JP3995329B2

JP3995329B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP3995329B2
Application number: JP03774798A
Authority: JP
Inventors: 宏和鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: JPH11225992A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体内の原子核スピンの磁気共鳴現象を利用した磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）に係り、とくに、血流や呼吸に因るアーチファクトを低減するためのプリサチュレーション法を実施する磁気共鳴イメージングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するＭＲ信号に基づいて画像を再構成したり、スペクトルを得る装置である。
【０００３】
被検体の断面のＭＲ画像に血流や呼吸に因るアーチファクトが存在すると、画質が著しく低下するとともに、診断能をも低下させてしまう。このため、そのようなアーチファクトを低減する手法の一つとして、プリサチュレーション法が利用されている。プリサチュレーション法は、撮像スライス面に隣接または近接したスラブ領域をプリサチュレーションパルスで事前に励起した後で、撮像スライス面を所望のパルスシーケンスでイメージングする技術である。プリサチュレーションを実施したスラブから撮像スライス面に流入する血流のプロトンスピンは事前に十分に励起されているので、イメージングには殆ど関与せず、血流などのモーションを伴うプロトンスピンに起因したアーチファクトを低減させることができる。
【０００４】
従来、事前励起させるスラブのプリサチュレーション幅は、かかるイメージングを実施するＭＲＩ装置に固有の値が決まっているか、または、オペレータがイメージングの都度、マニュアルで設定するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のプリサチュレーション幅の設定方法では、被検体やイメージング部位が変わっても、ＭＲＩ装置に固有にプリサチュレーション幅でプリサチュレーション法を実施することにならざるを得ないので、固有のプリサチュレーション幅がいかなるイメージング状態であっても最適であるという保証は必ずしも無い。むしろ、固有のプリサチュレーション幅によると過不足を生じる場合が大部分であることから、結果として、血流などに起因したアーチファクトを十分に低減させることはできないという不都合があった。
【０００６】
また、オペレータがイメージングの度にマニュアルでプリサチュレーション幅を設定するＭＲＩ装置の場合、オペレータの経験や勘に頼って、または試行錯誤的に設定する状態となるから、プリサチュレーション幅の設定の精度及び安定性に欠けるという問題がある。さらに、慎重な設定を行おうとするほど、オペレータの操作に関わる負荷が増大し、操作能率を低下させ、また患者スループットも下げてしまう不都合があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術による不都合に鑑みてなされたもので、プリサチュレーション法を実施するときのプリサチュレーション幅の最適値を精度良く、安定して、且つオペレータの手数を患わせないで設定することを、その目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、上述した課題を解決するために、被検体の撮像部位に隣接または近接するスラブ部位にプリサチュレーションパルスを印加した後、その撮像部位にイメージング用のパルスシーケンスを印加するようにしたプリサチュレーション法を実施する。この磁気共鳴イメージング装置は、前記スラブ部位のスライス方向のプリサチュレーション幅を設定する手段を備える。この手段は、前記プリサチュレーションパルスを前記プリサチュレーション幅を変えながら前記スラブ部位に複数回印加し且つ前記撮像部位からのＭＲ信号を各回毎に受信する手段と、このＭＲ信号に基づいて前記プリサチュレーション幅の最適値を決める手段と、を有する。
【０００９】
また、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、被検体の撮像部位に隣接または近接するスラブ部位にプリサチュレーションパルスを印加した後、その撮像部位にイメージング用のパルスシーケンスを印加するようにしたプリサチュレーション法による磁気共鳴イメージングに使用する。この磁気共鳴イメージング装置は、前記スラブ部位のスライス方向のプリサチュレーション幅を設定する手段を備える。この設定手段は、前記プリサチュレーションパルスを前記プリサチュレーション幅を変えながら前記スラブ部位に複数回印加し且つ前記撮像部位からのＭＲ信号を各回毎に受信する第１の手段と、このＭＲ信号に基づいて前記プリサチュレーション幅の最適値を決め、記憶させる第２の手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
