JP2010207568A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】折り返しアーチファクトの発生を回避できる撮像領域を簡便に設定すること。
【解決手段】操作者から関心領域の設定を受け付けると、測定用データ取得制御部17aは、プロファイルデータ生成用撮像を実行するように制御し、データ処理部13は、設定された関心領域の各エンコード方向におけるプロファイルデータを生成する。そして、撮像領域設定部17bは、各エンコード方向のプロファイルデータから算出した被検体Pの大きさと、関心領域の該当するエンコード方向における大きさとの大小関係に基づいて、係数記憶部14a記憶する係数を用いて、エンコード方向ごとに撮像領域を設定する。
【選択図】図2

Description

この発明は、磁気共鳴イメージング装置に関する。
従来より、磁気共鳴現象を利用して被検体内を表すデータを収集して被検体内を撮像した磁気共鳴画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置)は、疾病の診断、治療、手術計画などを初めとする多くの医療行為において、重要な役割を果たしている。
MRI装置が実行する磁気共鳴イメージング法においては、磁気共鳴画像の空間分解能、磁気共鳴画像の撮像時間および磁気共鳴画像の信号対雑音比などが、パルスシーケンスのパラメータである撮像領域(FOV:Field Of View)、撮像マトリクス、加算回数などの撮像条件に依存する。そのため、MRI装置は、医用機器の中でも特に多くの撮像条件の設定が必要な装置となっている。
例えば、被検体の大きさには個人差があるため、MRI装置の操作者は、被検体の大きさや位置に合わせて、位置決め計画時に関心領域(3次元撮像の場合にはスラブも含む)を調整する必要がある。
また、位置決め計画時に設定された関心領域と予め設定されている撮像領域とが異なる場合、操作者は、被検体の大きさに応じて、撮像領域を調整する必要がある。例えば、「被検体の大きさが撮像領域より大きく、かつ、撮像領域が関心領域より十分大きくない」場合、磁気共鳴画像に折り返しアーチファクトが発生する可能性があるので、操作者は、撮像部位を調整する必要がある。
このため、一般的には、「被検体の大きさに対して関心領域が小さい」場合、折り返しアーチファクトを防ぐために、広い撮像領域で画像を撮像して磁気共鳴画像を再構成したうえで、再構成した磁気共鳴画像から関心領域のみを切り出す方法が行なわれている。かかる方法においては、空間分解能を維持するように時間領域での標本化間隔を細かくし、フーリエ変換後に関心領域が切り出される。
しかし、磁気共鳴画像の折り返しアーチファクトを防ぐように広い撮像領域を設定するとともに、磁気共鳴画像の空間分解能を維持するように時間領域での標本化間隔を細かく設定すると、逆に撮像時間が延びてしまう。従って、撮像時間を必要以上に延長させないために、操作者は、折り返しアーチファクトが関心領域に入り込まないように最小の撮像領域を決める必要がある。
一方、「被検体の大きさが撮像領域より小さい」場合、関心領域を撮像領域とすれば、折り返しアーチファクトは発生しないが、余分な領域を画像化するために撮像時間が延びてしまう。また、余分な領域を画像化するためにデータ量が大きくなり、特にデータ収集処理および再構成演算処理を実行するシステムの負荷が増大してしまう。従って、「被検体の大きさが撮像領域より小さい」場合においても、操作者は、撮像時間を必要以上に延長させないように、最小の撮像領域を決める必要がある。
このため、撮像時間を短くするために、被検体を複数方向から投影したプロジェクションデータにおいて、プロジェクションの幅(被検体の大きさ)が最小となる方向を検出して、検出された方向を位相エンコード方向と自動的に設定する方法も知られている(例えば、特許文献1参照)。
特公平3−16851号公報
ところで、上記した従来は、撮像時間が短くなるものの、被検体の大きさに対する関心領域の大小関係を考慮していない。従って、操作者は、折り返しアーチファクトが関心領域に入り込まないように、最小な撮像領域を決める必要がある。
すなわち、操作者は、位置決め計画時に関心領域を設定すると同時に、最小な撮像領域を調整する必要があるが、このためには、被検体に対する関心領域の正確な位置を把握しなければならない。このため、操作者にとって最小な撮像領域を設定することは、手間がかかり、さらに操作の習熟に時間を要する技術となり、結果として、総合的な検査時間の延長が発生する場合もある。
このように、上記した従来の技術は、アーチファクトの発生を回避できる撮像領域の設定が簡便に行なえないという課題があった。
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、折り返しアーチファクトの発生を回避できる撮像領域を簡便に設定することが可能になる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1記載の本発明は、磁気共鳴イメージング装置が、操作者から受け付けた関心領域にて設定されたエンコード方向ごとに、被検体の大きさを取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記エンコード方向ごとの被検体の大きさと、前記関心領域の前記エンコード方向ごとの大きさとの大小関係に基づいて、磁気共鳴画像を撮像する撮像領域を設定する撮像領域設定部と、を備える。
また、請求項12記載の本発明は、磁気共鳴イメージング装置が、操作者から受け付けた関心領域にて設定されたエンコード方向ごとに、被検体の大きさを取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記エンコード方向ごとの被検体の大きさと、前記関心領域の前記エンコード方向ごとの大きさとに基づいて、時間分解能または空間分解能のいずれかが優先された磁気共鳴画像を撮像するための撮像領域を設定する撮像領域設定部と、を備える。
