JP4316078B2 - MRI equipment - Google Patents

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JP4316078B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体内のスピン(原子核スピン)の磁気共鳴現象に基づいてその内部を画像化するMRI(磁気共鳴イメージング)装置に係り、造影剤を用いることなく、血管系疾患部位のT1(縦緩和)時間及びT2(横緩和)時間を簡単に測定することができるMRI装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気共鳴イメージングは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをその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信号から画像を再構成する撮像法である。
【0003】
この磁気共鳴イメージングの分野において、肺野や腹部の血流像を得る場合、臨床的には、被検体に造影剤を投与して血管造影を行うMRアンギオグラフィが行われ始めている。しかし、この造影MRアンギオグラフィ法は、造影剤を投与することから侵襲的な処置が必要で、何よりもまず、患者の精神的、体力的な負担が大きい。また、検査コストも高い。さらに、患者の体質などによっては造影剤を投与できない場合もある。
【0004】
造影剤を投与できない又は投与しない場合、それに代わる手法として、タイム・オブ・フライト(time−of−flight:TOF)法、位相コントラスト(phase contrast:PC)法などが知られている。
【0005】
この内、タイム・オブ・フライト法及び位相コントラスト法は、血流などの流れの効果を利用する手法である。流れの効果は移動するスピンが有する2つの性質のいずれかによって起こる。1つは、スピンが単純に位置を移動させることで、2つ目は、傾斜磁場の中をスピンが移動することによって生じる横磁化の位相シフトに依る。この内、前者の位置移動に基づく手法がTOF法であり、後者の位相シフトに基づく手法が位相コントラスト法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば腫瘍等の病巣部に出血があったり、血栓化が進む場合、病巣部の進行過程(ステージ)に依存してその血液の性質(粘度など)が変化し、これに応じて血液のT1時間及びT2時間も変化することが知られている。このため、血液のT1時間及びT2時間が分かると、反対に、病巣部の進行状態も推定することが可能になる。
【0007】
また、腫瘍の周りに出血がある場合など、通常の方法でT1強調画像やT2強調画像を撮像しても、出血部位のT1時間やT2時間の値が変化しているので、腫瘍と出血の領域とを明瞭に区別した描出は相当に困難である。この場合も、病巣部の進行に応じて変化しているかもしれないT1時間やT2時間の値を正確に知り得ていれば、効果的なT1強調画像やT2強調画像を撮像して病巣部と出血の領域を明瞭に区別させた画像を得ることができ、診断に役立てることができる筈である。
【0008】
しかしながら、前述した従来の血流描出の撮像法によれば、造影剤を使用しなくても済むものの、出血、血栓などを伴う血管系疾患の病巣部のT1時間やT2時間を簡単に且つ短時間で計測したり、そのような病巣部の状態を把握するための具体的な画像化手法は未だ提案されていなかった。
【0009】
本発明は、このような従来技術の現状を打破するためになされたもので、その第1の目的は、造影剤を投与することなく、出血、血栓などを伴う病巣部のT1時間やT2時間を簡単に且つ短時間で計測できるようにすることである。
【0010】
本発明の第2の目的は、造影剤を投与することなく、出血、血栓などを伴う病巣部のT1時間やT2時間を簡単に且つ短時間で計測し、この計測結果を的確に反映させた病巣部のT1強調画像やT2強調画像を得ることができ、これにより、腫瘍などの病巣部とその周辺の出血部分とをコントラストで差別化し、それらの境界を明瞭に区別した画像を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述した第1の目的を達成するため、本発明のMRI装置は、被検体のスキャン部位の同一スライスについてパルスシーケンスに基づく計測用スキャンを前記被検体の心時相を表す信号の参照波に同期して複数心拍毎に実行することを複数回繰り返し、繰り返しの際にスピンの挙動に関わる物理量の値を変更して複数フレームの画像データを収集する収集手段と、この複数フレームの画像データから前記スピンの緩和時間を自動的に計測する計測手段とを備えたことを特徴とする。
【0012】