好適には、前記第１の手段における前記プリサチュレーション幅を変える処理は、スライス方向の傾斜磁場のパルス波形面積を前記複数回の印加毎に変更する処理である。また、好適には、前記第２の手段は、前記複数回のそれぞれの前記ＭＲ信号をフーリエ変換する処理と、フーリエ変換されたスペクトラム上の前記撮像部位の静止部に相当する信号とは異なる部位に相当する信号値が基準値より低くなる状態での前記プリサチュレーション幅の最小値を前記最適値として求める処理と、を含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一つの実施の形態を図１〜図６を参照して説明する。
【００１２】
この実施形態にかかるＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置の概略構成を図１に示す。このＭＲＩ装置は、被検体Ｐを載せる寝台部と、静磁場発生用の磁石部と、静磁場に位置情報を付加するための傾斜磁場部と、高周波信号を送受信する送受信部と、システムコントロール及び画像再構成を担う制御・演算部とを備えている。
【００１３】
磁石部は、例えば超電導方式の磁石１と、この磁石１に電流を供給する静磁場電源２とを備え、被検体Ｐが遊挿される円筒状の開口部（診断用空間）の軸方向（Ｚ軸方向）に静磁場Ｈ₀を発生させる。なお、この磁石部には１次のシミング用のシムコイル１４が設けられている。このシムコイル１４には、後述するコントローラの制御下で、シムコイル電源１５から磁場均一化のための電流が供給される。寝台部は、被検体Ｐを載せた天板を磁石１の開口部に退避可能に挿入できるようになっている。
【００１４】
傾斜磁場部は、磁石１に組み込まれた傾斜磁場コイルユニット３を備える。この傾斜磁場コイルユニット３は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の３組（種類）のｘ，ｙ，ｚコイル３ｘ〜３ｚを備える。傾斜磁場部はさらに、ｘ，ｙ，ｚコイル３ｘ〜３ｚに電流を供給する傾斜磁場電源４と、この電源４を制御するためのシーケンサ５内の傾斜磁場シーケンサ５ａとを備える。この傾斜磁場シーケンサ５ａはコンピュータを備え、装置全体を管理するコントローラ６（コンピュータを搭載）から、プリサチュレーション法に基づくプリスキャンのパルスシーケンスおよびＳＥ法などに係るイメージング用のパルスシーケンスの指令信号を受ける。これにより、傾斜磁場シ−ケンサ５ａは、指令されたパルスシーケンスにしたがってＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の各傾斜磁場の印加及びその強度を制御し、それらの傾斜磁場が静磁場Ｈ₀に重畳可能になっている。この実施例では、互いに直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚの内のＺ軸方向の傾斜磁場をスライス方向傾斜磁場Ｇ_Sとし、Ｘ軸方向のそれを読出し方向傾斜磁場Ｇ_Rとし、さらにＹ軸方向のそれを位相エンコ−ド方向傾斜磁場Ｇ_Eとする。
【００１５】
送受信部は、磁石１内の撮像空間にて被検体Ｐの近傍に配設される高周波コイル７と、このコイル７に接続された送信機８Ｔ及び受信機８Ｒと、この送信機８Ｔ及び受信機８Ｒの動作を制御するためのシ−ケンサ５内のＲＦシーケンサ５ｂ（コンピュータを搭載）とを備える。この送信機８Ｔ及び受信機８Ｒは、ＲＦシーケンサ５ｂの制御のもと、核磁気共鳴（ＮＭＲ）を励起させるためのラーモア周波数のＲＦ電流パルスを高周波コイル７に供給する一方、高周波コイル７が受信したＭＲ信号（高周波信号）を受信し、各種の信号処理を施して、対応するデジタル信号を形成するようになっている。
【００１６】
さらに、制御・演算部は、上述したコントローラ６のほか、受信機８Ｒで形成されたＭＲ信号のデジタルデータを入力して画像データやスペクトルデータを演算する演算ユニット１０と、演算した画像データを保管する記憶ユニット１１と、画像を表示する表示器１２と、入力器１３とを備えている。演算ユニット１０は、内蔵するメモリで形成される２次元フーリエ空間への実測データの配置、画像再構成のためのフーリエ変換などの処理をも行う。また、この演算ユニット１０の演算データは必要に応じてコントローラ６に送られ、コントローラ６での最適プリサチュレーション幅の設定処理などに供される。コントローラ６は傾斜磁場シーケンサ５ａ及びＲＦシーケンサ５ｂの同期をとりながら、両者の動作内容及び動作タイミングを制御する。
【００１７】
次に、この実施形態の動作を説明する。
【００１８】
磁石１の診断用空間に患者Ｐをセットした後で、ＭＲＩ装置が起動すると、コントローラ６は図２に示す処理を実行する。
【００１９】
