an image by arranging the above real space signals, it is also possible to construct a projected image of a predetermined curved surface by arranging the obtained real space signals on a two-dimensional plane.
また、本発明のMRI装置が、被検体を搭載し静磁場空間で所定の方向に所定の速度で移動させる寝台を有する場合には、制御手段は、柱状領域の長手方向を、寝台の主平面に平行で、寝台の移動方向に直交する方向に設定し、寝台の移動により柱状領域を移動方向に移動させながら、柱状領域を寝台主平面に直交する方向に移動させることにより、柱状領域を前記曲面に沿って移動させることができる。 Further, when the MRI apparatus of the present invention has a bed on which the subject is mounted and moves in a predetermined direction in the static magnetic field space at a predetermined speed, the control means sets the longitudinal direction of the columnar region to the main plane of the bed. The columnar region is moved in the direction perpendicular to the bed main plane while the columnar region is moved in the movement direction by moving the bed, and the columnar region is moved in the direction perpendicular to the bed main plane. It can be moved along a curved surface.
上述の柱状領域の寝台移動方向について幅を、一つの柱状領域の励起開始から次の柱状領域の励起開始までの時間に寝台が移動する距離に一致させることが可能である。この場合、被検体の寝台移動方向についての情報を途切れることなく取得することができる。 The width of the columnar region in the bed movement direction can be made equal to the distance the bed moves during the time from the start of excitation of one columnar region to the start of excitation of the next columnar region. In this case, it is possible to obtain information about the bed movement direction of the subject without interruption.
上述の制御手段は、傾斜磁場の強度および高周波の周波数のうち少なくとも一方を変化させることにより、柱状領域を寝台主平面に直交する方向に移動させることを実現することができる。 The control means described above can realize moving the columnar region in a direction perpendicular to the bed main plane by changing at least one of the strength of the gradient magnetic field and the frequency of the high frequency.
また、制御手段は、被検体について予め撮像した参照画像を表示装置に表示し、操作者から曲面形状の設定を受け付けるように構成することができる。また、制御手段は、被検体について予め撮像した参照画像を画像処理し、画像処理結果に基づいて自動で曲面形状を設定する構成にすることもできる。これらの場合、参照画像として、撮像対象とする組織の長手方向を含む面について撮像された画像を用いることにより、制御手段は、組織の長手方向に沿う曲線を含み、かつ、参照画像が撮像された2次元平面に直交する曲面を曲面形状として設定することができる。 Further, the control means can be configured to display a reference image captured in advance for the subject on the display device and accept the setting of the curved surface shape from the operator. In addition, the control unit may be configured to perform image processing on a reference image captured in advance for the subject and automatically set the curved surface shape based on the image processing result. In these cases, the control means includes a curve along the longitudinal direction of the tissue and the reference image is captured by using an image captured on the surface including the longitudinal direction of the tissue to be imaged as the reference image. A curved surface orthogonal to the two-dimensional plane can be set as the curved surface shape.
制御手段は、例えば、1以上の参照画像に基づき曲面形状の一部を直接設定し、残部を補間処理によって設定することが可能である。 For example, the control unit can directly set a part of the curved surface shape based on one or more reference images and set the remaining part by interpolation processing.
また、制御手段は、柱状領域を励起し磁気共鳴信号を検出する動作を繰り返し行いながら、その時点までに得られた複数の磁気共鳴信号を用いて再構成した画像を表示装置に表示することが可能である。これにより、リアルタイムの画像を見た操作者から、これ以降に柱状領域を移動させる位置の訂正を受け付けることができる。受け付けた訂正後の位置に沿って柱状領域を移動させながら、動作を継続することにより、訂正を反映させた画像を得ることができる。 In addition, the control unit may repeatedly display an image reconstructed using a plurality of magnetic resonance signals obtained up to that time while exciting the columnar region and detecting the magnetic resonance signal. Is possible. Thereby, the correction of the position to move the columnar region thereafter can be received from the operator who has seen the real-time image. By continuing the operation while moving the columnar region along the accepted corrected position, an image reflecting the correction can be obtained.
本発明の効果としては、柱状領域を所望の曲面形状に移動させて撮像を行うため、所望の組織に沿って曲面形状を設定しておくことにより、平面では捉えきれない形状の所望の組織を途切れることなく連続した画像として取得することができる。しかも、短時間で撮像を行うことができ、撮像効率を向上させることができる。 As an effect of the present invention, imaging is performed by moving the columnar region to a desired curved surface shape. By setting a curved surface shape along a desired tissue, a desired tissue having a shape that cannot be captured by a plane is obtained. It can be acquired as a continuous image without interruption. In addition, imaging can be performed in a short time, and imaging efficiency can be improved.