また、請求項18記載の本発明は、磁気共鳴イメージング装置が、操作者から受け付けた関心領域にて設定されたエンコード方向ごとに、被検体の大きさを取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記エンコード方向ごとの被検体の大きさと、前記関心領域の前記エンコード方向ごとの大きさとに基づいて、前記被検体の磁気共鳴画像を撮像する撮像領域を設定する撮像領域設定部と、前記撮像領域設定部によって設定された前記撮像領域を所定の表示部に表示させるように制御する表示制御部と、を備える。
請求項1、12または18の発明によれば、折り返しアーチファクトの発生を回避できる撮像領域を簡便に設定することが可能になる。
図1は、本実施例におけるMRI装置の構成を説明するための図である。 図2は、本実施例における制御部の構成を説明するための図である。 図3は、関心領域を説明するための図である。 図4は、RO方向の撮像領域設定を説明するための図(1)である。 図5は、RO方向の撮像領域設定を説明するための図(2)である。 図6は、RO方向の撮像領域設定を説明するための図(3)である。 図7は、PE方向の撮像領域設定を説明するための図(1)である。 図8は、PE方向の撮像領域設定を説明するための図(2)である。 図9は、PE方向の撮像領域設定を説明するための図(3)である。 図10は、SE方向の撮像領域設定を説明するための図(1)である。 図11は、SE方向の撮像領域設定を説明するための図(2)である。 図12は、本実施例におけるMRI装置の処理を説明するための図である。 図13は、撮像領域設定部が設定する撮像領域の変形例を説明するための図(1)である。 図14は、撮像領域設定部が設定する撮像領域の変形例を説明するための図(2)である。 図15は、制御部による表示制御を説明するための図である。 図16は、第一の変形例について説明するための図である。 図17は、第二の変形例を説明するための図である。 図18は、第三の変形例を説明するための図である。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る磁気共鳴イメージング装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging)装置を「MRI装置」と記載する。
まず、本実施例におけるMRI装置の構成について説明する。図1は、本実施例におけるMRI装置の構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施例におけるMRI装置100は、静磁場磁石1と、傾斜磁場コイル2と、傾斜磁場電源3と、寝台4と、寝台制御部5と、送信RFコイル6と、送信部7と、受信RFコイル8と、受信部9と、計算機システム10とを備える。
静磁場磁石1は、中空の円筒形状に形成されており、内部の空間に一様な静磁場を発生させる磁石であり、例えば、永久磁石や超伝導磁石などが用いられる。
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。傾斜磁場コイル1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つのコイルは、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、静磁場と同方向とされる。
また、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(周波数エンコード)用傾斜磁場Grにそれぞれ対応する。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、計算機システム10から送られるパルスシーケンスに基づいて、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。なお、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の動き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から供給される高周波パルスにより高周波磁場を発生する。
送信部7は、計算機システム10から送られるパルスシーケンスに基づいて、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に送信する装置であり、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有する。
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から放射される磁気共鳴信号を受信する。受信RFコイル8は、磁気共鳴信号を受信すると、受信した磁気共鳴信号を受信部9へ出力する。
受信部9は、計算機システム10から送られるパルスシーケンスに基づいて、受信RFコイル8から出力される磁気共鳴信号を周波数変換してA/D変換することにより磁気共鳴信号データを生成する装置であり、生成した磁気共鳴信号データを計算機システム10に送信する。
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、図1に示すように、インタフェース部11と、データ収集部12と、データ処理部13と、記憶部14と、表示部15と、入力部16と、制御部17とを有する。
インタフェース部11は、傾斜磁場電源3、寝台制御部5、送信部7および受信部9に接続されており、これら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制御する処理部である。
データ収集部12は、インタフェース部11を介して、受信部9から送信される磁気共鳴信号データを収集するとともに、収集した磁気共鳴信号データをk空間に配置することによりk空間データとする処理部である。そして、データ収集部12は、k空間データを記憶部14に格納する。
データ処理部13は、記憶部14が記憶するk空間データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成処理を施すことによって画像データ(磁気共鳴画像)を再構成する処理部である。
