JP2013027524A - 磁気共鳴イメージング装置、検出方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】オペレータの作業負担を軽減する。
【解決手段】送信器６は、コイルエレメントＥのＱ値を測定するための進行波ＦＳ（ｆ）を受信器８に出力する。受信器８は、送信器６からの進行波ＦＳ（ｆ）を受信する。次に、送信器６は、進行波ＦＳ（ｆ）を各コイルエレメントＥに出力する。受信器８は、各コイルエレメントＥからの反射波ＲＳ（ｆ）を受信する。そして、受信器８が受信した進行波ＦＳ（ｆ）と反射波ＲＳ（ｆ）とに基づいて、各コイルエレメントＥごとに、進行波ＦＳ（ｆ）と反射波ＲＳ（ｆ）との比ｒ（ｆ）を求める。Ｑ値算出手段は、比ｒ（ｆ）の周波数特性に基づいて、各コイルエレメントＥの共振の鋭さを表すＱ値を算出する。コイルエレメントのＱ値を算出したら、Ｑマップを作成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数のコイルエレメントを有する磁気共鳴イメージング装置、検出方法およびプログラムに関する。

磁気共鳴イメージング装置で被検体を撮影する場合、オペレータは、被検体をクレードルに寝かせた後、ポジショニングライトを用いて、被検体にランドマークを設定する。ランドマークは、被検体をマグネットのボアに搬入するときのクレードルの移動距離を規定するための目印として使用される。ランドマークを設定した後、クレードルは、ランドマークがマグネットの磁場中心に一致するように移動する。したがって、被検体の撮影部位をマグネットのボアに搬入することができる。ランドマークを設定して被検体をマグネットのボアに搬入する技術としては、例えば、特許文献１の方法がある。

特開２００３−２９０１６９号公報

しかし、ランドマークは、被検体を撮影するたびに、オペレータが手作業で設定する必要があるので、オペレータに負担がかかるという問題がある。したがって、オペレータの作業負担を軽減することが望まれている。

本発明の第１の態様は、被検体を支持するクレードルに複数のコイルエレメントを備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
前記複数のコイルエレメントの各々のＱ値に基づいて、Ｑ値のマップを表すＱマップを作成するＱマップ作成手段と、
前記Ｑマップに基づいて、前記被検体の各部位の位置を検出する検出手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置である。

本発明の第２の態様は、被検体を支持するクレードルに複数のコイルエレメントを備えた磁気共鳴イメージング装置を用いて、前記被検体の各部位の位置を検出する検出方法であって、
前記複数のコイルエレメントの各々のＱ値に基づいて、Ｑ値のマップを表すＱマップを作成するＱマップ作成ステップと、
前記Ｑマップに基づいて、前記被検体の各部位の位置を検出する検出ステップと、
を有する検出方法である。

本発明の第３の態様は、被検体を支持するクレードルに複数のコイルエレメントを備えた磁気共鳴イメージング装置のプログラムであって、
前記複数のコイルエレメントの各々のＱ値に基づいて、Ｑ値のマップを表すＱマップを作成するＱマップ作成処理と、
前記Ｑマップに基づいて、前記被検体の各部位の位置を検出する検出処理と、
を計算機に実行させるためのプログラムである。

Ｑマップを作成することによって、被検体の各部位の位置を検出することができるので、ランドマークの設定が不要となり、オペレータの負担を軽減することができる。

本発明の第１の形態の磁気共鳴イメージング装置の概略図である。 クレードル３ａの構造の説明図である。 選択可能なコイルエレメントの組合せの一例を示す図である。 ＭＲＩ装置１００を用いて被検体１２を撮影するときのフローを示す図である。 被検体１２がクレードル３ａに寝たときの様子を示す図である。 送信器６が進行波ＦＳ（ｆ）を受信器８に出力したときの様子を示す図である。 送信器６が進行波ＦＳ（ｆ）を各コイルエレメントＥに出力したときの様子を示す図である。 Ｑマップの一例を示す図である。 マッチングの様子を概略的に示す図である。 被検体１２がボア２１に搬入された様子を示す図である。 第２の形態のＭＲＩ装置を示す図である。 第２の形態において被検体１２を撮影するときのフローを示す図である。 被検体１２をボア２１に搬入したときの様子を示す図である。

