JP2010253256A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 シーケンサ10とこれにより制御される各部等を含んだ収集手段は、造影剤投与前の撮像領域内で生じる磁気共鳴信号を、第1の流速範囲内で流れる流体に関する磁気共鳴信号をより低い第2の流速範囲で流れる流体に関する磁気共鳴信号よりも大きく信号低下させるようにディフェーズさせるように収集するとともに、造影剤投与後の撮像領域内で生じる磁気共鳴信号を、造影剤濃度に応じた大きさとするように収集する。演算ユニット11は、上記のそれぞれ収集された磁気共鳴信号に基づいて、流体の撮像領域における空間的分布を磁気共鳴信号の大きさを反映して表したベース画像およびダイナミック画像をそれぞれ再構成し、これらの画像に基づいて造影剤投与前に対する投与後の流体の変化の度合いを表した診断用画像を生成する。
【選択図】 図1
Description
MRI装置100は、RF励起後の横磁化または縦磁化をMPG(motion probing gradient)により動きの大きな部分ほど大きく信号低下させるような適切なb値(b-factor)でディフェーズ(dephase)させるパルスシーケンスにより撮影を行う。
Ca(t)=ln[S0/Sa(t)]/TE
このため、図4に示す原信号強度−時間曲線からは、図5に示すような濃度−時間曲線が求まる。
ダイナミック撮像においては、造影前に収集される磁気共鳴信号から再構成される画像(以下、ベース画像と称する)と、造影開始後に収集される磁気共鳴信号から再構成される画像(以下、ダイナミック画像と称する)との比をとって医用診断用画像を生成する。すなわち、あるピクセル(pixel)に関するベース画像およびダイナミック画像の信号値をそれぞれS0およびS(t)としたときに、S0/S(t)として求まる値を医用診断用画像の信号値とする。
ただし、式(1)に含まれる各パラメータは、それぞれ以下のように定義される。
ΔR1*:造影剤によるT1緩和速度
T2緩和項:A(T2,TE)=exp[−TE/T2]
造影剤によるT2緩和項:A(ΔR2*,TE)=exp[−ΔR2*TE]
ΔR2*:造影剤によるT2緩和速度
Flowと拡散による項:A(Dflow,ADC,b)=exp[−b*(Dflow+ADC)]
Dflow:flowによる位相分散等価成分
ADC:拡散係数
(a) 陰性造影効果を用いる場合
DSC−MRIでは、造影剤投与によりT1は一定で、ΔR2*が時間的に変化するとみなせる。
この式(2)から分かるように、b値を含む項を含め他の項はキャンセルされることになる。
造影後のSの造影前のS0に対する比は、次の式(3)により表される。
すなわち、血管部分の低減についてはノイズとの関係において陰性造影剤を用いる場合と同様の議論がなりたつ。
フローディフェーズのためのMPGによるb値は、完全にBB化しようとすると大きくなるので、AIFが組織TICと同程度の大きさになれば十分である。
脳機能検査法としてBOLDを利用したfMRIは多く使用されており、神経刺激による血流増加にともなうオキシヘモグロビン(oxy-hemoglobin)に対するデオキシヘモグロビン(deoxy-hemoglobin)の相対的な減少により信号強度が安静時よりも向上する効果を用いている。一方、血流速増加にともないスラブ内に縦磁化が飽和した血液が安静時よりも多く流入することによっても高信号となる。しかしインフロー効果はスラブ内で均一ではなく流速依存であるなど、必ずしも血流増加に相関しているわけではないのでアーチファクトとなり、本来はBOLD効果のみ、それも毛細血管レベルの変化を観察したいとされる。
以上の場合に共通するが、ダイナミック(dynamic)の全時間相にわたって、同一のMPG(b)強度のシーケンスを用いても良いが、AIFも用いたい場合は時相のブロック毎に異なる強度のMPG(b)を加えたシーケンスを用いても良い。例えば、初期の時相でベース画像をb=2〜10にして、以降の時相ではb=0にしてそれぞれ撮像する。つまり、ベース画像を撮像する際のb値を、ダイナミック画像を撮像する際のb値よりも大きくする。そして、ベース画像より閾値などを用いて血管を除外するためのマスクを作成し、このマスクを以降の時相画像の領域選択に用いても良い。この場合にリフェーズ(rephase)とディフェーズとの差分を用いれば、血管位置の同定はさらに容易となる。従来法では血管位置は造影後でないと、かつ全時相の画像を調べないとわからないが、本実施形態ならば造影前、または賦活試験前に血管位置が同定できるので、血管アーチファクトのないリアルタイムのベース画像からの変化のダイナミック画像表示や即時の解析マッピング(mapping)画像表示が可能となる。またこれらの方法はAIFを用いる解析法でも適用可能となる。さらに、ベース画像S0取得時、b>0のみでなくb=0を追加しておけば両方に対応できる。
時間相毎での拍動などの変動は血管信号の変動をもたらし、正しい計測に障害となる。この場合、前述のディフェーズ適用例も血管信号の安定化に寄与するのであるが、逆にリフェーズを用いれば、時相毎にフロー変動の影響の少ない安定したAIFが測定可能となる。ディフェーズの場合の上記の(a)〜(d)の特長に対し、血管アーチファクトの除外は困難となるが、AIFの安定的な取得が異なる特長となる。