このため、収集手段によって、スキャン部位の同一スライスが、例えばFASE法といったシングルショットタイプのパルスシーケンスを用い、例えば反転時間TIや実効エコー時間TEeffといったスピン挙動関連の物理量の値をショット毎に変えながら、ダイナミックにスキャンされる。この結果、互いに異なる値を有するスピン挙動関連の物理量を反映させた複数枚分の画像データが収集される。そこで、計測手段によって、例えば、画像データの所望位置の画素が呈する信号値が画像毎に求められ、この複数の信号値と画像データ収集時の複数個の物理量値とを自然対数演算で対応させることにより、縦緩和時間T1や横緩和時間T2が演算される。
【0013】
このように、1回の撮像で複数枚の画像を得るので、撮像時間に短時間で済み、且つ、比較的簡単な演算処理により、緩和時間を提供することができる。したがって、血管系疾患部のT1時間やT2時間を簡単に且つ迅速に計測することができる。このため、疾患部(例えば瘤など)で病状進行のステージに伴ってT1時間やT2時間が変化する血栓化などが進んでいる場合であっても、それらの緩和時間から疾患部の病状進行の程度を推定することも容易になる。
【0014】
また、第2の目的を達成するため、本発明のMRI装置は、上述した構成にさらに、前記計測手段により計測された緩和時間に基づき前記スキャン部位の撮像を行う撮像手段を備えたことを特徴とする。
【0015】
これにより、撮像手段は、計測したT1時間やT2時間に合った撮像条件での撮像を行うことができるので、緩和時間の計測部位の描出能が上がる。したがって、計測部位を血管疾患の病巣部に設定することで、その周囲の出血部位との間にコントラストが付けられるので、病巣部と出血部位との間の境界が明瞭に表示され、診断への寄与大となる。
【0016】
上述したMRI装置の2つの態様に対する具体的な構成は、以下のように提供される。
【0017】
例えば、前記緩和時間は縦緩和時間T1又は横緩和時間T2である。
【0018】
また例えば、前記パルスシーケンスは、FASE(Fast Asymmetric SE)法又はEPI(エコープラナーイメージング)法を含むシングルショットタイプのパルス列である。
【0019】
好適には、前記パルスシーケンスはインバージョンパルスを用いたパルスシーケンスであり、前記物理量は前記インバージョンパルスによる反転時間TIであり、且つ前記緩和時間は縦緩和時間T1である。また、前記物理量は実効エコー時間TEeffであり、且つ前記緩和時間は縦緩和時間T2であってもよい。さらに、前記物理量はエコー間隔ETSであり、且つ前記緩和時間は縦緩和時間T2であってもよい。さらに、前記物理量は繰返し時間TRであり、且つ前記緩和時間は縦緩和時間T1であってもよい。
【0020】
また、前記収集手段は、前記被検体の心時相を表す信号を検出する時相検出手段と、この時相検出手段により検出された信号の中の参照波に対する同期タイミングを前記スキャン部位の対象が最適に描出される値に決めるタイミング決定手段と、このタイミング決定手段により決定された同期タイミングで前記計測用スキャンを実行させる実行指令手段とを備えることもできる。この場合、例えば、前記心時相を表す信号はECG(心電図)信号であり、前記参照波はそのECG信号のR波であり、且つ、前記同期タイミングはそのR波からの遅延時間である。
【0021】
さらに、上述した各構成において、前記計測手段は、前記複数フレームの画像データの内の少なくとも1つのフレームの画像データを画像として表示する表示手段と、前記画像上の所望位置にROI(関心領域)を設定する設定手段と、前記複数フレームの画像データ夫々について前記ROIの位置に関連する画素の信号値を演算する信号値演算手段と、前記複数フレームの画像データ夫々に対して演算される前記信号値と当該複数フレームの画像データ夫々を収集するときに用いた前記物理量の値との対応関係から前記緩和時間を演算する緩和時間演算手段とを備えることが望ましい。
【0022】
さらに、上述した各構成において、前記収集手段は、前記物理量の種類及びその物理量の変化させる値の内の少なくとも一方をオペレータが事前に設定可能な物理量設定手段を備えることが望ましい。
【0025】
また、前記参照波に対する同期タイミングを、事前に準備用スキャンを行って得た画像から最適値に定めるタイミング決定手段を備えるようにしてもよい。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を説明する。
【0029】
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態を、図1〜図11を参照して説明する。
【0030】
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。
【0031】
このMRI装置は、被検体Pを載せる寝台部と、静磁場を発生させる静磁場発生部と、静磁場に位置情報を付加するための傾斜磁場発生部と、高周波信号を送受信する送受信部と、システム全体のコントロール及び画像再構成を担う制御・演算部と、被検体Pの心時相を表す信号としてのECG信号を計測する心電計測部とを備えている。