以下、発明を実施するための形態を説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、本発明の第１の形態の磁気共鳴イメージング装置の概略図である。
磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」と呼ぶ。ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）１００は、マグネット２、テーブル３などを有している。

マグネット２は、被検体１２が収容されるボア２１を有している。また、マグネット２は、超伝導コイル、勾配コイル、およびＲＦコイルなどを内蔵している。
テーブル３は、被検体１２を支持するためのクレードル３ａを有している。

図２は、クレードル３ａの構造の説明図である。
図２（ａ）は、クレードル３ａの斜視図、図２（ｂ）は、クレードル３ａの内部を上面から透視して見た図である。

クレードル３ａには、被検体１２から磁気共鳴信号を受信するための複数のコイルエレメントＥが内蔵されている（図２（ｂ）参照）。図２（ｂ）では、代表して、１つのコイルエレメントに符号「Ｅ」が付されている。被検体１２から磁気共鳴信号を受信する場合、複数のコイルエレメントＥの中から、被検体１２の磁気共鳴信号を受信するために使用されるコイルエレメントの組合せが選択される。選択可能なコイルエレメントの組合せは、事前に決められている。図３に、選択可能なコイルエレメントの組合せの一例を示す。第１の形態では、７通りのコイルエレメントの組合せＣ１〜Ｃ７が選択可能であるとする。７通りのコイルエレメントＣ１〜Ｃ７の中から、被検体１２の撮影部位などに応じて、最適なコイルエレメントの組合せが選択される。

また、クレードル３ａに内蔵されている複数のコイルエレメントＥは、被検体１２の各部位の位置を特定するときに用いられる。これらのコイルエレメントＥを用いて被検体１２の各部位の位置を特定する手順については、後述する。

図１に戻って説明を続ける。
ＭＲＩ装置１００は、更に、シーケンサ５、送信器６、勾配磁場電源７、受信器８、中央処理装置９、操作部１０、および表示部１１を有している。

シーケンサ５は、中央処理装置９の制御を受けて、パルスシーケンスを実行するための情報を送信器６および勾配磁場電源７に送る。

送信器６は、マグネット２に内蔵されたＲＦコイルに信号を供給する。また、送信器６は、クレードル３ａに埋め込まれたコイルエレメントＥのＱ値を測定するための進行波ＦＳ（ｆ）を出力する。進行波ＦＳ（ｆ）については、後述する。

勾配磁場電源７は、マグネット２に内蔵された勾配コイルに信号を供給する。
受信器８は、複数のコイルエレメントＥで受信された磁気共鳴信号を信号処理し、中央処理装置９に出力する。

中央処理装置９は、シーケンサ５および表示部１１に必要な情報を伝送したり、受信器８から受け取ったデータに基づいて画像を再構成するなど、ＭＲＩ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲＩ装置１００の各部の動作を制御する。中央処理装置９は、例えばコンピュータ（computer）によって構成される。中央処理装置９は、Ｑ値算出手段９１、Ｑマップ作成手段９２、検出手段９３、撮影部位特定手段９４、およびコイルエレメント選択手段９５などを有している。

Ｑ値算出手段９１は、各コイルエレメントＥの共振の鋭さを表すＱ値を算出する。
Ｑマップ作成手段９２は、Ｑ値算出手段９１が算出したＱ値のマップを表すＱマップを作成する。
検出手段９３は、Ｑマップ作成手段９２が作成したＱマップに基づいて、被検体１２の各部位の位置を検出する。
撮影部位特定手段９４は、被検体１２の撮影部位を特定する。

コイルエレメント選択手段９５は、コイルエレメントの組合せＣ１〜Ｃ７（図３参照）の中から、スキャンを実行するときに使用されるコイルエレメントの組合せを選択する。

中央処理装置９は、Ｑ値算出手段９１〜コイルエレメント選択手段９５の一例であり、所定のプログラムを実行することにより、これらの手段として機能する。

操作部１０は、オペレータ１３により操作され、種々の情報を中央処理装置９に入力する。表示部１１は種々の情報を表示する。
ＭＲＩ装置１００は、上記のように構成されている。