また、データ処理部13は、被検体Pに対して送信された高周波パルスによって収集された磁気共鳴信号データから各エンコード方向のプロファイルデータを生成するが、これについては、後に詳述する。なお、エンコード方向とは、リードアウト(RO: readout)方向(周波数エンコード方向とも呼ばれる)、位相エンコード(PE: phase encode)方向のことであり、3次元の磁気共鳴画像を撮像する場合、RO方向およびPE方向とともに、スライスエンコード(SE:slice encode)方向が加わる。
記憶部14は、データ収集部12から受信したk空間データや、データ処理部13によって再構成された磁気共鳴画像などを、被検体Pごとに記憶する記憶部である。
また、記憶部14は、後述する撮像領域設定部17bの処理に用いられる各種係数を記憶するが、これについては、後に詳述する。
表示部15は、制御部17による制御のもと、磁気共鳴画像など各種情報を表示し、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイや液晶ディスプレイなどのモニタ装置である。
入力部16は、操作者から各種操作や情報入力を受け付け、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やキーボードなどを有し、表示部15と協働することによって、各種操作を受け付けるためのユーザインタフェースをMRI装置100の操作者に対して提供する。例えば、入力部16は、位置決め計画時に表示部15に表示された位置決め画像を参照する操作者から、関心領域の情報を受け付ける。
制御部17は、図示していないCPUやメモリ等を有し、MRI装置100を総括的に制御する処理部である。
例えば、制御部17は、入力部16を介して操作者から入力される撮像条件や、設定した撮像領域に基づいてパルスシーケンス情報を生成し、生成したシーケンス情報を、インタフェース部11を介して傾斜磁場電源3、送信部7および受信部9に送信することで、磁気共鳴画像の撮像を実行させる。また、制御部17は、データ処理部13によって行われる処理を制御する。また、制御部17は、表示部15における画面表示を制御する。なお、制御部17については、後に詳述する。
ここで、本実施例におけるMRI装置100は、磁気共鳴画像を撮像する際に、後述する制御部17の処理により、折り返しアーチファクトの発生を回避できる撮像領域を簡便に設定することが可能になることに主たる特徴がある。この主たる特徴について、図2〜11を用いて説明する。なお、図2は、本実施例における制御部の構成を説明するための図であり、図3は、関心領域を説明するための図であり、図4〜6は、RO方向の撮像領域設定を説明するための図であり、図7〜9は、PE方向の撮像領域設定を説明するための図であり、図10および図11は、SE方向の撮像領域設定を説明するための図である。
なお、以下では、3次元の磁気共鳴画像がMRI装置100によって撮像される場合について説明する。
図2に示すように、本実施例における制御部17は、本発明に密接に関係するものとして、測定用データ取得制御部17aと、撮像領域設定部17bとを有する。
測定用データ取得制御部17aは、位置決め計画時に、位置決め画像を参照する操作者から、入力部16を介して受け付けた関心領域の情報に基づいて、RO方向、PE方向およびSE方向それぞれの被検体Pの大きさを測定するためのデータを取得するように制御する。
まず、位置決め計画時において、操作者は、例えば、図3に示すように、3次元の関心領域の設定を行なう。この際、操作者は、3次元の関心領域において、RO方向、PE方向およびSE方向の設定も行なう。なお、各エンコード方向の設定は、MRI装置100が自動設定する場合であってもよい。これにより、測定用データ取得制御部17aは、被検体Pを撮像するための「関心領域のRO方向、PE方向およびSE方向」を取得する。
なお、操作者によって設定された関心領域の大きさ(具体的には、位置情報としての周波数の情報)および各エンコード方向(RO方向、PE方向およびSE方向)は、後述する撮像領域設定部17bに送信される。
そして、測定用データ取得制御部17aは、設定された各エンコード方向における被検体Pの大きさを測定するためのプロファイルデータを取得するために、以下の制御処理を行なう。すなわち、測定用データ取得制御部17aは、所定の撮像領域で全スライスを高周波パルスによって選択励起し、これによって収集された磁気共鳴信号データのk空間データから、各エンコード方向に投影したプロファイルデータを生成するように、インタフェース部11を介して、傾斜磁場電源3と、送信部7と、受信部7と、データ収集部12と、データ処理部13とを制御する。なお、測定用データ取得制御部17aは、所定の撮像領域(各プロファイルデータの撮像範囲)を、被検体Pの大きさに対して十分に大きい領域(例えば、受信RFコイル8が磁気共鳴信号を受信可能な最大領域)となるように設定する。
図2に戻って、撮像領域設定部17bは、エンコード方向ごとの被検体の大きさと、関心領域のエンコード方向ごとの大きさとに基づいて、撮像領域を設定する。具体的には、撮像領域設定部17bは、エンコード方向ごとの被検体の大きさと、関心領域のエンコード方向ごとの大きさとの大小関係に基づいて、撮像領域を設定する。より具体的には、撮像領域設定部17bは、入力部16から受け付けた各エンコード方向の関心領域の位置情報と、測定用データ取得制御部17aの制御によりデータ処理部13が生成した各エンコード方向の被検体Pのプロファイルデータから決定されるエンコード方向ごとの被検体の大きさと関心領域の大きさとの大小関係を用いて、撮像領域を設定する。以下、撮像領域設定部17bによる各エンコード方向の撮像領域の設定処理を、RO方向、PE方向、SE方向の順に説明する。
RO方向の撮像領域を設定する場合、撮像領域設定部17bは、図4に示すように、RO方向測定用撮像範囲におけるRO方向のプロファイルデータの半値幅「LRdut」を算出する。そして、撮像領域設定部17bは、算出した「LRdut」を、被検体PのRO方向における大きさに対応する値とする。
ここで、選択励起された全スライスでの被検体PのRO方向最大周波数を「fR1」、選択励起された全スライスでの被検体PのRO方向最小周波数を「fR2」とした場合、撮像領域設定部17bは、「fR1-fR2」が「LRdut」となるように設定する。また、撮像領域設定部17bは、関心領域のRO方向における中心周波数が「fRO」である場合、「fR1」および「fR2」を「fRO」に合わせて、「fR1'」および「fR2'」とする。また、撮像領域設定部17bは、関心領域のRO方向における周波数情報から、関心領域のRO方向における大きさに対応する値である「LRroi」を算出する。
