JP2018075075A5

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Publication number: JP2018075075A5
Application number: JP2016217307A
Authority: JP
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2036-11-07

Description

送信コイル１０５と送信機１０７は送信部として機能し、送信機１０７が生成する高周波信号を送信コイル１０５に送信することにより送信コイルから高周波磁場が照射される。受信コイル１０６と受信機１０８は受信部として機能し、受信コイル１０６が検出した核磁気共鳴信号は受信機１０８を通して計算機１０９に送られる。なお、図２では、送信コイル１０５と受信コイル１０６とに別個のものを用いる場合を示しているが、送信コイル１０５と受信コイル１０６との機能を兼用する１つのコイルで構成してもよい。

本実施形態のＭＲＩ装置では、被検体の所定の物性値の影響を含む核磁気共鳴信号を発生させるパルスシーケンスが格納されている。所定の物性値は、被検体の酸素量特性を反映した物性値であり、例えば、磁化率やＲ _２ ^＊或いは「Ｒ _２ ^＊とＲ _２との差Ｒ’」などである。Ｒ _２及びＲ _２ ^＊は、それぞれ、真の横緩和時間Ｔ _２の逆数、みかけの横緩和時間Ｔ _２ ^＊の逆数であり、ＴＥの異なる複数のエコー信号を用いて算出することができる。一般にＲ _２ ^＊（Ｔ _２ ^＊）はグラディエントエコーを用いて、Ｒ _２（Ｔ _２）はスピンエコーを用いて算出される。

これらの処理は、図３に示す酸素摂取率分布算出部３３０の各部により実現することができる。すなわち、図３（ａ）に示ように、酸素摂取率分布算出部３３０は、複素画像Ｉから酸素摂取率を反映した物性値分布を算出する物性値分布算出部３３１と、算出した物性値分布から、少なくとも２つ種類以上の生体組織に分離した組織分離画像を算出する組織分離部３３２と、組織分離画像のいずれかを酸素摂取率に対応する画素値に変換する酸素摂取率変換部３３３と、組織分離画像において、任意の画素の画素値とその周囲の画素の平均値が略等しいという条件に基づいて酸素摂取率分布を推定する酸素摂取率分布推定部３３４と、を備える。酸素摂取率分布算出部３３０は、図３（ｂ）に示すように、酸素摂取率分布推定部３３４が算出した推定酸素摂取率分布に対して補正を行う補正部を備えていてもよい。図示する例では、酸素摂取率分布算出部３３０は、任意の静脈の酸素摂取率と脳全体の酸素摂取率の平均値が略等しいという条件に基づいて部分体積により低下した酸素摂取率を補正し、最終的な酸素摂取率分布を得る部分体積効果補正部３３５を備える。

計測された各エコーはｋｒ、ｋｐ、ｋｓを座標軸とする３次元のｋ空間上（メモリ空間）に配置される。このとき、一つのエコーはｋ空間上でｋｒ軸に平行な１ラインを占める。このＲＳＳＧシーケンス５５０により得られる絶対値画像は、ＴＥが短いエコーの場合はＴ１（縦緩和時間）強調画像、ＴＥが長いエコーの場合は画素内の位相分散を反映したＴ _２ ^＊強調画像となる。

本実施形態の磁化率分布算出部３３１は、これらの方法を用いて定量的磁化率（ＱＳＭ）分布を算出する。本実施形態では、いずれの方法を用いて定量的磁化率分布を算出してもよい。

本実施形態では、粒状成分を分離した後、静脈成分を分離するので、磁化率分布において高磁化率となる淡蒼球や赤核、黒質などの鉄タンパク（フェリチン）沈着組織を取り除いた静脈の磁化率分布を算出することができる。

ここで、任意の静脈の酸素摂取率をＯＥＦ_ＳＳＳ、バイナリマスクＭ内にある画素数をＮ、画素位置ｉにおける生体組織の酸素摂取率をＯＥＦ_ｔ（ｉ）とすると、上述した条件（任意の静脈の酸素摂取率と脳全体の酸素摂取率の平均値が等しいという条件）は、式（８）で表すことができる。ＰＶＣは式（８）を満たすための部分体積効果補正係数である。

任意の静脈の酸素摂取率ＯＥＦ_ＳＳＳは、例えば、組織分離処理において、静脈として分離された画像（磁化率分布画像）から任意の静脈に相当する１ないし複数の画素を選択し、その変換処理Ｓ１１０３後の酸素摂取率を用いることができる。

以上の処理Ｓ１１０１〜Ｓ１１０５により、図４の酸素摂取率分布算出処理（酸素量特性算出）Ｓ１００３が完了する。なお、図６に示すフローは一例であり、その一部の処理を省いたり、順番を入れ替えたりすることも本実施形態に含まれる。例えば、図６の部分体積効果補正を省いたり、部分体積効果補正を組織分離画像算出後や酸素摂取率変換後に実施したりすることもあり得る。また部分体積効果補正以外に、適宜フィルタなどを用いた平滑処理などを施してもよい。さらに、算出した酸素摂取率を用いて、その他の酸素量特性、例えば酸素飽和度や酸素代謝率などを算出することも可能である。