図４は、ＭＲＩ装置１００を用いて被検体１２を撮影するときのフローを示す図である。
ステップＳＴ１では、オペレータは、被検体１２をクレードル３ａに寝かせる。図５に、被検体１２がクレードル３ａに寝たときの様子を示す。尚、図５では、クレードル３ａに埋め込まれているコイルエレメントＥも図示されている。
被検体１２をクレードル３ａに寝かせたら、ステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、クレードル３ａに埋め込まれた各コイルエレメントＥのＱ値を計測する。以下に、コイルエレメントＥのＱ値の計測方法の一例について、図６および図７を参照しながら説明する。

先ず、送信器６は、図６に示すように、コイルエレメントＥのＱ値を測定するための進行波ＦＳ（ｆ）（ｆ：進行波の周波数）を受信器８に出力する。受信器８は、送信器６からの進行波ＦＳ（ｆ）を受信する。

次に、送信器６は、図７に示すように、進行波ＦＳ（ｆ）を各コイルエレメントＥに出力する。各コイルエレメントＥでは、進行波ＦＳ（ｆ）の反射が生じる。このとき、受信器８は、各コイルエレメントＥからの反射波ＲＳ（ｆ）を受信する。

上記のようにして、受信器８は、送信器６からの進行波ＦＳ（ｆ）と、各コイルエレメントからの反射波ＲＳ（ｆ）とを受信することができる。したがって、各コイルエレメントＥごとに、進行波ＦＳ（ｆ）と反射波ＲＳ（ｆ）との比ｒ（ｆ）が求められる。
ｒ（ｆ）＝ＦＳ（ｆ）／ＲＳ（ｆ） ・・・（１）

第１の形態では、比ｒ（ｆ）を求めるステップを、進行波ＦＳ（ｆ）の周波数ｆを変更しながら行う。したがって、各コイルエレメントＥごとに、比ｒ（ｆ）の周波数特性を求めることができる。Ｑ値算出手段９１は、各コイルエレメントの比ｒ（ｆ）の周波数特性に基づいて、各コイルエレメントＥの共振の鋭さを表すＱ値を算出する。コイルエレメントのＱ値を算出したら、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、マップ作成手段９２が、ステップＳＴ２で算出したＱ値のマップを表すＱマップを作成する（図８参照）。

図８は、Ｑマップの一例を示す図である。
コイルエレメントＥは、被検体１２との位置関係によって、Ｑ値が変動する。例えば、コイルエレメントＥと被検体１２との距離が遠い場合、コイルエレメントＥのＱ値は大きくなる傾向があるが、一方、コイルエレメントＥと被検体１２との距離が近い場合、コイルエレメントＥのＱ値は大きくなる傾向がある。したがって、Ｑマップを作成することによって、クレードル３ａに対する被検体１２の位置を知ることができる。Ｑマップを作成した後、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、検出手段９３が、ステップＳＴ３で作成されたＱマップに基づいて、被検体１２の各部位の位置を検出する。以下に、この検出方法について説明する。

検出手段９３は、先ず、ステップＳＴ３で作成されたＱマップと、標準Ｑマップとのマッチングを行う。図９にマッチングの様子を概略的に示す。標準Ｑマップは、標準的な体形の人体がクレードル３ａに寝たときに得られるＱマップを表しており、被検体１２を撮影する前に事前に準備されている。標準Ｑマップの作成方法としては、例えば、被検体１２を撮影する前に、予め複数の被検体１２の各々のＱマップを取得しておき、取得された複数のＱマップを平均する方法がある。標準Ｑマップには、標準的な体形の人体の各部位の位置情報が対応づけられている。第１の形態では、標準Ｑマップには、人体の頭部、肺、腹腔、骨盤腔、腕部、脚部の位置情報が対応づけられている。