本発明のMRI装置の一実施の形態について図面を用いて説明する。
(第1の実施の形態)
本実施の形態のMRI装置は、図1に示すように、超伝導コイル1と、傾斜磁場発生コイル2と、高周波磁場発生コイル3と、受信コイル4と、傾斜磁場電源5と、高周波磁場電源6と、寝台7と、制御ユニット8と、操作卓9とを備えている。
An embodiment of the MRI apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the MRI apparatus of the present embodiment includes a
超伝導コイル1は、撮像空間に均一な静磁場空間を発生する。傾斜磁場発生コイル2は、撮像空間にx、y、zの3軸方向に沿って磁場強度が線形に変化する傾斜磁場(Gx、Gy、Gz)を印加するための3組のコイルを含む。本実施の形態においてx、y、z軸は、超伝導コイル1の形成する静磁場空間の中心を原点oとし、被検体10の体軸方向をx軸、体の幅方向をy軸、体の厚さ方向をz軸としている。Gx、Gy、Gzは、いずれも原点での傾斜磁場量がゼロになるように設定されている。
The
高周波磁場発生コイル3は、被検体10に磁気共鳴を誘起するための高周波磁場を照射する。受信コイル4は、被検体10からの磁気共鳴信号を検出する。寝台7は、被検体10の撮像部位を撮像空間に搬送する駆動機構7aを備えている。傾斜磁場電源5は、傾斜磁場発生コイル2に所定の傾斜磁場を発生させるための電流を供給する。高周波磁場電源6は、高周波磁場発生コイル3に所定の高周波磁場を発生させるための所定波形の高周波電流を供給する。制御ユニット8は、高周波磁場電源6および傾斜磁場電源5に対して、制御信号を出力し、所定のタイミングで所定の傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。また、制御ユニット8は、受信コイル4の受信信号を所定のタイミングで検出し、フーリエ変換により実空間信号に変換することにより画像再構成処理を行う。制御ユニット8が再構成した画像は、操作卓9の画像表示部9a(図10参照)に表示される。制御ユニット8は、操作卓9を介して、撮像条件や画像再構成の条件等を操作者から受け付ける。
The high frequency magnetic field generating coil 3 irradiates the
MRI装置では、高周波磁場および傾斜磁場の印加手順と信号計測のタイミングを規定した、撮像パルスシーケンスと呼ばれる計測手順に従って画像の撮影が行われる。撮像パルスシーケンスは、SE(スピンエコー)法、GE(グラディエントエコー)法、FSE(ファーストスピンエコー)法、EPI(エコープレナー)法等が知られ、これらは撮影時間や、得られる画像コントラスト等が異なっている。これらの手法は、一般に、磁気共鳴信号に対して、位相と周波数についてそれぞれ位置情報をエンコードすることにより2次元位置情報を付与しておき、直接2次元画像を再構成する。これに対し、本実施の形態では、直接2次元画像を再構成するのではなく、柱状の領域を励起し、一次元情報を付与しながら磁気共鳴信号を取得するラインスキャンを行い、得られた信号をフーリエ変換し、一次元画像を再構成する。この動作を柱状励起領域を少しずつずらしながら繰り返し行って、得られた一次元画像を配列して2次元画像を得る。 In the MRI apparatus, an image is taken according to a measurement procedure called an imaging pulse sequence that defines the application procedure of a high-frequency magnetic field and a gradient magnetic field and the timing of signal measurement. Known imaging pulse sequences include SE (spin echo) method, GE (gradient echo) method, FSE (fast spin echo) method, EPI (echo planar) method, etc. Is different. In these methods, two-dimensional position information is generally given to magnetic resonance signals by encoding position information with respect to phase and frequency, and a two-dimensional image is directly reconstructed. In contrast, in this embodiment, instead of directly reconstructing a two-dimensional image, a column scan was performed to excite a columnar region and acquire a magnetic resonance signal while giving one-dimensional information. The signal is Fourier transformed to reconstruct a one-dimensional image. This operation is repeated while gradually shifting the columnar excitation region, and the obtained one-dimensional images are arranged to obtain a two-dimensional image.