そして、撮像領域設定部17bは、図5に示すように、RO方向において、被検体Pの大きさが関心領域より大きい場合、RO方向の関心領域の外部にある被検体Pの領域が折り返されても関心領域に重複しないように、以下に示す式(1)により、「LRdut」および「LRroi」を用いて、RO方向の撮像領域(LRfov)を算出する。なお、以下に示す式(1)の係数「αr」および「βr」は、図2に示す係数記憶部14aに予め記憶されている。
Figure 2010207568
一方、撮像領域設定部17bは、図6に示すように、RO方向において、被検体Pの大きさが関心領域より小さい場合、「fR1'」より大きい周波数域と、「fR2'」より小さい周波数域とを、余分な領域と判定し、以下に示す式(2)により、「LRdut」を用いて、RO方向の撮像領域RO方向の撮像領域(LRfov)を算出する。なお、以下に示す式(2)の係数「αr」および「βr」は、式(1)と同じ係数であるが、式(2)の係数が式(1)と異なる場合であってもよい。
Figure 2010207568
次に、PE方向の撮像領域を設定する場合、撮像領域設定部17bは、図7に示すように、PE方向測定用撮像範囲におけるPE方向のプロファイルデータの半値幅「LEdut」を算出する。そして、撮像領域設定部17bは、算出した「LEdut」を、被検体PのPE方向における大きさに対応する値とする。
ここで、選択励起された全スライスでの被検体PのPE方向最大周波数を「fE1」、選択励起された全スライスでの被検体PのPE方向最小周波数を「fE2」とした場合、撮像領域設定部17bは、「fE1-fE2」が「LEdut」となるように設定する。また、撮像領域設定部17bは、関心領域のPE方向における中心周波数が「fEO」である場合、「fE1」および「fE2」を「fEO」に合わせて、「fE1'」および「fE2'」とする。また、撮像領域設定部17bは、関心領域のPE方向における周波数から、関心領域のPE方向における大きさに対応する値である「LEroi」を算出する。
そして、撮像領域設定部17bは、図8に示すように、PE方向において、被検体Pの大きさが関心領域より大きい場合、PE方向の関心領域の外部にある被検体Pの領域が折り返されても関心領域に重複しないように、以下に示す式(3)により、「LEdut」および「LEroi」を用いて、PE方向の撮像領域(LEfov)を算出する。なお、以下に示す式(3)の係数「αe」および「βe」は、図2に示す係数記憶部14aに予め記憶されている。
Figure 2010207568
一方、撮像領域設定部17bは、図9に示すように、PE方向において、被検体Pの大きさが関心領域より小さい場合、「fE1'」より大きい周波数域と、「fE2'」より小さい周波数域とを、余分な領域と判定し、以下に示す式(4)により、「LEdut」を用いて、PE方向の撮像領域(LEfov)を算出する。なお、以下に示す式(4)の係数「αe」および「βe」は、式(3)と同じ係数であるが、式(4)の係数が式(3)と異なる場合であってもよい。
Figure 2010207568
次に、SE方向の撮像領域を設定する場合、撮像領域設定部17bは、図10に示すように、SE方向測定用撮像範囲におけるSE方向のプロファイルデータの半値幅「LSdut」を算出する。そして、撮像領域設定部17bは、算出した「LSdut」を、被検体PのSE方向における大きさに対応する値とする。
ここで、選択励起された全スライスでの被検体PのSE方向最大周波数を「fS1」、選択励起された全スライスでの被検体PのPE方向最小周波数を「fS2」とした場合、撮像領域設定部17bは、「fS1-fS2」が「LSdut」となるように設定する。また、撮像領域設定部17bは、関心領域のSE方向における中心周波数が「fSO」である場合、「fS1」および「fS2」を「fSO」に合わせて、「fS1'」および「fS2'」とする。また、撮像領域設定部17bは、関心領域のSE方向における周波数から、関心領域のSE方向における大きさに対応する値である「LSroi」を算出する。
SE方向の撮像領域における選択励起の特性が悪い場合、スライス方向においても折り返しアーチファクトが発生する。このため、撮像領域設定部17bは、図11に示すように、SE方向における被検体Pの大きさと関心領域の大きさとの大小関係に関わらず、以下に示す式(5)により、「LSdut」を用いて、SE方向の撮像領域(LSfov)を算出する。なお、以下に示す式(5)の係数「αs」および「βs」は、図2に示す係数記憶部14aに予め記憶されている。
Figure 2010207568
これにより、撮像領域設定部17bは、3次元磁気共鳴画像を撮像する際の、RO方向、PE方向およびSE方向の撮像領域を設定する。そして、撮像領域設定部17bは、設定した撮像領域に基づいて、パルスシーケンスを生成し、生成したパルスシーケンスを、インタフェース部11を介して、傾斜磁場電源3と、送信部7と、受信部9とに送信することで、3次元磁気共鳴画像の撮像を実行する。
なお、上記では、関心領域の設定を受け付けたのちに、各エンコード方向のプロファイルデータを生成して、生成したプロファイルデータの半値幅から被検体Pの大きさを測定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、パラレルイメージングなどで用いられるアレイコイルの感度マップデータを用いる場合であってもよい。すなわち、撮像領域設定部17bは、予め取得されている感度マップデータから位置決め計画時に設定された関心領域の各エンコード方向のプロファイルデータを生成し、生成したプロファイルデータの半値幅を被検体Pの各エンコード方向に対応する値として算出する。
また、2次元の磁気共鳴画像がMRI装置100によって撮像される場合、撮像領域設定部17bは、RO方向およびPE方向の撮像領域を設定する。
続いて、図12を用いて、本実施例におけるMRI装置100の処理の流れについて説明する。図12は、本実施例におけるMRI装置の処理を説明するための図である。