［画像表示：Ｓ１００４］
酸素摂取率分布算出部３３０が算出した酸素摂取率分布や磁化率分布は、ディスプレイ１１０（図２）に表示することができる。或いは外部記憶装置１１１に画像データとして格納し、所望の表示装置で表示されてもよい。表示の形態は、特に限定されず、例えば酸素摂取率分布は、図８（ｃ）に示すような等高線やカラーマップとして表示することができる。

本実施形態においても計算機１０９及び酸素摂取率算出部３３０の構成は、第一実施形態と同様であるが、計測制御部３１０は２つ以上の複数のエコー時間のエコーを計測し、エコー時間が異なる複数の複素画像を取得する制御を行う。また物性値分布算出部３３１、及び酸素摂取率変換部３３３の処理内容が異なる。具体的には、また物性値分布算出部３３１では、複数のエコー時間の複素画像から、Ｒ_２ ^＊分布を算出し、酸素摂取率変換部３３３では、Ｒ_２ ^＊分布の各画素値を酸素摂取率に変換する。本実施形態では、図３における物性値分布算出部３３１は、Ｒ_２ ^＊分布算出部と読み替える。

［酸素摂取率変換：Ｓ１１０３］
酸素摂取率変換部３３３は、Ｓ１１０２で分離した静脈のＲ_２ ^＊分布の各画素値（Ｒ_２ ^＊値）を酸素摂取率に変換する。静脈のＲ_２ ^＊値は、デオキシヘモグロビンの濃度、すなわち酸素摂取率に比例することが知られている（ＸｉａｎｇＨｅ他、 ” ＱｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＢＯＬＤ：ＭａｐｐｉｎｇｏｆＨｕｍａｎＣｅｒｅｂｒａｌＤｅｏｘｙｇｅｎａｔｅｄＢｌｏｏｄＶｏｌｕｍｅａｎｄＯｘｙｇｅｎＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＦｒａｃｔｉｏn：ＤｅｆａｕｌｔＳｔａｔｅ”、ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅ、２００７年、５７巻、１１５−１２６頁の式１と式２を参照）。ここで、静脈の横緩和速度をＲ_２、ヘマトクリット（血液中に占める血球の体積の割合を示す数値）をＨｃｔ、単位ヘマトクリットあたりの動静脈間の磁化率差をΔχ_ｄｏとすると、酸素摂取率ＯＥＦは式（１１）で表される。

なお第一実施形態で説明した変形例、例えばモルフォロジーフィルタバンク以外の組織分離方法を採用することや、図４に示す手順の入れ替え、部分体積効果補正の省略等は、本実施形態においても同様に適用することができる。

Ｒ _２が求められるパルスシーケンスとしては、例えば図１０に示すように、反転パルス７０２−２や７０２−３を追加したＭｕｌｔｉ−ｅｃｈｏＳＥシーケンス７５０を用いることができる。このシーケンスの詳細な説明は省略するが、このシーケンスでは、図５のＧｒＥシーケンスと同様に、複数のＴＥの異なるエコー７１０、７１１が得られる。これらのエコーは静磁場の不均一の影響を含まないスピンエコーであり、図１０のシーケンスを、スライス方向及び位相エンコード方向の各エンコード量を異ならせて繰り返すことにより複数のＳＥ画像用データ（ｋ空間データ）が得られる。画像再構成部３２０はこれら画像用データを再構成し、ＴＥが異なる複数のＳＥ画像を得る。

［Ｒ_２ ^＊分布（Ｒ’分布）算出：Ｓ１１０１］
第二実施形態のＲ_２ ^＊分布（Ｒ’分布）算出ステップＳ１１０１と同様に、物性値算出部（Ｒ_２ ^＊分布算出部）３３１はＴＥの異なる複数の画像の強度情報を用いて、画素毎に見かけの横緩和速度Ｒ_２ ^＊を算出し、Ｒ_２ ^＊分布を得る。計測において、ＧｒＥ系パルスシーケンスのみを用いた場合にはＲ_２ ^＊分布が得られるが、第二実施形態の変形例のようにＳＥ系パルスシーケンスを併用した場合にはＲ’（＝Ｒ_２ ^＊−Ｒ _２）分布が得られる。以下、Ｒ_２ ^＊分布とＲ’ 分布を代表して、Ｒ_２ ^＊分布が得られたものとして説明する。

Claims

請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記酸素量特性分布推定部は、
脳組織の酸素量特性の任意の画素の画素値とその周囲の画素の平均値が略等しいという条件と、
脳組織の酸素量特性の任意の画素の周囲の平均値と、静脈の酸素量特性の任意の画素の周囲の平均値が略等しいという条件とに基づいて前記対象領域の酸素量特性分布を推定することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。