ここで、一次元画像を配列して2次元画像を得る原理について説明する。図2は、本実施の形態で用いるパルスシーケンスであり、横軸は時間軸である。高周波磁場(RF)パルス51、53、x方向傾斜磁場(Gx)パルス52、y方向傾斜磁場(Gy)パルス55、z方向傾斜磁場(Gz)パルス54が、それぞれ図2に示されたタイミングで印加される。磁気共鳴信号(エコー信号)56は、図2に示したタイミングで検出される。ここでは、RFパルス51、53とGxパルス52とGzパルス54は、撮影したい領域を励起する働きを、Gyはエコー信号の周波数に位置情報をエンコードする働きをする。
Here, the principle of obtaining a two-dimensional image by arranging one-dimensional images will be described. FIG. 2 shows a pulse sequence used in this embodiment, and the horizontal axis is a time axis. High-frequency magnetic field (RF)
具体的には、まず時刻t0においてGxパルス52と、磁化を90°励起するRFパルス51とを照射することにより、図3(a)に示したように被検体10のx軸に垂直な第1の断面61を励起する。次に、時刻t1においてGzパルス54と、磁化を180°励起するRFパルス53を照射することにより、xy平面に平行な第2の断面62を励起する。第2の断面62は、第1の断面61と直交している。この時、第1の断面61と第2の断面62が交差するy軸に沿った四角柱状領域63がエコーを発生する領域となる。時刻TEにおいて、Gyパルス55を印加してエコー信号56に位置情報を付与しながら、エコー信号56を取得する。以上のステップを所定の繰り返し時間(TR)で繰り返し行う。
Specifically, first, at time t0, the
本実施の形態では、繰り返しごとに、領域63をx軸方向のみならず、z軸方向についても所定量シフトさせることにより、図3(b)のように曲面64に沿った画像を得る。領域63のx軸方向へのシフトは、寝台7の移動により行う。図4(a)、(b)に示すように寝台7は、被検体10を搭載してx方向に速度vで移動するように設定される。被検体10の先端11のx方向の最初の座標をx=−Lとすると(図4(a))、寝台7が移動を開始してL/v時間後には、被検体の先端は磁場中心x=0に到達する(図4(b))。この時刻をt=t0とする。
In the present embodiment, an image along the
時刻t0において図2のパルスシーケンスを実行する。Gxパルス52と90°励起RFパルス51とを照射し、第1の断面61を励起する。ここで第1の断面61のx方向の座標は0で、x方向の厚さはdである。次に、時刻t1においてGyパルス54と180°励起RFパルス53を照射し、第1の断面61と直交する第2の断面62を励起する。第2の断面62の高さは座標zであり、厚さはdである。これにより、第1の断面61と第2の断面62が交差する領域63が励起され、エコー信号56を発生する領域となる。Gyパルス55を印加してエコー信号56に位置情報をエンコードすると共に、時刻TEにおいてエコー信号56を取得する。
The pulse sequence of FIG. 2 is executed at time t0. The
ここで、第2の断面62のy方向の幅をFOVとする。取得したエコー信号56は、制御ユニット8により信号処理されて第1の実空間信号に再構成される。この実空間信号は、x=−d/2〜+d/2、y=−FOV/2〜+FOV/2、z=(z−d/2)〜(z+d/2)の領域に対応している。以上のパルシーケンスは、繰り返し時間TRで繰り返されるので、寝台7すなわち被検体10は、TRの間にv×TRだけ移動する。よって、所望する第1断面61の厚さdとの関係が、d=v×TRを満たすように、d、v、TRのいずれかを調整することにより、被検体10をx軸方向に厚さdずつシフトしながら撮影することができる。
Here, the width in the y direction of the
またx軸方向に励起領域63を移動させるのと同時に、z軸方向についても所定量シフトさせる。これにより曲面64に沿った画像を得ることができる。このとき、曲面64は、図5(a)に示すように、被検体10について予め撮影しておいた参照画像20において、所望の組織、例えば血管21を含む面に設定する。これにより、湾曲した血管21を連続して観察可能な解剖学的に連続な画像が得られる。曲面64を撮像面にするためには、励起領域63を、パルスシーケンスの繰り返しごとにz軸方向に移動させる。
At the same time as moving the
z軸方向に励起領域63を移動させる手法を、図5(b)に示すように励起領域63を曲面64に沿って領域23、24、25、26に移動させて撮影する場合を例に説明する。まず、領域23を撮影する時刻をT0とすると、領域24、25、26をそれぞれ撮影する時刻は、T0+TR、T0+2TR、T0+3TRとなる。また、パルシーケンスの第2のRFパルス53の中心周波数を各々ω1、ω2、ω3、ω4、静磁場中心との距離を各々z1、z2、z3、z4とすると、ω1=ω+γ×Gz×z1、ω2=ω+γ×Gz×z2、ω3=ω+γ×Gz×z3、ω4=ω+γ×Gz×z4となる。ここで、ωは静磁場中心を励起する場合の周波数、γは磁気回転比である。制御ユニット8は、ω1〜ω4を内蔵する記憶装置に格納しておき、時刻T0、T0+TR、T0+2TR、T0+3TRにおいて、照射するRFパルス53の周波数をω1、ω2、ω3、ω4と変更して上記パルスシーケンスを実施すると、励起領域63は領域23、24、25、26に移動し、それぞれの領域からライン状の画像が得られる。得られたライン状の画像を、寝台の進行方向と反対方向に平面的に連結した画像27は、図5(b)に示したように、曲面64をxy平面に投影した画像と同等であるため、湾曲した血管21が途切れることなく撮像されている。
A method of moving the
上記原理により、本実施の形態のMRI装置が曲面を撮像するための構成および動作を図6〜図8を用いてさらに説明する。 Based on the above principle, the configuration and operation for the MRI apparatus of the present embodiment to capture a curved surface will be further described with reference to FIGS.
