JP2523470B2 - 核磁気共鳴イメ−ジング方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、心臓の動画像を核磁気共鳴を利用して得る
核磁気共鳴イメージング装置に係る。特に、不整脈の有
無に依存しないで高速、高S/N比で心臓の動画像を得る
核磁気共鳴イメージング装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、核磁気共鳴を利用した撮像装置で心臓の撮像を
行う場合、心電図の波形に同期して画像再構成に必要な
核磁気共鳴信号の計測を行い、心臓の特定の状態の画像
を得ていた。このような撮像装置では、必要なデータは
180〜256程度と非常に多く毎回の信号計測には少なくと
も心臓の拍動の１周期分の待時間を必要とするため、画
像再構成に必要な一連のデータを得るのに多くの時間を
要していた。また再構成画層のS/N改善のため計測信号
の加算平均を行うとすれば、さらに数倍の時間を要する
ことになるので被験者は多きな苦痛を感じる。また、心
電図に不整脈が含まれていると本来の状態とは異なつた
状態の心臓からの信号を計測してしまい、再構成画像の
劣化の原因となることが予想される。

さらにまた、信号計測開始用のトリガー信号を必要と
するので、心電図波形の微分やトリガー信号の発生等の
特別な処理や装置を必要とする。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなくし、不
整脈の有無に依存せず高速、高S/N比で心臓の動的画像
を得る核磁気共鳴イメージング装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

そこで本発明では、１つの画像を心臓の拍動の１周期
（約0.8秒）に比べ十分短い時間で撮像できる高速イメ
ージング法により心臓の任意のタイミングで連続的に撮
像すると共に、心電計等により、撮像された心臓の状態
（以下位相と呼ぶ）を推定する。そしていくつかに分割
された位相と同じ位相に含まれる像の集合を加算平均す
ることにより各位相における画像のS/N比を向上させ
る。１画像の撮像時間が心臓の心拍の１周期に比べて十
分小さいので各位相における画像の加算平均回数が多く
なつても投影再構成法や２次元フーリエ変換法に比べて
十分短い時間で高S/N比の画像が得られ、また、撮像す
る心臓が不整脈を持つものであつても得られる画像が劣
化することはない。このようにして得られた各位相毎の
心臓の像を位相の時間的変化の順に並べれば心臓の動的
画像が得られる。

また本発明によれば、任意のタイミングで撮像を行う
ため撮像を開始するためのトリガー信号を必要としな
い。したがつて特に心電図波形を微分したりトリガー信
号を発生したりする処理や装置を必要としない。このこ
とはまた、トリガー信号を発生させるタイミングを決定
するための心電波形における特徴的な変化がなくても良
い。そのため本発明による方式ではいかなる心電波形を
持つ心臓についてもイメージングが可能となる。

〔発明の実施例〕

次に本発明の実施例を図面によつて説明する。

第１図は本発明の実施に使用されるNMRイメージング
装置のブロツク図である。被撮像対象は常に静磁場コイ
ル１により発生される均一で安定な磁場にさらされる。
静磁場用電源２は、静磁場コイルに電力を供給するため
のものである。G_x傾斜磁場コイル３、G_y傾斜磁場コイル
４、G_z傾斜磁場コイル５は被撮像対象のスライスの選
択、被撮像対象内の位置情報の記憶のために、空間のｘ
軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の傾斜磁場を発生させる。
傾斜磁場用電源６はこれらの傾斜磁場コイルに電力を供
給するためのものである。高周波磁場照射コイル７は被
撮像対象内の核スピンを励起するためのものであり、こ
こから照射される高周波磁場パルスは、その信号が中央
処理装置13により与えられ、A/D変換器14においてA/D変
換された後、増幅器９によつて適当な振幅に増幅された
ものである。励起された核スピンが自由誘導減衰運動を
行う際に発生する核磁気共鳴信号は信号検出用プローブ
８によつて検出され、増幅器10によつて適当な振幅に増
幅され、さらにA/D変換器14でA/D変換された後、中央処
理装置13に取り込まれて各種の処理がほどこされる。各
傾斜磁場を印加するタイミングや高周波磁場を照射する
タイミング、核磁気共鳴信号を検出するタイミングの制
御はタイミングシーケンサ11が行い、さらにこれは中央
処理装置13により制御される。中央処理装置13はタイミ
ングシーケンサ11の他、前記の高周波磁場パルス信号の
発生や、サンプリングされた核磁気共鳴信号の各種処
理、画像の再構成、心電波形のモニタなどを行う。デイ
スプレイ12は中央処理装置で再構成された画像や、その
他各種情報を表示するために用いられる。心電計15は心
臓を撮像したタイミングを知るためのものであり、その
タイミング情報は中央処理装置13に入力される。