図２のステップＳ１にて、コントローラ６は、撮像したいスライス面（撮像スライス面）Ｂを指定する。撮像スライス面Ｂは例えば図３に示すように、被検体Ｐの１枚ずつのアキシャル像として指定される。
【００２０】
次いで、コントローラ６はプリスキャンを実施する（図２、ステップＳ２）。プリスキャンは血流などに起因したアーチファクトの低減を目的として、ここではプリサチュレーション法に基づくパルスシーケンスを指令することで実行される。このプリサチュレーション法に基づくパルスシーケンスの一例を図４に示す。同図に示す如く、強度を変更可能（印加時間を変更してもよい）なスライス方向傾斜磁場Ｇ_sと共にプリサチュレーションパルスＰ_preが印加され、その後に、ＳＥ法に基づいて指定スライス面Ｂからエコー信号が読み出される。このプリスキャンでは位相エンコード方向傾斜磁場Ｇ_Eは印加されない。
【００２１】
プリサチュレーションパルスＰ_preと共に印加するスライス方向傾斜磁場Ｇ_sは、指定スライス面Ｂに隣接または近接したスラブ領域Ａ（図３参照）のスライス方向の厚さ、すなわちプリサチュレーション領域のスライス方向の幅ＤＰ_pre（以下，プリサチュレーション幅）を決める。スライス方向傾斜磁場Ｇ_sの例えば強度を変更することで、プリサチュレーション幅ＤＰ_preをそのスライス方向の位置とともに調整することができる。図４のシーケンス例では、スライス方向と読出し方向は同一となる。
【００２２】
このプリスキャンにより得られたエコー信号は、受信機８Ｒでデジタル量のエコーデータに生成され、演算ユニット１０に時系列に送られる。演算ユニット１０は、エコーデータをフーリエ変換して図５（ａ），（ｂ）に示すように、読出し方向（すなわちスライス方向）の位置に沿ったエコーデータの強度分布を得る。（同図（ａ）は周波数空間を模式的に示す）この強度分布データはコントローラ６に送られる。
【００２３】
そこでコントローラ６はステップＳ３に処理を移行させ、エコーデータの強度分布における弁別対象域を選定する。図５（ａ），（ｂ）に示す如く、静止しているプロトンからのエコーデータは読出し方向の中心部に位置し、血流からのエコーデータは動いているためにその中心部からずれた位置でエコーフォーカスする。このため、多くのエコーデータが発生している読出し方向中心部からずれた位置のエコーデータとして、図５（ｂ）ではメインローブ波形の強度が例えば１／１０以下になる位置よりも両外側の領域Ｒout の波形データが選定される。この両外側の領域Ｒout の波形データはその殆どが血流などに動きのあるプロトンスピンからのエコーデータで形成されると認識できる。
【００２４】
コントローラ６は次いでステップＳ４にて、選定した両外側の領域Ｒout の信号値が予め定めてある基準値Ｄ以下になるか否かを判断する。この判断でＮＯのときは、スライス方向傾斜磁場Ｇ_sの強度を変更する指令を傾斜磁場シーケンサ５ａに送り（ステップＳ５）、その後、再びステップＳ２〜Ｓ４の処理を例えば予め定めた一定の強度変更順序で或いは予め定めた試行錯誤的手順で複数回繰り返す。
【００２５】
この繰り返しの間に、両外側の領域Ｒout の信号値が基準値Ｄ以下になると、コントローラ６はＹＥＳの判断を下し、次いでステップＳ６，Ｓ７の処理を行う。ステップＳ６では、信号値が基準値Ｄ以下となるスライス方向傾斜磁場Ｇ_sに対応したプリサチュレーション幅ＤＰ_preを最適幅ＤＰ_pre´として設定し、記憶するとともに、その最適幅ＤＰ_pre´のスラブ域Ａを表示器１２にグラフィックに表示させる。スラブ領域Ａはその厚さが厚いほど血流、呼吸などに因るアーチファクトの低減効果は大きいが、大き過ぎてスライス面Ｂに重ならないように自動的にその厚さＤＰ_pre´が設定される。
【００２６】
ステップＳ７では、さらに他のスライス面Ｂについて同様の最適プリサチュレーション幅ＤＰ_pre´を設定するか否かを判断し、その必要があるときはステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００２７】
なお、図示しないが、プリスキャンにより得られるエコーデータからその他の必要なスキャン情報も決められる。
【００２８】
このようにしてプリスキャンが終了すると、コントローラ６はステップＳ８にて、実際のイメージング用スキャン（本スキャン）を実施する。このイメージング用スキャンはスピンエコー法、フィールドエコー法など、適宜なパルスシーケンスに基づいたプリサチュレーション法により実施される。そして、プリサチュレーションパルスを印加する際、上記プリスキャンにより設定してあった最適プリサチュレーション幅ＤＰ_pre´をメモリから読み出し（ステップＳ８ａ）、その読出し値に基づいてプリサチュレーション用のスライス方向傾斜磁場Ｇ_sの強度を指令する（ステップＳ８ｂ）。
【００２９】
このため、イメージングスキャン時に指定スライス面Ｂに対応してその都度、プリサチュレーション用のスラブ領域Ａが最適プリサチュレーション幅ＤＰ_pre´に自動的に設定される。したがって、オペレータの負担を軽減して、十分なプリサチュレーション効果が発揮される。