制御ユニット8は、図6に示すように、曲面形状設定部601と、柱状領域制御部602と、撮像制御部603と、画像再構成部604とを有している。曲面形状設定部601は、予め測定した参照画像を表示して、その画像上で操作者から曲面64の形状の設定を受け付ける受け付け部605と、参照画像を画像処理して曲面64を自動設定する自動設定部606とを備えている。柱状領域制御部602は、設定された曲面64の静磁場中心との距離(z座標)を検出する検出部607と、検出したz座標からRFパルス53の中心周波数を各々ω1、ω2、ω3、ω4を演算する演算部608と、求めたω1等を格納する格納部609とを備えている。
As illustrated in FIG. 6, the
制御ユニット8の曲面形状設定部601と、柱状領域制御部602と、撮像制御部603と、画像再構成部604は、内蔵する記憶装置に予め格納されたプログラムをCPUが読み込んで実行することにより実現される。制御ユニット8の動作を図7のフローチャートを用いて具体的に説明する。まず、制御ユニット8の曲面形状設定部605は、本撮像を行う前に参照画像を撮像するため、操作卓9の画像表示部9aに参照画像の撮像条件の設定受け付け用画像を表示する(ステップ101)。操作者は操作卓9を操作し、参照画像の撮像条件を設定する。設定を受け付ける撮像条件は、参照画像の撮像面の向き(例えば横断面、矢状断面、環状断面)、撮像範囲(全身、頭部、胸部、腹部、脚部等)、撮像野(FOV)、一枚の参照画像で全撮像範囲を撮影できない場合の分割数および分割後の撮像範囲、撮像シーケンスの種類(SE法、GE法等)、撮像シーケンスのTRや繰り返し回数等である。
The curved surface
参照画像の撮像面の向きは、本撮像の撮像面(曲面)に対して交差する面であって、撮像したい組織(骨格構造や血管)の長手方向に沿った面を設定する。例えば、本撮像で脊椎の横断面像を撮像する場合には、参照画像の撮像面を脊椎の矢状断面に設定する。以下の説明では、体軸方向をx方向(寝台7の移動方向)、被検体の幅方向をy方向、厚み方向をz方向とし、参照画像を矢状断面について撮像し、本撮像を横断面に平行な曲面とする場合について説明する。 The orientation of the imaging plane of the reference image is a plane that intersects the imaging plane (curved surface) of the main imaging, and is a plane along the longitudinal direction of the tissue (skeleton structure or blood vessel) to be captured. For example, when a cross-sectional image of the spine is captured by the main imaging, the imaging surface of the reference image is set to the sagittal cross-section of the spine. In the following description, the body axis direction is the x direction (the movement direction of the bed 7), the width direction of the subject is the y direction, the thickness direction is the z direction, the reference image is imaged with respect to the sagittal section, and the main imaging is The case where the curved surface is parallel to is described.