【0032】
静磁場発生部は、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Hを発生させる。なお、この磁石部にはシムコイル14が設けられている。このシムコイル14には、後述するホスト計算機の制御下で、シムコイル電源15から静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。
【0033】
傾斜磁場発生部は、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、互いに直交するX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の傾斜磁場を発生させるための3組(種類)のx,y,zコイル3x〜3zを備える。傾斜磁場部はまた、x,y,zコイル3x〜3zに電流を供給する傾斜磁場電源4を備える。この傾斜磁場電源4は、後述するシーケンサ5の制御のもとで、x,y,zコイル3x〜3zに傾斜磁場を発生させるためのパルス電流を供給する。
【0034】
傾斜磁場電源4からx,y,zコイル3x〜3zに供給されるパルス電流を制御することにより、物理軸である3軸(X軸,Y軸,Z軸)方向の傾斜磁場を合成して、互いに直交するスライス方向傾斜磁場G、位相エンコード方向傾斜磁場G、および読出し方向(周波数エンコード方向)傾斜磁場Gから成る論理軸方向を任意に設定・変更することができる。スライス方向、位相エンコード方向、および読出し方向の各傾斜磁場は静磁場Hに重畳される。
【0035】
送受信部は、磁石1内の撮影空間にて被検体Pの近傍に配設されるRFコイル7と、このコイル7に接続された送信器8T及び受信器8Rとを備える。この送信器8T及び受信器8Rは、後述するシーケンサ5の制御のもとで動作する。送信器8Tは、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RFコイル7に供給する。受信器8Rは、RFコイル7が受信したMR信号(高周波信号)を取り込み、これに前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、A/D変換してMR信号のデジタルデータ(原データ)を生成する。
【0036】
さらに、制御・演算部は、シーケンサ(シーケンスコントローラとも呼ばれる)5、ホスト計算機6、演算ユニット10、記憶ユニット11、表示器12、入力器13、及び音声発生器16を備える。この内、ホスト計算機6は、記憶したソフトウエア手順(図示せず)により、シーケンサ5にパルスシーケンス情報を指令するとともに、装置全体の動作を統括する機能を有する。
【0037】
このMRI装置は、予め選択した値の同期タイミング(心時相)に基づく心電同期法に拠るスキャンを実行可能なことを特徴の1つとしている。ホスト計算機6は、図2に示すように、予め同期タイミング(R波からの遅延時間)を決めるための準備用パルスシーケンスを実行する準備用スキャン(以下、ECG−prepスキャンという)、その同期タイミングに基づいて行う心電同期法に拠る計測用ダイナミックスキャン、及び、その同期タイミングに基づいて行う心電同期法法に拠るイメージング用スキャン(以下、イメージングスキャンという)を、図示しないメインプログラムを実行する中で行う。イメージングスキャンは、計測用ダイナミックスキャンを通して計測された縦緩和時間T1又は横緩和時間T2の測定結果を反映させて実行される。
【0038】
なお、場合によっては、イメージングスキャンまで実施せずに、計測用ダイナミックスキャンでスキャンを終えて、このスキャン結果の画像データから後述する縦緩和時間や横緩和時間を計測することもできる。
【0039】
ECG−prepスキャンの実行ルーチンの一例を図3に、心電同期法拠る計測用ダイナミックスキャンの実行ルーチンの一例を図6、7にそれぞれに示す。
【0040】
このようにECG−prepスキャンによって心電同期の最適な同期タイミングを決め、この心電同期タイミングでその後のエコーデータ収集のスキャンを行うことで、血流を確実に捕捉でき、かつ、心臓から吐出されたフレッシュな血液を常にスキャンすることができる。
【0041】
シーケンサ5は、CPUおよびメモリを備えており、ホスト計算機6から送られてきたパルスシーケンス情報を記憶し、この情報にしたがって傾斜磁場電源4、送信器8T、受信器8Rの動作を制御するとともに、受信器8Rが出力したMR信号のデジタルデータを一旦入力し、これを演算ユニット10に転送するように構成されている。ここで、パルスシーケンス情報とは、一連のパルスシーケンスにしたがって傾斜磁場電源4、送信器8Tおよび受信器8Rを動作させるために必要な全ての情報であり、例えばx,y,zコイル3x〜3zに印加するパルス電流の強度、印加時間、印加タイミングなどに関する情報を含む。