本実施例では、撮像する心臓の位相の分割をあらかじ
め行つておき、任意のタイミングで連続して撮像すると
同時に、撮像された像と同一の位相に含まれる像に順次
加算していく。そして全ての撮像が終了した後に各位相
毎に像の加算回数に応じて像の平均を行う。

第２図は本発明を実施する際の手続きの流れを示す図
である。本発明の実施例では高速イメージング法として
エコープレナー法を使用した場合について説明を行う。
エコープレナー法は、32×32の画素サイズの画像を１画
像当り約30ミリ秒で撮像できるものである。

ステツプ２−１では、まず被像対象となる心臓から心
電計15により得られる心電波形の１周期を第３図に示す
ように例えば５つの位相に分割し、それら分割された位
相を位相１、位相２……位相５とする。

ステツプ２−２ではエコープレナー法により任意のタ
イミングで心臓の撮像を行うとともに、撮像したタイミ
ングが位相１から位相５までのどりに属するかを心電計
15から中央処理装置に入力された撮像のタイミングにつ
いての情報を解析することにより決定する。例えば第３
図においてタイミングt₁は位相５に属することになる。

ステツプ２−３では、ステツプ２−２で撮像された像
を、既に撮像されている同一位相の像に加算する。

ステツプ２−２とステツプ２−３をＮ回繰り返せば撮
像されたＮ個の像が位相１から位相５までの位相に分類
され、それぞれの位相毎に像の加算が行われる。第３図
では、タイミングt₁t₆で撮像された像が加算平均され位
相５の像となり、同様にタイミングt₂とt₇、t₃とt₅とで
撮像された像が可算平均され、それぞれ位相3,位相１の
像となる。タイミングt₄で撮像された像は、そのまま位
相４の像となる。

ステツプ２−４では、各位相毎に、加算された像を加
算回数で平均することを行う。以上のステツプ２−２か
にステツプ２−４により各位相毎の像の加算平均を行う
ことにより、得られる像のS/N比が向上する。

ステツプ２−５では以上のようにして得られた各位相
毎の像を位相の時間的経過の順に並べてデイスプレイ12
に表示するか、あるいは、位相の時間的経過の順に像を
順次入れ換えて表示することにより、心臓の動的画像を
得る。

本発明の他の実施例では、心臓の撮像を任意のタイミ
ングで連続して行い、各撮像毎に撮像された像と撮像し
たタイミングを記憶していき、全ての撮像が終了した後
に、撮像された像を各位相に分類し、各位相毎に撮像の
加算平均を行うというものである。第４図は本実施例を
実施するための手続の流れを示したものである。

ステツプ４−１ではエコープレナー法により任意のタ
イミングで心臓の撮像を行い、それと同時に、心電計15
から中央処理装置13に入力された心電波形に基づいて撮
像したタイミングを決定する。

ステツプ４−２では、ステツプ４−１で撮像された像
と決定された撮像のタイミングについての情報の両方を
中央処理装置13に付加された記憶媒体に記憶する。

ステツプ４−１とステツプ４−２をＮ回繰返すことに
より、記憶媒体には、任意のタイミングで撮像された像
と、撮像したタイミングに関する情報がそれぞれＮ個ず
つ記憶されたことになる。

ステツプ４−３では、被撮像対象である心臓から心電
計15を通して得られた心電波形の１周期をｍ個の位相に
分割し、それぞれ位相1,位相２……位相ｍとする。

ステツプ４−４では、ステツプ４−１とステツプ４−
２により記憶媒体に記憶された任意のタイミングで撮像
されたＮ個の像を、同じく記憶されている。撮像したタ
イミングについての情報をもとにしてステツプ４−３に
おいて分割されたｍ個の位相に分類する。そして同一位
相に分類された各位相における像の集合を加算平均す
る。この加算平均により、各位相における像のS/N比が
向上する。

ステツプ４−５では、以上のようにして得られた各位
相毎の像を位相の時間的経過の順に並べてデイスプレイ
12に表示するか、あるいは、位相の時間的経過の順に像
を順次入れ換えてデイスプレイ12に表示することにより
心臓の動的画像を得る。