上記の(a)の説明では、血管の信号値がノイズレベル程度となるようにb値を適切に設定することにより、血管を周囲組織と同様に描出可能であることを述べた。しかしながら、そのような適切なb値を設定することは容易ではない。
S<Sth then S=Sth …(6)
そして図13に示すように、閾値処理後のベース画像とダイナミック画像との比を求めて診断用画像を生成する。
造影前のみb=1〜10[sec/mm2]程度のディフェーズシーケンスにより磁気共鳴信号を収集(最低1ポイント)し、造影後はb=0またはリフェーズシーケンスにより磁気共鳴信号を収集する。そして、このように収集された磁気共鳴信号のそれぞれに基づいて、2つのベース画像S0d,S0をそれぞれ再構成する。なお、b=1〜10[sec/mm2]程度のディフェーズシーケンスにより磁気共鳴信号を複数点について収集する場合には、それらの平均とする。さらに、non−AIF法の場合とAIF法の場合とで、それぞれ以下のように処理する。
全ピクセルについて、それぞれ次の関係が成り立つか否かを判定する。
そして、この関係が成り立つピクセルについてはC(t)=0とし、成り立たないピクセルについてはC(t)=ln[S0/S(t)]/TEとする。
AIFを求めたい場合はディフェーズのベース画像でなく、通常(スタンダード、リフェーズ)のベース画像を用いて無条件に通常の下式で全ピクセルについて濃度を求めればよい。
AIF,Ca(t)は、non−AIFの場合およびAIFの場合とも共通だが、全ピクセルのC(t)からピーク値や面積、ピーク到達時間などを用いて抽出することになる。
ここで、コサインフィルタには非対称タイプと対称タイプとがある。非対称タイプの場合のMは、Im[Scor]<0またはΦcor<0のいずれかの条件が成立するならば次の式のように定められ、上記の条件がいずれも成立しないならば0とされる。
対称タイプの場合のMは、無条件に次の式のように定められる。
また、nは強調ファクターである。強調ファクターnは、0以上の値であり、大きいほど強調が強まる。
ただし、Φth1は背景組織と血管とを分ける閾値であり、Φth2は血管の上限以上でかつ静止組織で磁化率が大きな部分を分ける閾値である。さらに位相方向段差はなめらかにつなぐようにしても良い。
Claims (14)
- 造影剤を投与する前の撮像領域内で生じる磁気共鳴信号を、第1の流速範囲内で流れる流体に関する第1の磁気共鳴信号成分を前記第1の流速範囲よりも低い第2の流速範囲で流れる前記流体に関する第2の磁気共鳴信号成分よりも大きく信号低下させるように高周波励起後の磁化をディフェーズさせる第1のシーケンスにより収集するとともに、前記造影剤を投与した後の前記撮像領域内で生じる磁気共鳴信号を、前記造影剤の濃度に応じた大きさとする第2のシーケンスにより収集する収集手段と、
前記第1および第2のシーケンスによりそれぞれ収集された前記磁気共鳴信号に基づいて、前記流体の前記撮像領域における空間的分布を前記磁気共鳴信号の大きさを反映して表した第1の画像および第2の画像をそれぞれ再構成する再構成手段と、
前記造影剤の投与前に対する投与後の前記流体の変化の度合いを表した第3の画像を前記第1の画像および前記第2の画像に基づいて生成する生成手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 前記再構成手段は、前記撮像領域内で生じた磁気共鳴信号に応じた信号値の空間分布を表すものとして前記第1の画像および前記第2の画像を再構成し、
前記生成手段は、前記第1の画像および前記第2の画像に含まれる信号値を、前記造影剤の投与前における前記第1の磁気共鳴信号成分の大きさに応じた信号値と前記第2の磁気共鳴信号成分の大きさに応じた信号値との中間的な値として設定された閾値で閾値処理し、この閾値処理がなされたのちの前記第1の画像および前記第2の画像に基づいて前記第3の画像を生成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。 - 前記収集手段は、前記造影剤を投与する前の撮像領域内で生じる磁気共鳴信号を、前記第1のシーケンスにより収集する他に、前記第1の磁気共鳴信号成分の前記第2の磁気共鳴信号成分に対する信号低下量を前記第1のシーケンスよりも小さくする第3のシーケンスにより収集し、
前記再構成手段は、前記第3のシーケンスにより収集された前記磁気共鳴信号に基づいて前記流体の前記撮像領域における空間的分布を前記磁気共鳴信号の大きさを反映して表した第4の画像を再構成し、
前記生成手段は、前記第3の画像を前記第1の画像、前記第2の画像および前記第4の画像に基づいて生成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。 - 撮像領域内で生じる磁気共鳴信号を、高周波励起後の磁化を第1の流速範囲内で流れる流体を前記第1の流速範囲よりも低い第2の流速範囲で流れる前記流体よりも大きく信号低下させるようにディフェーズさせるディフェーズシーケンスにより収集する収集手段と、