【0042】
このパルスシーケンスとしては、フーリエ変換法を適用したものであれば、2次元(2D)スキャンまたは3次元スキャン(3D)のものであってもよいし、またそのパルス列の形態としては、高速SE法、EPI(Echo Planar Imaging;エコープラナーイメージング)法、FASE(Fast Asymmetric SE)法(すなわち、高速SE法にハーフフーリエ法を組み合わせたイメージング法)など、各種の形態のものを採用できる。
【0043】
また、演算ユニット10は、受信器8Rが出力したデジタルデータ(原データ又は生データとも呼ばれる)を、シーケンサ5を通して入力し、その内部メモリによるk空間(フーリエ空間または周波数空間とも呼ばれる)にそのデジタルデータを配置し、このデータを1組毎に2次元または3次元のフーリエ変換に付して実空間の画像データに再構成する。また演算ユニットは、必要に応じて、画像に関するデータの合成処理や差分演算処理も実行可能になっている。この合成処理には、画素毎に加算する処理、最大値投影(MIP)処理などが含まれる。また、上記合成処理の別の例として、フーリエ空間上で複数フレームの軸の整合をとって原データのまま1フレームの原データに合成するようにしてもよい。なお、加算処理には、単純加算処理、加算平均処理、重み付け加算処理などが含まれる。
【0044】
記憶ユニット11は、再構成された画像データのみならず、上述の合成処理や差分処理が施された画像データを保管することができる。表示器12は画像を表示する。また入力器13を介して、術者が希望する同期タイミング選択用のパラメータ情報、スキャン条件、パルスシーケンス、画像合成や差分の演算に関する情報をホスト計算機6に入力できる。
【0045】
音声発生器16は、ホスト計算機6から指令があったときに、息止め開始および息止め終了のメッセージを音声として発することができる。
【0046】
さらに、心電計測部は、被検体の体表に付着させてECG信号を電気信号として検出するECGセンサ17と、このセンサ信号にデジタル化処理を含む各種の処理を施してホスト計算機6およびシーケンサ5に出力するECGユニット18とを備える。この心電計測部による計測信号は、ECG−prepスキャンと心電同期のイメージングスキャンとのそれぞれを実行するときにシーケンサ5に必要に応じて用いることができる。これにより、心電同期法の同期タイミングを適切に設定でき、この同期タイミングに基づく心電同期のイメージングスキャンを行ってデータ収集できるようになっている。
【0047】
次に、ECG−prepスキャンによる最適な同期タイミングの決定処理を図3〜図5に基づき説明する。
【0048】
ホスト計算機6は、図示しない所定のメインプログラムを実行している中で、入力器13からの指令に応答して、図3に示すECG−prepスキャンを実行開始する。
【0049】
最初に、ホスト計算機6は、ECG−prepスキャンを実行するスキャン条件およびパラメータ情報を入力器13から読み込む(同図ステップS1)。スキャン条件には、スキャンの種類、パルスシーケンス、位相エンコード方向などが含まれる。パラメータ情報には、心電同期の同期タイミング(時相)を決めるための初期時間T(ここでは、ECG信号中のR波のピーク値からの経過時間)、時間増分に刻み幅Δt、回数カウンタCNTの上限値などが含まれ、これらのパラメータは操作者に任意に設定できる。
【0050】
次いで、ホスト計算機6は、シーケンスの実行回数をカウントする回数カウンタCNTおよび同期タイミングを決めるための時間の増分パラメータTincをクリヤする(CNT=0,Tinc=0:ステップS2)。この後、ホスト計算機6は音声発生器16にメッセージデータを送出して、例えば「息を止めて下さい」といった息止め指令を被検体(患者)に対して行わせる(ステップS3)。この息止めは、ECG−prepスキャン実行中の被検体の体動を抑制する上で実施する方が好ましいが、場合によっては、息止めを実施しない状態でECG−prepスキャンを実行するようにしてもよい。
【0051】
このように準備が整うと、ホスト計算機6はステップS4以降の処理を順次実行する。これにより、心電同期の同期タイミングを変更しながらのスキャン実行に移行する。
【0052】
具体的には、R波のピーク到達時間からの遅延時間TDLが、TDL=T+Tincにより演算される(ステップS4)。次いで、ECGユニット18で信号処理されたECG信号が読み込まれ、その信号中のR波のピーク値が出現したか否かが判断される(ステップS5)。この判断処理はR波出現まで繰り返される。R波が出現すると(ステップS5,YES)、ステップS4で演算したその時点の遅延時間TDLがR波ピーク時間から経過したかどうかが続いて判断される(ステップS6)。この判断処理も遅延時間TDLが経過するまで続けられる。
【0053】