本実施例によれば、撮像した像と撮像のタイミングに
関する情報は全て記憶されているので、いろいろな位相
分割についてステツプ４−３からステツプ４−５までを
繰り返すことができる。

本発明のさらに他の実施例は、特に被撮像対象となる
心臓が不整脈を有する場合、整脈区画における心臓の動
的画像と、不整脈区画における心臓の動的画像の両方を
同時に得るというものである。第６図は本実施例を実施
する際の手続きの流れを示す図である。ステツプ４−
３′では被撮像対象である心臓から心電計15を通して得
られた心電波形を第５図に示されるように整脈区間のも
のと不整脈区間のものに分類して、それぞれの区間にお
ける心電波形の１周期をｎ個、ｌ個の位相に分割する。
第５図の例では整脈区画における心電波形の１周期を５
位相に、不整脈区間における心電波形の１周期を４位相
に分割している。

ステツプ４−４′においては、第３図に示されるよう
にステツプ４−１とステツプ４−２により記憶媒体に記
憶された任意のタイミングで撮像されたＮ個の像を、同
じく記憶されている撮像したタイミングについての情報
をもとにして、ステツプ４−３′において分割された整
脈区間におけるｎ個の位相と不整脈区間におけるｌ個の
位相のいずれかの位相に分割する。第５図の例では、撮
像タイミングt₁₀からt₁₃と、t₁₅からt₁₆、t₁₈からt₁₉で
撮像された像が整脈区間の像として位相１から位相５ま
でのいずれかに分類され、また、タイミングt₁₃から
t₁₄、t₁₇からt₁₈で撮像された像が不整脈区間の像とし
て位相６から位相９までのいずれかに分割されている。
そして同一位相に分類された各位相における像の集合を
加算平均する。この加算平均により、各位相における層
のS/N比が向上する。

ステツプ４−５′では、以上のようにして得られた各
位相毎の像を整脈区間におけるものと不整脈区間におけ
るものを独立に時間経過の順に並べてデイスプレイ12に
表示するか、あるいは、位相の時間経過の順に像を順次
入れ換えてデイスプレイ12に表示することにより、心臓
の整脈区間における動的画像と不整脈区間における動的
画像を独立に得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば心臓以外の動きのある対象、例えば
胃，肺，血管なども高速、高S/N比で撮像することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用される装置のブロツク図、
第２図は本発明を実施する際の手続きの流れを示す図、
第３図は本発明の実施に際して行われる、撮像タイミン
グの心電波形の各位相への分類を示す図、第４図は本発
明の他の実施例を実施する際の手続きの流れを示す図、
第５図は本発明の他の実施例の実施に際して行われる、
特に被撮像対象の心臓が不整脈を有する場合における撮
像タイミングの心電波形の各位相への分類を示す図、第
６図は本発明のさらに他の実施例を実施する際の手続き
の流れを示す図である。 １……静磁場コイル、２……静磁場用電源、3,4,5……G
_x,G_y,G_z傾斜磁場コイル、６……傾斜磁場用電源、７…
…高周波磁場照射コイル、８……信号検出用プローブ、
9,10……増幅器、11……タイミングシーケンサ、12……
デイスプレイ、13……中央処理装置、14……A/D変換
器、15……心電計。

フロントページの続き (72)発明者 小泉 英明 勝田市市毛882番地 株式会社日立製作 所那珂工場内 (72)発明者 河野 秀樹 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−41958（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−215352（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静磁場、傾斜磁場、高周波磁場発生装置お
   よび核磁気共鳴信号受信用プローブ、中央処理装置、心
   電計を有する核磁気共鳴イメージング装置において、 前記静磁場、傾斜磁場、高周波磁場発生装置および核磁
   気共鳴信号受信用プローブは、心臓を連続的に撮像し、 前記心電計は、撮像と共に心電波形を計測し、 前記中央処理装置は、計測された心電波形を解析して撮
   像された心臓の像が心臓のいかなる状態のものであるか
   を推定する手段と、同じ状態に含まれる像の集合を加算
   平均する手段と、各状態における心臓の状態の時間的変
   化に対応した像を並べる手段を有し、 心臓の動的画像を得ることを特徴とする核磁気共鳴イメ
   ージング装置。