制御ユニット8の曲面形状設定部601は、受け付けた参照画像の撮像条件を撮像制御部603に受け渡す。撮像制御部603は、ステップ101で設定された撮像条件により、参照画像を撮像し、画像再構成部604は、画像再構成を行う。参照画像を複数枚に分割して撮像している場合には、公知の手法によりそれらを合成して一枚の参照画像とする。再構成した参照画像801は、曲面形状設定部601に受け渡され、図8のように、撮影条件設定用画像800の一部として画像表示部9aに表示される(ステップ102)。本撮影条件設定用画像800には、参照画像801の他に、本撮像で撮像する曲面位置(撮像位置軌跡)の指定を参照画像801上で受け付けるための撮像位置指定カーソル803と、本撮像シーケンスのパラメータを設定するための3つの入力部807、808、809が表示される。
The curved surface
操作者は、操作卓9のマウス等を操作することにより、参照画像801上で撮像位置指定カーソル803を撮像したい骨格構造や血管に沿って移動させることにより曲線802を描く。曲面形状設定部601の受け付け部605は、この曲線802を受け付ける。曲面形状設定部601は、曲線802を含み、参照画像801に垂直な曲面を撮像すべき曲面64として設定する。例えば図8の例では、参照画像801は矢状断面(zx面)像であるので、曲線802を含み、横断面(xy面)に平行な曲面を、撮像すべき曲面64として設定する(ステップ103)。また、操作者が指示した場合には、自動設定部606が参照画像801を画像処理することにより、骨格構造や血管を描画する画素を自動抽出し、それを曲線802として設定することも可能である。自動抽出した曲線802は、画像表示部9aに参照画像とともに表示する。曲面形状設定部601は、曲線802を含み、参照画像に垂直な曲面を撮像すべき曲面64として設定する。
The operator draws a
また、本撮影条件設定用画像800上に表示されている3つの入力部807〜809は、本撮像シーケンスのTRの入力部807、寝台7の移動速度vの入力部808、励起領域63のx軸方向の厚さdの入力部809である。これらのパラメータd、v、TRは、前述したようにd=v×TRの関係にあるので、曲面形状設定部601は、いずれか2つについて操作者から入力を受け付ける(ステップ104)。残りの一つのパラメータについてはd=v×TRを制御ユニット8が算出することにより設定する。
The three
柱状領域制御部602は、図3(a),(b)で説明した励起領域63の寝台移動方向(x軸)の厚さを、ステップ104で設定された値dにするために、図2の本撮像シーケンスのGxパルス52の傾斜磁場量を第1のRFパルス51の周波数幅との関係により定める(ステップ105)。
The columnar
柱状領域制御部602のz検出部607は、本撮像おける各TRの第2のRFパルス53照射時刻を求め、そのときの第1の断面61の位置における曲線802のz座標、すなわち図5(b)のz1、z2、z3、z4・・・をそれぞれ求める。座標zは、参照画像801上での曲線802上の画素と、その画素の画像端部からの距離h805または(FOV−h)806を求め、これと参照画像801のFOV804およびFOV804の中心の実空間座標との関係から計算により求めることができる。ω演算部608は、求めた座標z(z1、z2、z3、z4・・・)から、第2のRFパルス53のTRごとの中心周波数ω1、ω2、ω3、ω4・・・を、ω1=ω+γ×Gz×z1、ω2=ω+γ×Gz×z2、ω3=ω+γ×Gz×z3、ω4=ω+γ×Gz×z4により求める(ステップ106)。ただし、ωは静磁場中心を励起する場合の周波数、γは磁気回転比である。求めたω1等の値は、第2のRFパルス53の照射時刻と対応させて、ω格納部609に格納する。
The
撮像制御部603は、ω格納部609に格納したω1、ω2、ω3、ω4・・・等を読み出し、これを曲面形状設定部601に設定された他の撮像パラメータとともに用いて、図2のパルスシーケンスを実行することにより、本撮像を行う。すなわち、寝台速度v、繰り返し時間TR、Gxパルス52の傾斜磁場量を、ステップ104,105で設定または決定された値に設定することにより、励起領域63をステップ104で設定した距離dずつx軸方向に移動させる。同時に、第2のRFパルス53のTRごとの中心周波数ωをステップ106で求めた中心周波数ω1、ω2、ω3、ω4・・・に設定することにより、励起領域63を曲線802に沿った位置に移動させる。これにより、本撮像において、励起領域63を参照画像801上の曲線802に沿った位置に設定することができる。
The
画像再構成部604は、各TRおいて励起領域63について得られた磁気共鳴信号のフーリエ変換することにより、一次元画像を再構成する。得られた一次元画像をx軸方向に並べることにより、曲面64の被検体像をzy平面に投影した画像を得ることができる。この画像は、曲線802に沿って位置する骨格構造や血管系を途切れることなく撮像した解剖学的に連続した画像である。
The
なお、励起領域63の寝台移動方向の幅および高さ(すなわち、第1の断面61、第2の断面の厚さd)は、いずれも数mm程度に設定することができる。例えば、励起領域63の寝台移動方向の幅を1mmに設定した場合、身長180cmの被検体10の全身を1800ラインにより撮像することができる。図2の撮像シーケンスは、1ラインを撮像する時間(1TR)が通常0.1秒程度であるので、全身1800ラインを180秒=3分程度で撮像することができる。これは、全身撮像に要する時間としては短時間であるため、被検体10に与える負担も小さい。
The width and height of the
また、励起領域63の寝台移動方向(x方向)の幅および高さ(z方向)を数mm程度に設定することにより、参照画像801上で操作者が比較的容易にかつ素早く曲線802を描いた場合であっても、主要な血管系を容易に連続的に撮像することができ、効率よく撮像することができる。
Further, by setting the width and height (z direction) of the