検出手段９３は、ステップＳＴ３で作成されたＱマップと、標準Ｑマップとのマッチングを行う。マッチングでは、ステップＳＴ３で作成されたＱマップに対して、移動、回転、拡大、縮小などを行い、作成されたＱマップと標準Ｑマップとの位置ずれが最も小さくなるようにする。標準Ｑマップには、人体の頭部、肺、腹腔、骨盤腔、腕部、脚部の位置情報が対応付けられているので、マッチングを行うことによって、被検体１２の頭部、肺、腹腔、骨盤腔、腕部、脚部の位置を検出することができる。Ｑマップを移動、回転、拡大、縮小する方法としては、例えば、アフィン（affine）変換を使用することができる。尚、標準Ｑマップを移動、回転、拡大、縮小してもよい。また、人体の体格の違い（例えば、身長）に分けて、複数の標準Ｑマップを用意しておき、複数の標準Ｑマップの中から、被検体１２の体格に合う標準Ｑマップを選択してマッチングを行ってもよい。マッチングを終了したら、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、オペレータは、被検体１２の撮影するときに用いるプロトコルを選択する。プロトコルとは、被検体１２の撮影条件（使用されるパルスシーケンスなど）や撮影断面（アキシャル、サジタル、コロナルなど）などを規定している規約である。中央処理装置９には、複数のプロトコルが記憶されており、オペレータは、操作部１０を操作することにより、複数のプロトコルの中から、被検体１２を撮影するためのプロトコルを選択することができる。プロトコルを選択したら、ステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ６では、撮影部位特定手段９４が、撮影部位を特定する。第１の形態では、プロトコルには、撮影部位に関する情報が対応づけられている。したがって、撮影部位特定手段９４は、ステップＳＴ５においてオペレータが選択したプロトコルに基づいて、撮影部位を特定することができる。尚、オペレータが、撮影部位の情報を入力することにより、撮影部位を特定してもよい。第１の形態では、撮影部位は、骨盤腔であるとする。撮影部位を特定したら、ステップＳＴ７に進む。

ステップＳＴ７では、ステップＳＴ６で特定された撮影部位（骨盤腔）が、磁場中心Ｃに到達するように、被検体１２をボア２１に搬入する。図１０に被検体１２がボア２１に搬入された様子を示す。被検体１２をボア２１に搬入したら、ステップＳＴ８に進む。

ステップＳＴ８では、撮影部位の画像データを低解像度で取得するためのローカライザスキャンを実行する。ローカライザスキャンを実行する場合、コイルエレメント選択手段９５（図１参照）は、選択可能なコイルエレメントの組合せＣ１〜Ｃ７の中から（図３参照）、撮影部位（骨盤腔）に最も近いコイルエレメントの組合せを選択する。第１の形態では、コイルエレメントの組合せＣ６が選択される。したがって、ローカライザスキャンでは、コイルエレメントの組合せＣ６を用いて被検体１２の画像データが取得される。ローカライザスキャンが終了したら、ステップＳＴ９に進む。

ステップＳＴ９では、オペレータは、ステップＳＴ８で得られた画像データに基づいて、スライス位置などのスキャン条件を設定して、本スキャンを実行し、フローを終了する。

第１の形態では、Ｑマップを作成し、作成したＱマップに基づいて、被検体１２の各部位の位置を検出することができる。したがって、クレードル３ａの移動距離を規定するための目印となるランドマークを設定しなくても、被検体１２をボア２１に搬入することができるので、オペレータはランドマークを設定する必要がなく、オペレータの作業負担を軽減することができる。

また、第１の形態では、各コイルエレメントＥのＱ値を測定する場合、送信器６が進行波ＦＳ（ｆ）を送信し、受信器８が反射波ＲＳ（ｆ）を受信する（図６および図７参照）。したがって、ＭＲＩ装置１００に、進行波ＦＳ（ｆ）および反射波ＲＳ（ｆ）の送受信を行うための専用の機器を備えなくても、Ｑ値の測定を行うことができる。

（２）第２の形態
図１１は、第２の形態のＭＲＩ装置を示す図である。
第２の形態のＭＲＩ装置２００では、複数のコイルエレメントＥは、クレードル３ａではなく、マグネット２のボア２１の下面２１ａの下側に埋め込まれている。尚、その他の構成は、第１の形態のＭＲＩ装置１００と同じである。

図１２は、第２の形態において被検体１２を撮影するときのフローを示す図である。
ステップＳＴ１では、オペレータは、図１１に示すように、被検体１２をテーブルに寝かせる。被検体１２を寝かせたら、ステップＳＴ１１に進む。

ステップＳＴ１１では、被検体１２をボア２１に搬入する。図１３に、被検体１２をボア２１に搬入したときの様子を示す。被検体１２をボア２１に搬入したら、ステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２〜ステップＳＴ４は、第１の形態と同じである。第２の形態では、ステップＳＴ２を実行する前に、先に、被検体１２をボア２１に搬入させている。被検体１２をボア２１に搬入することによって、被検体１２の搬入位置と各コイルエレメントＥの位置との関係に応じて、各コイルエレメントのＱ値が変化する。したがって、被検体１２をボア２１に搬入した後で、ステップＳＴ２〜ＳＴ４を実行することによって、第１の形態と同様に、被検体１２の各部位の位置を検出することができる。