前記収集手段により収集された前記磁気共鳴信号に基づいて前記流体の前記撮像領域における空間的分布を前記磁気共鳴信号の大きさを反映して表した画像を再構成する再構成手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 前記収集手段は、前記高周波励起後の磁化をMPG(motion probing gradient)パルスによってディフェーズさせることとし、b値として前記第1の流速範囲内で流れる前記流体を前記第2の流速範囲で流れる前記流体よりも大きく信号低下させる値を用いることを特徴とする請求項1または請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記収集手段は、前記第1の流速範囲内の流速で流動する前記流体に関する磁気共鳴信号成分の信号強度が前記流体以外に関する磁気共鳴信号成分の信号強度と同程度まで低下させることを特徴とする請求項1または請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記再構成手段は、より大きな前記磁気共鳴信号を生じさせた前記流体をより強調して表すように前記第1の画像または前記第2の画像を再構成することを特徴とする請求項1または請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 陰性造影剤を投与前の被検体に対して、傾斜磁場ディフェーズパルスを含むことにより血管信号を低減させて血管を黒く描出するブラックブラッド法のパルスシーケンスにて撮像を行い、前記陰性造影剤を投与後の被検体に対して所定の撮像方法にてダイナミック撮像する収集手段と、
前記造影剤投与前の被検体を撮像して得られた磁気共鳴信号に基づいてベース画像を再構成すると共に、前記造影剤投与後の被検体をダイナミック撮像して得られた磁気共鳴信号に基づいて多時相の造影画像を再構成する再構成手段と、
前記ベース画像及び前記造影画像に基づいて診断用画像を生成する生成手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 前記所定の第1のシーケンスは、前記傾斜磁場ディフェーズパルスを含むことによって血管信号を低減させて血管を黒く描出するブラックブラッド法のシーケンスであ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。
- 撮像領域内で生じる磁気共鳴信号を、第1の流速範囲内で流れる流体に関する第1の磁気共鳴信号成分の信号レベルに対して前記第1の流速範囲よりも低い第2の流速範囲で流れる前記流体に関する第2の磁気共鳴信号成分の信号レベルを規定方向に異ならせる第1の条件と、前記第1の磁気共鳴信号成分の信号レベルに対して前記第2の磁気共鳴信号成分の信号レベルを前記規定方向に異ならせるとともに、前記第1および第2の磁気共鳴信号成分の信号レベルがいずれも前記第1の条件に対して前記規定方向に異なり、かつその変化量が前記第1の磁気共鳴信号成分に対して前記第2の磁気共鳴信号成分のほうが大きくなる第2の条件とでそれぞれ収集する収集手段と、
前記第1および第2の条件でそれぞれ収集された前記磁気共鳴信号に基づいて、前記流体の前記撮像領域における空間的分布を前記磁気共鳴信号の大きさを反映して表した第1の画像および第2の画像をそれぞれ再構成する再構成手段と、
前記第1の条件と前記第2の条件とでの信号レベルの変化の度合いを表した第3の画像を前記第1の画像および前記第2の画像に基づいて生成する生成手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第1の流速範囲は動脈および静脈における血液の流速を含むように設定され、前記第2の流速範囲は毛細血管における血液の流速を含むように設定されていることを特徴とする請求項10に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記収集手段は、第1および第2の条件を、前記第1の磁気共鳴信号成分の信号レベルに対して前記第2の磁気共鳴信号成分の信号レベルを低下させる条件とすることを特徴とする請求項10に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記収集手段は、第1および第2の条件を、前記第1の磁気共鳴信号成分の信号レベルに対して前記第2の磁気共鳴信号成分の信号レベルを増加させる条件とすることを特徴とする請求項10に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記収集手段は、前記第1の磁気共鳴信号成分の信号レベルと前記第2の磁気共鳴信号成分の信号レベルとの差を実部情報に基づいて増大させるコサインフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項10に記載の磁気共鳴イメージング装置。
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