また、寝台7の移動方向(x方向)と第2のRFパルス53で励起する第2の断面62(xy面)とが平行であり、1TRの間に寝台7が移動距離v×TRと第1断面61のスライス厚さdとを一致させている(d=v×TR)ことにより、図5(b)に示したように、隣り合う励起領域23〜26は、x軸方向については接しており、被検体10の情報をx軸方向に途切れることなく画像27として取得することができる。
In addition, the moving direction (x direction) of the
なお、ステップ107で本撮像する範囲は、ステップ101で参照画像801の撮像範囲と同じ範囲に設定することが可能であるが、参照画像801の一部範囲についてのみ本撮像を行うことも可能である。例えば、ステップ103で操作者から本撮像範囲を受け付け、その範囲に設定された曲面64についてのみ本撮像を行うことも可能である。これにより、必要とする範囲についてのみ短時間で撮像することができる。例えば、ステップ103において、操作者が曲線802を描いた範囲のみを本撮像範囲とすることができる。
Note that the actual imaging range in
上述の第1の実施の形態では、曲面64に沿って励起領域63を移動させて取得した複数の一次元画像を図5(b)のように2次元平面上に並べ2次元画像27を得ているが、必ずしも2次元平面画像とする必要はない。曲面64に沿って一次元画像を並べることにより3次元画像を得ることももちろん可能である。
In the first embodiment described above, a plurality of one-dimensional images acquired by moving the
なお、図5(b)に示した励起領域23〜26のうち隣接する励起領域の高さ(z座標)z1、z2、z3、z4が同じ値である場合、同じ高さの第2の断面62を連続して励起することになる。このため、TRが縦磁化の回復時間よりも短い場合には、連続励起により励起領域からの磁気共鳴信号の強度が弱まる。そこで、制御ユニット8の柱状領域制御部602は、z検出部607が検出したz座標が隣接する励起領域23同士で同じ値である場合、信号強度が弱まることをユーザに警告する構成にすることが可能である。もしくは、同じ断面を連続励起するのを避けるために、同じ座標zの隣接する励起領域を励起する際には、第2の断面62の向きを寝台7の主平面(xy平面)から傾斜させるよう、撮像制御部603に指示することが可能である。これにより、隣接する励起領域のz座標が同じであっても、傾斜させることにより、第2の断面62が同じ面になるのを解消できるため、磁気共鳴信号の強度が弱まる現象を解決できる。
When the heights (z coordinates) z1, z2, z3, and z4 of the adjacent excitation regions among the
(第2の実施の形態)
上述の第1の実施の形態では、撮像対象とする骨格構造や血管に沿った面について参照画像を撮像し、参照画像上で曲線802を操作者がマニュアルで指定するか、または画像処理により骨格や血管等を抽出することにより曲線802を指定することにより、曲面形状の設定をする構成であったが、他の方法で曲面形状を設定することも可能である。例えば、図9に示したように、撮像対象とする骨格構造や血管を横切る面について、任意の間隔で複数枚の参照画像31〜34を撮影し、参照画像と参照画像の間の領域については、補間処理により曲線802を設定することが可能である。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, a reference image is captured for a skeleton structure or a surface along a blood vessel to be imaged, and the operator manually specifies a
例えば、図9の参照画像31、32,33,34において、x方向の座標をx31、x32、x33、x34とし、撮像対象とする骨格構造や血管系のz方向の座標をz31、z32、z33、z34とした場合、曲面形状設定部601は、x31<x<x32の区間では、第2の断面62の位置をz31<z<z32に設定し、x32<x<x33の区間では、第2の断面62の位置をz32<z<z33に設定し、x33<x<x34の区間では、第2の断面62の位置はz33<z<z34に設定するという補間を行う。
For example, in the
補間方法としては、例えば、参照画像31、32,33,34の撮像対象とする座標を直線または所定の曲線で結ぶ方法や、最小二乗法等所定のフィッティング手法を用いることが可能である。また、被検体の性別や年齢別に、撮像対象とする骨格構造や血管系の形状について予めデータを求めておき、制御ユニット8に内蔵されている記憶部に格納しておき、撮像しようとしている被検体10の性別や年齢に該当する形状データを読み出して、参照画像31、32,33,34の撮像対象座標にフィッティングする方法を用いることも可能である。
As an interpolation method, for example, a method of connecting the coordinates to be imaged of the
このような補間方法を用いることにより、撮像対象とする骨格構造や血管に沿った面について参照画像を撮像することが困難な場合であっても、本撮像を行う曲線を設定することができる。 By using such an interpolation method, it is possible to set a curve for performing the main imaging even when it is difficult to capture a reference image with respect to a skeleton structure to be imaged or a surface along the blood vessel.