各部位の位置を検出したら、ステップＳＴ５に進む。
ステップＳＴ５およびＳＴ６も、第１の形態と同じである。ステップＳＴ６において、撮影部位を特定したら、ステップＳＴ７に進む。

ステップＳＴ７では、必要に応じて、クレードル３ａの位置の調整を行う。例えば、撮影部位と磁場中心Ｃとの位置ずれが大きい場合は、この位置ずれが小さくなるように、クレードル３ａの位置を調整し、ステップＳＴ８に進む。一方、この位置ずれが十分に小さい場合には、クレードル３ａの位置の調整は行わずに、ステップＳＴ８に進む。
ステップＳＴ８およびＳＴ９も第１の形態と同じであるので、説明は省略する。

このように、本発明は、コイルエレメントＥがマグネット２に備えられている場合にも適用することができる。

２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
５ シーケンサ
６ 送信器
７ 勾配磁場電源
８ 受信器
９ 中央処理装置
１０ 操作部
１１ 表示部
１２ 被検体
９１ Ｑ値算出手段
９２ Ｑマップ作成手段
９３ 検出手段
９４ 撮影部位特定手段
９５ コイルエレメント選択手段
１００、２００ ＭＲＩ装置

Claims (9)

1. 被検体を支持するクレードルに複数のコイルエレメントを備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記複数のコイルエレメントの各々のＱ値に基づいて、Ｑ値のマップを表すＱマップを作成するＱマップ作成手段と、
   前記Ｑマップに基づいて、前記被検体の各部位の位置を検出する検出手段と、
   を有する磁気共鳴イメージング装置。
2. マグネットに複数のコイルエレメントを備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記複数のコイルエレメントの各々のＱ値に基づいて、Ｑ値のマップを表すＱマップを作成するＱマップ作成手段と、
   前記Ｑマップに基づいて、前記被検体の各部位の位置を検出する検出手段と、
   を有する磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記複数のコイルエレメントの各々のＱ値を算出するＱ値算出手段を有する、請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 送信コイルに、ＲＦパルスを送信させるための信号を出力する送信器と、
   前記複数のコイルエレメントによって受信された磁気共鳴信号を受け取る受信器と、を有し、
   前記送信器は、
   前記複数のコイルエレメントの各々に、前記コイルエレメントのＱ値を測定するための進行波を出力し、
   前記受信器は、
   前記複数のコイルエレメントの各々から、前記進行波の反射波を受信する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記送信器は、前記進行波の周波数を変更しながら前記受信器に前記進行波を出力し、更に、前記進行波の周波数を変更しながら前記複数のコイルエレメントの各々に前記進行波を出力し、
   前記受信器は、前記送信器から前記進行波を受信し、更に、前記複数のコイルエレメントの各々から、前記進行波の反射波を受信し、
   前記Ｑ値算出手段は、前記受信器が受信した前記進行波と前記反射波とに基づいて、前記複数のコイルエレメントの各々のＱ値を算出する、請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記検出手段は、
   前記Ｑマップと標準Ｑマップとのマッチングを行うことにより、前記被検体の各部位の位置を検出する、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記被検体の撮影部位を特定する撮影部位特定手段を有する、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 被検体を支持するクレードルに複数のコイルエレメントを備えた磁気共鳴イメージング装置を用いて、前記被検体の各部位の位置を検出する検出方法であって、
   前記複数のコイルエレメントの各々のＱ値に基づいて、Ｑ値のマップを表すＱマップを作成するＱマップ作成ステップと、
   前記Ｑマップに基づいて、前記被検体の各部位の位置を検出する検出ステップと、
   を有する検出方法。
9. 被検体を支持するクレードルに複数のコイルエレメントを備えた磁気共鳴イメージング装置のプログラムであって、
   前記複数のコイルエレメントの各々のＱ値に基づいて、Ｑ値のマップを表すＱマップを作成するＱマップ作成処理と、
   前記Ｑマップに基づいて、前記被検体の各部位の位置を検出する検出処理と、
   を計算機に実行させるためのプログラム。