図12に示すように、本実施例におけるMRI装置100は、操作者から関心領域の設定を受け付けると(ステップS101肯定)、測定用データ取得制御部17aは、プロファイルデータ生成用撮像を実行するように制御する(ステップS102)。
すなわち、測定用データ取得制御部17aは、関心領域にて設定された各エンコード方向における被検体Pの大きさを測定するためのプロファイルデータを生成するために、所定の撮像領域で全スライスを高周波パルスによって選択励起し、これによって収集された磁気共鳴信号データのk空間データから、各エンコード方向に投影したプロファイルデータを生成するように、インタフェース部11を介して、傾斜磁場電源3と、送信部7と、受信部9と、データ収集部12とを制御する。
そして、データ処理部13は、RO方向のプロファイルデータを生成し(ステップS103)、撮像領域設定部17bは、RO方向のプロファイルデータから算出した被検体Pの大きさと、関心領域のRO方向における大きさとの大小関係に基づいて、係数記憶部14a記憶するRO方向用の係数を用いて、RO方向の撮像領域を設定する(ステップS104、図4〜6、式(1)および式(2)参照)。
続いて、データ処理部13は、PE方向のプロファイルデータを生成し(ステップS105)、撮像領域設定部17bは、PE方向のプロファイルデータから算出した被検体Pの大きさと、関心領域のPE方向における大きさとの大小関係に基づいて、係数記憶部14a記憶するPE方向用の係数を用いて、PE方向の撮像領域を設定する(ステップS106、図7〜9、式(3)および式(4)参照)。
そののち、データ処理部13は、SE方向のプロファイルデータを生成し(ステップS107)、撮像領域設定部17bは、SE方向のプロファイルデータから算出した被検体Pの大きさに基づいて、係数記憶部14a記憶するSE方向用の係数を用いて、SE方向の撮像領域を設定する(ステップS108、図10〜11、式(5)参照)。
そして、撮像領域設定部17bは、設定した撮像領域にて撮像を開始するようにインタフェース部11を介して、傾斜磁場電源3と、送信部7と、受信部9とを制御する(ステップS109)。
そののち、データ処理部13は、k空間データから3次元磁気共鳴画像を再構成し(ステップS110)、処理を終了する。
なお、撮像領域の設定順番は、任意に変更することができる。また、各エンコード方向のプロファイルデータの生成は、例えば、図12のステップS102ののち、一括して生成される場合であってもよい。
上述してきたように、本実施例では、操作者から関心領域の設定を受け付けると、測定用データ取得制御部17aは、プロファイルデータ生成用撮像を実行するように制御し、データ処理部13は、関心領域の各エンコード方向におけるプロファイルデータを生成する。そして、撮像領域設定部17bは、各エンコード方向のプロファイルデータから算出した被検体Pの大きさと、関心領域の該当するエンコード方向における大きさとの大小関係に基づいて、係数記憶部14aが記憶する係数を用いて、エンコード方向ごとに撮像領域を設定する。
したがって、本実施例では、被検体の大きさが関心領域より大きい場合でも、操作者が関心領域を設定するだけで、自動的に折り返しアーチファクトの発生しない最適な撮像領域が設定されるので、上記した主たる特徴の通り、折り返しアーチファクトの発生を回避できる撮像領域を簡便に設定することが可能になる。また、被検体の大きさが関心領域より小さい場合、撮像領域を算出する係数を調整することにより、余分なデータの収集処理を回避して、再構成演算処理などのシステム負荷を軽減することができ、MRI装置100のシステム安定性を向上させることが可能になる。
なお、本実施例では、撮像領域設定部17bが各エンコード方向において撮像領域を設定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、操作者が指定したエンコード方向においてのみ撮像領域設定部17bが撮像領域を設定する場合であってもよい。
例えば、RO方向の折り返しアーチファクトは、撮像時間の延長なしに実行できる磁気共鳴信号のover samplingや、フィルタ処理により防止できるので、操作者は、折り返しアーチファクトの影響が大きいPE方向においてのみ、撮像領域設定部17bによる撮像領域の自動設定を実行するよう指定する場合であってもよい。また、例えば、撮像領域設定部17bによる上述した式(1)および式(2)を用いた処理を利用しないとして設定されたRO方向においては、操作者が撮像領域を手動で調整設定したり、撮像領域設定部17bが設定された関心領域をそのまま撮像領域として設定したりするなどの処理が行われる。
また、本実施例では、撮像領域設定部17bが各エンコード方向における被検体の大きさと関心領域の大きさとの大小関係に基づいて撮像領域を設定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、本発明は、撮像領域設定部17bが各エンコード方向における被検体の大きさと関心領域の大きさとの大小関係に基づいて、時間分解能または空間分解能のいずれかが優先された磁気共鳴画像を撮像するための撮像領域を設定する場合であってもよい。図13および14は、撮像領域設定部が設定する撮像領域の変形例を説明するための図である。
より具体的には、撮像領域設定部17bは、図13に示すように、大小関係とともに、撮像される磁気共鳴画像の時間分解能(撮像時間)または空間分解能のいずれを優先するかの優先項目と、例えば、周波数エンコード数および位相エンコード数などの撮影条件とに基づいて、撮像領域を設定する。
ここで、操作者により設定される磁気共鳴画像の撮影条件には、周波数エンコード数および位相エンコード数が含まれており、3次元撮像の場合、さらにスライスエンコード数が設定される。なお、周波数エンコード数は、図13に示すように、撮影条件において「リードアウト点数」として設定される。撮像される磁気共鳴画像の時間分解能(撮像時間)は、位相エンコード数に依存する。また、撮像される磁気共鳴画像の時間分解能(撮像時間)は、3次元撮像の場合、位相エンコード数と、スライスエンコード数とに依存する。一方、撮像される磁気共鳴画像の空間分解能は、位相エンコードの「最大傾斜磁場強度と印加時間との積」に依存する。また、撮像される磁気共鳴画像の空間分解能は、3次元撮像の場合、位相エンコードの「最大傾斜磁場強度と印加時間との積」およびスライスエンコードの「最大傾斜磁場強度と印加時間との積」に依存する。そして、撮像領域を広くすることは、「傾斜磁場強度と印加時間との積」の増分を小さくすることに相当する。また、撮像領域を狭くすることは、「傾斜磁場強度と印加時間との積」の増分を大きくすることに相当する。