なお、曲線802の設定以外の他の方法については、第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
Since the method other than the setting of the
(第3の実施の形態)
第1および第2の実施の形態で説明したように、本発明の撮像方法では、柱状励起領域63を撮像するごとに一次元画像が取得されるため、画像再構成部604は、現時点までに得られた一次元画像を並べることにより、現時点までに撮像した画像をリアルタイムで画像表示部9a表示することができる。これを利用して、第3の実施の形態では、図10に示すように、リアルタイムで画像を確認した操作者から、撮像の途中で、その時点以降に撮像する曲面形状の変更を受け付ける変更受付部610を備え、変更後の曲面形状に沿って撮像を継続するものである。
(Third embodiment)
As described in the first and second embodiments, in the imaging method of the present invention, a one-dimensional image is acquired every time the
制御ユニット8の撮像制御部603は、図7のステップ107において図2の撮像シーケンスを行い、画像再構成部604は、1ラインずつデータを取得し、再構成したならば、その時点までに再構成した各ラインの画像データを図11(a)の画像41のように画像表示部9aに表示する。画像再構成部604は、表示する画像41において、直前に再構成したのはライン141であることを、表示画面上への色付け等で表示する。このライン141には、図11(a)のように、撮影対象である血管901の末端像が現れていない。これは、血管901がライン141の画像を得た励起領域63から外れためである。画像41を見た操作者が、撮像曲面の励起領域の位置の修正を操作卓9を介して指示すると、変更受付部610は、これから撮像する予定の4本のライン42に対応する励起領域420〜450のz座標を柱状領域制御部602から受け取り、図11(b)のように操作卓9の画像表示部に表示する。励起領域420〜450のz座標の値は、図7のステップ106で検出した座標である。
The
操作者は、この画面を見て、励起領域420、430、440、450の高さ(z座標)z1〜z4を図11(d)のようにz1’〜z4’に修正する指示を操作卓9を介して行う。変更受付部610は、修正されたz1’〜z4’を柱状領域制御部602に受け渡す。柱状領域制御部602のω演算部608は、修正されたz1’〜z4’に基づいて、再度ステップ106を行うことにより、励起領域420〜450のz座標をz1’〜z4’に設定するための周波数ω1’〜ω4’を演算により求める。撮像制御部603は、求めたω1’〜ω4’により以降の本撮像を継続させ、画像再構成部604は、取得されたライン42の画像を図11(c)のように順次表示する。図11(c)の例では、励起領域420、430、440、450の位置を修正したことにより、ライン42において再度血管像901が確認できる画像が得られている。なお、励起領域の高さの修正以外については、第1及び第2の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
The operator looks at this screen and gives instructions to correct the heights (z coordinates) z1 to z4 of the
このように、第3の実施の形態では、本発明の撮像方法においては一次元画像がリアルタイムで得られることを利用して、リアルタイムで再構成画像を表示することにより、操作者は、現時点以降で撮像する励起領域の高さを修正できる。これにより、正しい位置に修正して本撮像を続行することができるため励起領域から一旦それた血管等を再び励起領域で捉え、撮像することができる。よって、血管等の撮像対象の画像を得ることができると共に、本撮像のやり直しを防止でき、撮像効率を向上することができる。 As described above, in the third embodiment, the imaging method of the present invention uses the fact that a one-dimensional image is obtained in real time, and displays the reconstructed image in real time. The height of the excitation area to be imaged can be corrected. As a result, it is possible to correct the correct position and continue the main imaging, so that the blood vessel once deviated from the excitation region can be captured again in the excitation region and imaged. Therefore, it is possible to obtain an image of an imaging target such as a blood vessel, to prevent the main imaging from being performed again, and to improve imaging efficiency.