【００３０】
具体的には、オペレータは経験や勘に頼りながら被検体毎にマニュアルで最適プリサチュレーション幅を設定するという手間を省くことができ、操作能率を向上させ、患者スループットを改善することができる。また、装置固有のプリサチュレーション幅が強制的に与えられるという事態も排除でき、実際のイメージング部位の体内構造の違いを反映した、より的確な最適プリサチュレーション幅を患者毎に自動設定できる。このため、図６（ａ）の従来の画像状態から同図（ｂ）の本実施形態に係る画像状態に示す如く、画像上の血流アーチファクトＡＲを一層、確実に低減し、安定した高画質、高精度のＭＲ再構成像を提供でき、誤診防止にも寄与することができる。
【００３１】
なお、上記プリスキャンのパルスシーケンスのスライス面ＢのＭＲデータ収集法は、図４に示したスピンエコー法に限らず、フィールドエコー法（図７参照）など、その他の種類のシーケンスであってもよい。
【００３２】
また、プリサチュレーション法に係るスラブ領域Ａは、血流の向きなどを考慮して図３におけるスライス面Ｂの下側に設定してもよく、また、スライス面Ｂの両サイドに設定してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置によれば、プリスキャン中に、プリサチュレーション用スラブ領域のプリサチュレーション幅を変えながら、所望のスライス面（撮像領域）の血流からのＭＲ信号を最小に抑制できる最適プリサチュレーション幅を自動的に設定できる。このため、プリスキャン後に実施するプリサチュレーション法に基づくイメージングスキャンによって得られる所望スライス位置のＭＲ画像では、血流に因るアーチファクトを従来よりも一層確実に低減して、画質向上を期することができる一方で、オペレータの操作労力も従来よりも著しく減らして、操作性および患者スループットを一層改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＲＩ装置の一例を示すブロック図。
【図２】実施形態に係るコントローラの処理の一例を示すフローチャート。
【図３】イメージングのスライス面Ｂとプリサチュレーションを掛けるスラブ領域Ａとの位置関係を説明する図。
【図４】プリスキャンの一例を示すパルスシーケンス図。
【図５】最適プリサチュレーション幅を設定するための、エコーデータのスペクトラム上の弁別対象域の選定を説明する図。
【図６】血流アーチファクトの低減を説明する図。
【図７】プリスキャンの別の例のパルスシーケンス図。
【符号の説明】
１磁石
２静磁場電源
３傾斜磁場コイルユニット
４傾斜磁場電源
５シーケンサ
６コントローラ
７高周波コイル
８Ｔ送信機
８Ｒ受信機
１０演算ユニット
１１記憶ユニット

Claims

被検体の撮像部位に隣接または近接するスラブ部位にプリサチュレーションパルスを印加した後、その撮像部位にイメージング用のパルスシーケンスを印加するようにしたプリサチュレーション法を実施する磁気共鳴イメージング装置において、
前記スラブ部位のスライス方向のプリサチュレーション幅を設定する手段を備え、
この手段は、前記プリサチュレーションパルスを前記プリサチュレーション幅を変えながら前記スラブ部位に複数回印加し且つ前記撮像部位からのＭＲ信号を各回毎に受信する手段と、
このＭＲ信号に基づいて前記プリサチュレーション幅の最適値を決める手段と、
を有したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
被検体の撮像部位に隣接または近接するスラブ部位にプリサチュレーションパルスを印加した後、その撮像部位にイメージング用のパルスシーケンスを印加するようにしたプリサチュレーション法による磁気共鳴イメージングを使用する磁気共鳴イメージング装置において、
前記スラブ部位のスライス方向のプリサチュレーション幅を設定する手段と、
前記プリサチュレーションパルスを前記プリサチュレーション幅を変えながら前記スラブ部位に複数回印加し且つ前記撮像部位からのＭＲ信号を各回毎に受信する第１の手段と、
このＭＲ信号に基づいて前記プリサチュレーション幅の最適値を決め、記憶させる第２の手段と、
を含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
前記第１の手段における前記プリサチュレーション幅を変える処理は、スライス方向の傾斜磁場のパルス波形面積を前記複数回の印加毎に変更する設定手段を備えた請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記第２の手段は、前記複数回のそれぞれの前記ＭＲ信号をフーリエ変換する処理と、フーリエ変換されたスペクトラム上の前記撮像部位の静止部に相当する信号とは異なる部位に相当する信号値が基準値より低くなる状態での前記プリサチュレーション幅の最小値を前記最適値として求める処理と、を含む設定手段を備えた請求項２または３に記載の磁気共鳴イメージング装置。