そこで、MRI装置100の操作者は、例えば、関心領域の設定時に、入力部16を介して、時間分解能を優先するか、空間分解能を優先するかを、優先項目として設定する。撮像領域設定部17bは、上記した実施例1と同様に、大小関係に基づいて撮像領域を設定する。例えば、撮像領域設定部17bは、図9に示すように、PE方向において、被検体Pの大きさが関心領域より小さい場合、式(4)によりPE方向の関心領域より狭い範囲にてPE方向の撮像領域を算出する。そして、撮像領域設定部17bは、図13に示すように、さらに、優先項目と、撮影条件とに基づいて、算出したPE方向の撮像領域を設定する。
例えば、時間分解能が優先項目として設定されており、被検体Pの大きさが関心領域より小さい場合、撮像領域設定部17bは、傾斜磁場強度と印加時間との積の増分を大きくできるので、「最大傾斜磁場強度と印加時間との積」を同じにしたうえで、エンコード数を減らす。その結果、撮像時間は、短くなる。また、空間分解能が優先項目として設定されており、被検体Pの大きさが関心領域より小さい場合、撮像領域設定部17bは、設定されているエンコード数は同じで、「最大傾斜磁場強度と印加時間との積」を大きくする。その結果、空間分解能は、向上する。かかる処理により、撮像領域設定部17bは、図13に示すように、算出した撮像領域を優先項目に応じた撮像領域に設定する。
あるいは、撮像領域設定部17bは、図14に示すように、大小関係に基づいて設定した撮像領域により磁気共鳴画像を撮像する際の周波数エンコード数および位相エンコード数などといった撮像条件を、優先項目に基づいて、周波数エンコード数および位相エンコード数などが予め設定されている撮影条件から変更する。例えば、被検体Pの大きさが関心領域大きさより小さい場合、撮像領域は、折り返しが発生しない程度に小さくできる。すなわち、「傾斜磁場強度と印加時間との積」の増分は、大きくできる。そこで、撮像領域設定部17bは、時間分解能を優先するのであれば、「最大傾斜磁場強度と印加時間との積」が同じ程度になるように、位相エンコード数を減らす。その結果、撮像時間は、短くなる。また、撮像領域設定部17bは、空間分解能を優先するのであれば、位相エンコード数を維持することで、「最大傾斜磁場強度と印加時間との積」を大きくする。その結果、空間分解能は、向上する。
一方、撮像領域は、被検体Pの大きさが関心領域大きさより大きい場合、折り返しが発生しないように大きくする必要がある。すなわち、「傾斜磁場強度と印加時間との積」の増分は、小さくする必要がある。そこで、撮像領域設定部17bは、時間分解能を優先するのであれば、位相エンコード数を維持する。その結果、空間分解能は、「最大傾斜磁場強度と印加時間との積」が小さくなることで低下するものの、撮像時間は、維持される。また、撮像領域設定部17bは、空間分解能を優先するのであれば、「最大傾斜磁場強度と印加時間との積」が同じになるように、位相エンコード数を増やす。その結果、撮像時間は、長くなるが、空間分解能は、維持される。
かかる処理により、撮像領域設定部17bは、優先項目に応じた磁気共鳴画像を撮像するための撮像領域および撮像条件を設定し、制御部17は、設定された撮像領域および撮像条件に基づいてパルスシーケンス情報を生成する。
なお、優先項目は、磁気共鳴画像の撮像のたびに、操作者により手動設定される場合であってもよいし、予めMRI装置100に初期設定されている場合であってもよい。また、優先項目は、撮像部位ごとに予め設定されている場合であってもよい。例えば、操作者は、撮像部位が詳細な画像解析を行なう必要のある「脳」であるならば優先項目を「空間分解能」として予め設定し、撮像部位が動きのある「心臓」であるならば優先項目を「時間分解能」として予め設定する。そして、撮像領域設定部17bは、撮像が実行される撮影部位にて設定されている優先項目を用いて、図13または図14を用いて説明した処理を行なう。
また、本発明は、撮像領域設定部17bが設定した撮像領域を操作者に提示することで、撮像領域設定部17bが設定した撮像領域を用いるか、撮像領域設定部17bが設定した撮像領域を再調整して用いるかの判断を、操作者に委ねる場合であってもよい。具体的には、制御部17は、撮像領域設定部17bが設定した撮像領域を表示部15のモニタに表示するように制御する。図15は、制御部による表示制御を説明するための図である。
例えば、制御部17は、図15に示すように、各エンコード方向の情報と関心領域とともに、撮像領域設定部17bが設定した撮像領域を表示部15のモニタに表示するように制御する。そして、操作者は、自動設定された撮像領域をそのまま撮像に用いるか、自動設定された撮像領域を調整した撮像領域を撮像に用いるかを判断する。なお、制御部17は、撮像領域ではなく、設定された撮像領域にて撮影された磁気共鳴画像のサンプル画像をデータ処理部13に生成させてモニタに表示するように制御する場合であってもよい。例えば、データ処理部13は、位置決め画像を再構成する際に用いたデータからサンプル画像を生成する。
また、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本発明の他の変形例について、図16〜18を用いて説明する。なお、図16は、第一の変形例について説明するための図であり、図17は、第二の変形例を説明するための図であり、図18は、第三の変形例を説明するための図である。
第一の変形例においては、撮像領域設定部17bは、図16に示すように、設定した撮像領域において被検体Pの撮像を実行する際に、操作者から受け付けた「空間分解能、撮像時間および信号雑音比のいずれかを優先するかの優先項目設定」に基づいて、撮像条件を変更設定するように制御する。