最後に、寝台7の移動すなわち被検体10の移動が、磁気共鳴信号に及ぼす影響を評価しておく。図2のパルスシーケンスにおいて、印加される傾斜磁場Gと磁気共鳴信号Sの関係は、
S(ky) = ∫ρ(y)・exp{j(θ+ky・y)}dy = exp(jθ)∫ρ(y)・exp(j・ky・y)dy
で表される。
ここで
ky = γ∫Gy dt
θ =γ∫Gx dt・vt = 1/2(γ・v・Gx・t2)
である。ρ(y)は、プロトン密度である。磁気回転比γ、磁化の移動速度(寝台7の移動速度)v、傾斜磁場強度G、傾斜磁場印加時間tを、例として一般的な値として、γ=42MHz/T、G=10mT/m、v=0.01m/s、t=0.001sと設定すると、寝台移動に起因する位相変化量θ
= 4.2x10−3Hzとなる。このθは、非常に小さいので、磁気共鳴信号に及ぼす影響は小さく、寝台7を移動させながら、第1〜第3の実施の形態の撮像方法を実施しても、寝台7の移動による画像劣化を殆ど生じさせることなく、画像再構成をすることができることがわかる。
Finally, the influence of the movement of the
S (ky) = ∫ρ (y) ・ exp {j (θ + ky ・ y)} dy = exp (jθ) ∫ρ (y) ・ exp (j ・ ky ・ y) dy
It is represented by
here
ky = γ∫Gy dt
θ = γ∫Gx dt ・ vt = 1/2 (γ ・ v ・ Gx ・ t2)
It is. ρ (y) is the proton density. The magnetic rotation ratio γ, the moving speed of the magnetization (moving speed of the bed 7) v, the gradient magnetic field strength G, and the gradient magnetic field application time t are, for example, γ = 42 MHz / T, G = 10 mT / m, When v = 0.01m / s and t = 0.001s, the amount of phase change due to couch movement θ
= 4.2x10 -3 Hz. Since this θ is very small, the influence on the magnetic resonance signal is small. Even if the imaging methods of the first to third embodiments are performed while moving the
このように本発明によれば、寝台7を移動させながら全身等、広い範囲をMRI装置で撮影することのでき、しかも、関心ある骨格構造や血管系に沿った曲面の撮影が可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to image a wide range such as the whole body while moving the
1…超伝導コイル、2…傾斜磁場発生コイル、3…高周波磁場発生コイル、4…受信コイル、5…傾斜磁場電源、6…高周波磁場電源、7…寝台、8…制御ユニット、9…操作卓、9a…画像表示部10…被検体、20…参照画像、21…血管、23〜26…励起領域、27…画像、31〜34…参照画像、41…リアルタイムの再構成画像、61…第1の断面、62…第2の断面、63…励起領域、64…曲面(撮像面)、141…現時点で撮像したライン、420、430、440、450…励起領域、601…曲面形状設定部、602…柱状領域制御部、603…撮像制御部、604…画像再構成部、605…参照画像上での受付部、606…画像処理による自動設定部、607…曲面形状の高さz検出部、608…ω演算部、609…ω格納部、800…本撮影条件設定用画像、801…参照用画像、802…曲線、803…撮像位置指定カーソル、804…FOV(z方向)、805…画像端部からの距離h、806…FOV−h、807…TRの入力部、808…速度vの入力部、809…励起領域のx軸方向厚さdの入力部、901…血管。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記制御手段は、前記傾斜磁場の印加および前記高周波磁場の照射により前記被検体の所定の柱状領域を励起し、前記柱状領域の長手方向に傾斜磁場を印加しながら前記磁気共鳴信号を検出する動作を、前記柱状領域を移動させながら繰り返し行い、得られた複数の前記磁気共鳴信号を用いて画像を再構成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 Static magnetic field generating means for generating a uniform static magnetic field space, gradient magnetic field generating means for applying a gradient magnetic field to the static magnetic field space, and high frequency magnetic field generating means for irradiating a subject arranged in the static magnetic field space with a high frequency magnetic field And a detection means for detecting a magnetic resonance signal generated from the subject; and the magnetic resonance signal obtained by controlling the gradient magnetic field generation means, the high-frequency magnetic field generation means and the detection means to execute a predetermined imaging pulse sequence. Control means for reconstructing the image of the subject from
The control means excites a predetermined columnar region of the subject by applying the gradient magnetic field and irradiating the high-frequency magnetic field, and detects the magnetic resonance signal while applying a gradient magnetic field in the longitudinal direction of the columnar region. Is performed while moving the columnar region, and an image is reconstructed using the obtained plurality of magnetic resonance signals.
前記制御手段は、前記柱状領域の長手方向を、前記寝台の主平面に平行で、前記寝台の移動方向に直交する方向に設定し、前記寝台の移動により前記柱状領域を前記移動方向に移動させながら、前記柱状領域を前記寝台主平面に直交する方向に移動させることにより、前記柱状領域を前記曲面に沿って移動させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2, further comprising a bed on which the subject is mounted and moved at a predetermined speed in a predetermined direction in the static magnetic field space,
The control means sets the longitudinal direction of the columnar region in a direction parallel to the main plane of the bed and perpendicular to the moving direction of the bed, and moves the columnar region in the moving direction by moving the bed. However, the magnetic resonance imaging apparatus is characterized in that the columnar region is moved along the curved surface by moving the columnar region in a direction orthogonal to the bed main plane.
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JP2018139779A (en) * | 2017-02-27 | 2018-09-13 | 株式会社吉田製作所 | Magnetic resonance imaging apparatus |
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