ここで、撮像領域設定部17bによって撮像領域が設定されて、初期設定されていた撮像領域から変更された場合、操作者は、空間分解能や信号対雑音比を安定させるために、撮像マトリクスや加算回数を適切に調整する必要がある。ここで、PE方向(3次元撮像の場合、SE方向も含む)の撮像マトリクスおよび加算回数は、撮像時間に依存する。このため、空間分解能や信号対雑音比を優先して安定させるために撮像マトリクスや加算回数を調整すると、逆に撮像時間が長くなってしまう。すなわち、操作者は、空間分解能、信号対雑音比および撮像時間を考慮したうえで、設定された撮像領域によりMRI装置100にて磁気共鳴画像の撮像を実行させる必要がある。
例えば、撮像部位が初期設定よりも大きくなったことが表示部15の画面にて通知された操作者が「PE方向およびSE方向の空間分解能」を優先項目として設定した場合、撮像領域設定部17bは、撮像時間が延長し信号雑音比が低下する可能性があるものの空間分解能が維持されるパルスシーケンスを生成して、撮像を実行するように制御する。
また、撮像部位が初期設定よりも大きくなったことが表示部15の画面にて通知された操作者が「撮像時間」を優先項目として設定した場合、撮像領域設定部17bは、信号雑音比が低下する可能性があるものの撮像時間が維持されるパルスシーケンスを生成して、撮像を実行するように制御する。
また、撮像部位が初期設定よりも大きくなったことが表示部15の画面にて通知された操作者が「PE方向およびSE方向の信号雑音比」を優先項目として設定した場合、撮像領域設定部17bは、時間分解能が低下する可能性があるものの信号雑音比が維持されるパルスシーケンスを生成して、撮像を実行するように制御する。
これにより、操作者の優先項目に応じた条件にて、折り返しアーチファクトのない磁気共鳴画像を撮像することができる。
第二の変形例においては、操作者により関心領域が手動設定されるのではなく、予め撮像部位ごとに設定された情報に基づいて、関心領域が自動設定される。
具体的には、第二の変形例においては、過去に磁気共鳴画像が撮像された同一被検体の同一部位を再度撮像する場合、過去の磁気共鳴画像における撮像部位を関心領域とし、当該関心領域のエンコード方向ごとに、被検体Pの大きさを取得して、撮像領域を設定する。
より具体的には、測定用データ取得制御部17aは、図17に示すように、同一被検体の同一部位(例えば、腹部)を再度撮像する場合、撮像済み磁気共鳴画像および位置決め画像からランドマークを検出して位置合わせを行なうことで、撮像済み磁気共鳴画像の撮像部位を、今回撮像する関心領域として設定する。
そして、測定用データ取得制御部17aは、撮像済み磁気共鳴画像の撮像部位におけるエンコード方向を、設定した関心領域においても適用してプロファイルデータ生成用撮像を実行するように制御する。そして、撮像領域設定部17bは、プロファイルデータと、測定用データ取得制御部17aが設定した関心領域とから、撮像領域を設定する。これにより、被検体の体重増加にともない大きさが変化した被検体の同一部位を撮像する場合においても、折り返しアーチファクトの発生しない撮像領域を設定することができる。
あるいは、第二の変形例においては、撮像済み磁気共鳴画像の代わりに、撮像部位ごとの標準的なランドマークの3次元位置情報(標準ランドマーク3次元位置情報)をエンコード方向とともに予め記憶しておき、測定用データ取得制御部17aが標準ランドマーク3次元位置情報に基づいて、関心領域を設定する場合であってもよい。すなわち、測定用データ取得制御部17aは、新たに撮像を行なう被検体Pの位置決め画像から検出したランドマークの位置情報と標準ランドマーク3次元位置情報とを比較して位置合わせを行なうことで、新たに撮像される被検体Pの関心領域を設定する。
第三の変形例においては、パラレルイメージングによって磁気共鳴画像を撮像する場合、エンコード方向ごとの被検体の大きさと、関心領域のエンコード方向ごとの大きさと、パラレルイメージングにおいて設定された倍速率とに基づいて、撮像領域設定部17bにより撮像領域が設定される。
具体的には、撮像領域設定部17bは、図18に示すように、パラレルイメージングにおいて位置決め計画時に取得されたアレイコイルの「感度マップデータ」からプロファイルデータを生成して「被検体の大きさ」を算出する。そして、撮像領域設定部17bは、図18に示すように、「被検体の大きさ」と、操作者から入力された「関心領域」と、パラレルイメージングのパラメータである「倍速率」とに基づいて、折り返し展開可能な撮像領域を設定する。これにより、パラレルイメージングにおいても、あり返しアーチファクトの発生しない撮像領域を設定することができる。
以上のように、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、被検体内からの磁気共鳴信号を収集して磁気共鳴画像を撮像する場合に有用であり、特に、折り返しアーチファクトの発生を回避できる撮像領域を簡便に設定することに適する。
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 データ処理部
14 記憶部
14a 係数記憶部
15 表示部
16 入力部
17 制御部
17a 測定用データ取得制御部
17b 撮像領域設定部
100 MRI装置

Claims (20)

  1. 操作者から受け付けた関心領域にて設定されたエンコード方向ごとに、被検体の大きさを取得する取得部と、
    前記取得部によって取得された前記エンコード方向ごとの被検体の大きさと、前記関心領域の前記エンコード方向ごとの大きさとの大小関係に基づいて、磁気共鳴画像を撮像する撮像領域を設定する撮像領域設定部と、
    を備える磁気共鳴イメージング装置。
  2. 前記撮像領域設定部は、各エンコード方向において前記取得手段によって取得された前記被検体の大きさが前記関心領域にて該当するエンコード方向の大きさより大きい場合、当該関心領域の外部にある前記被検体の領域が折り返されても当該関心領域に重複しないように前記撮像領域を設定することを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  3. 前記撮像領域設定部は、前記大小関係とともに、撮像される磁気共鳴画像の時間分解能または空間分解能のいずれを優先するかの優先項目と、撮影条件とに基づいて、前記撮像領域を設定する請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  4. 前記撮像領域設定部は、前記大小関係に基づいて設定した前記撮像領域により磁気共鳴画像を撮像する際の撮影条件を、撮像される磁気共鳴画像の時間分解能または空間分解能のいずれを優先するかの優先項目に基づいて変更する請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  5. 前記撮像領域設定手部は、前記優先項目が撮像部位ごとに設定されている場合、撮像が実行される撮影部位にて設定されている優先項目を用いる請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  6. 前記撮像領域設定手部は、前記優先項目が撮像部位ごとに設定されている場合、撮像が実行される撮影部位にて設定されている優先項目に基づいて、前記撮像領域を設定する請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  7. 前記撮像領域設定部によって設定された前記撮像領域を所定の表示部に表示させるように制御する表示制御部をさらに備える請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  8. 前記撮像領域設定手部は、前記操作者から前記撮像領域の設定要求を受けつけたエンコード方向においてのみ前記撮像領域の設定を実行する請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  9. 前記撮像領域設定部によって設定された前記撮像領域において前記被検体の撮像を実行する際に、前記操作者から受け付けた空間分解能、撮像時間および信号雑音比のいずれかを優先する優先設定に基づいて、撮像条件を変更するように制御する撮像条件制御手段をさらに備える請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  10. 前記取得部は、撮像部位ごとに予め設定された情報に基づいて、前記被検体における関心領域を設定し、当該設定した関心領域における当該被検体の大きさをエンコード方向ごとに取得する請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  11. 前記撮像領域設定部は、パラレルイメージングによって前記磁気共鳴画像を撮像する場合、前記取得手段によって取得された前記エンコード方向ごとの被検体の大きさと、前記関心領域の前記エンコード方向ごとの大きさと、前記パラレルイメージングにおいて設定された倍速率とに基づいて、前記撮像領域を設定する請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  12. 操作者から受け付けた関心領域にて設定されたエンコード方向ごとに、被検体の大きさを取得する取得部と、
    前記取得部によって取得された前記エンコード方向ごとの被検体の大きさと、前記関心領域の前記エンコード方向ごとの大きさとに基づいて、時間分解能または空間分解能のいずれかが優先された磁気共鳴画像を撮像するための撮像領域を設定する撮像領域設定部と、
    を備える磁気共鳴イメージング装置。
  13. 前記撮像領域設定部は、前記エンコード方向ごとの被検体の大きさと、前記関心領域の前記エンコード方向ごとの大きさとともに、撮像される磁気共鳴画像の時間分解能または空間分解能のいずれを優先するかの優先項目と、撮影条件とに基づいて、前記撮像領域を設定する請求項12に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  14. 前記撮像領域設定部は、設定した前記撮像領域により磁気共鳴画像を撮像する際の撮影条件を、撮像される磁気共鳴画像の時間分解能または空間分解能のいずれを優先するかの優先項目に基づいて変更する請求項12に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  15. 前記撮像領域設定部によって設定された前記撮像領域を所定の表示部に表示させるように制御する表示制御部をさらに備える請求項12に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  16. 前記撮像領域設定部によって設定された前記撮像領域を所定の表示部に表示させるように制御する表示制御部をさらに備える請求項13に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  17. 前記撮像領域設定部によって設定された前記撮像領域を所定の表示部に表示させるように制御する表示制御部をさらに備える請求項14に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  18. 操作者から受け付けた関心領域にて設定されたエンコード方向ごとに、被検体の大きさを取得する取得部と、
    前記取得部によって取得された前記エンコード方向ごとの被検体の大きさと、前記関心領域の前記エンコード方向ごとの大きさとに基づいて、前記被検体の磁気共鳴画像を撮像する撮像領域を設定する撮像領域設定部と、
    前記撮像領域設定部によって設定された前記撮像領域を所定の表示部に表示させるように制御する表示制御部と、
    を備える磁気共鳴イメージング装置。
  19. 前記撮像領域設定部は、前記エンコード方向ごとの被検体の大きさと、前記関心領域の前記エンコード方向ごとの大きさとともに、撮像される磁気共鳴画像の時間分解能または空間分解能のいずれを優先するかの優先項目と、撮影条件とに基づいて、前記撮像領域を設定する請求項18に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  20. 前記撮像領域設定部は、設定した前記撮像領域により磁気共鳴画像を撮像する際の撮影条件を、撮像される磁気共鳴画像の時間分解能または空間分解能のいずれを優先するかの優先項目に基づいて変更する請求項18に記載の磁気共鳴イメージング装置。
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