R波のピーク時刻から遅延時間TDLが経過すると(ステップS6,YES)、各回のパルスシーケンスの開始をシーケンサ5に指令する(ステップS7:図4参照)。このパルスシーケンスは、好ましくは、後述するイメージング用パルスシーケンスと同一タイプに設定され、例えば、高速SE法にハーフフーリエ法を組み合わせた2D−FASE(Fast Asymmetric SE)法である。勿論、このシーケンスには高速SE法、EPI法など、各種のものを採用できる。この指令に応答し、シーケンサ5は操作者から指令された種類のパルスシーケンスの実行を開始するので、被検体の所望部位の領域がスキャンされる。このECG−prepスキャンは、例えば、画像データ収集用のイメージングスキャン(本スキャン)が3次元(3D)法の場合、2次元(2D)スキャンで行ってもよいし、イメージングスキャンの領域に合わせた3次元スキャンで行ってもよい。本実施形態では、イメージングスキャンは2次元スキャンとして実行されるので、ECG−prepスキャンも2次元スキャンで実行する。
【0054】
上記シーケンス実行開始の指令後、回数カウンタCNT=CNT+1の演算が行われ(ステップS8)、さらに、時間の増分パラメータTinc=ΔT・CNTの演算が行われる(ステップS9)。これにより、パルスシーケンスの実行を指令した各回毎に回数カウンタCNTのカウント値が1ずつ増加し、また同期タイミングを調整する増分パラメータTincがそのカウント値に比例して増加する。
【0055】
次いで、各回のパルスシーケンスの実行に必要な予め定めた所定期間(例えば500〜1000msec程度)が経過するまでそのまま待機する(ステップS10)。さらに、回数カウンタCNTが予め定めた上限値になったか否かを判断する(ステップS11)。同期タイミングを最適化させるために、遅延時間TDLを各種の時間値に変更しながら、例えば5枚の2次元像を撮影する場合、回数カウンタCNT=5に設定される。回数カウンタCNT=上限値に到達していない場合(ステップS11,NO)、ステップS5の処理に戻って上述した処理が繰り返される。反対に、回数カウンタCNT=上限値に到達した場合(ステップS11,YES)、息止め解除の指令が音声発生器16に出され(ステップS12)、その後の処理はメインプログラムに戻される。息止めの音声メッセージは例えば「息をして結構です」である。
【0056】
上述の処理を順次実行すると、一例として、図4に示すタイミングで準備用のパルスシーケンスが実行されたことになる。例えば、初期時間T=300msec,時間刻みΔT=100msecを指令していたとすると、第1回目のシーケンスに対する遅延時間TDL=300msec、第2回目のそれに対する遅延時間TDL=400msec、第3回目のそれに対する遅延時間TDL=500msec、…といった具合に同期タイミングを決する遅延時間TDLが調整される。このため、息止め指令後の最初のR波がピーク値に達すると、その到達時刻から遅延時間TDL(=T)後に、例えばFASE法に基づく第1回目のスキャンIMGprep1が所定時間(500〜1000msec)継続し、エコー信号が収集される。このシーケンス継続中に次のR波が出現した場合でも、図3のステップS10の待機処理があるので、このR波出現には何等関与されずに、シーケンスは続けられる。つまり、ある心拍に同期して開始されたシーケンスの実行処理は次の心拍にまたがって続けられ、エコー信号が収集される。
【0057】
そして、回数カウンタCNTが所定値に到達していない場合、ステップS5〜ステップS11の処理が再び実行される。このため、図4の例では、3番目のR波が出現してピーク値に達すると、この到達時点から遅延時間TDL=T+Tinc=400msecが経過した時点で、第2回目のスキャンIMGprep2が所定時間継続し、同様にエコー信号が収集される。このスキャンが終わって次のR波が出現すると、遅延時間TDL=T+2・Tinc=500msecが経過すると、第3回目のスキャンIMGprep3が所定時間継続し、同様にエコー信号が収集される。さらに、このスキャンが終わって次のR波が出現すると、遅延時間TDL=T+3・Tinc=600msecが経過すると、第4回目のスキャンIMGprep3が所定時間継続し、同様にエコー信号が収集される。このスキャンが所望回数、例えば5回続き、合計5フレーム(枚)の同一断面のエコーデータが収集される。
【0058】
エコーデータは順次、受信器8Rおよびシーケンサ5を経由して演算ユニット10に送られる。演算ユニット10はk空間(周波数空間)のエコーデータを2次元フーリエ変換法により実空間の画像データに再構成する。この画像データはMRA像データとして記憶ユニット11に記憶される。ホスト計算機6は、例えば入力器13からの操作信号に応答して、このMRA像を順次、シネ(CINE)表示する。
【0059】
このように、心電同期の遅延信号(同期タイミング)をダイナミックに変更した状態でエコーデータを収集・再構成した複数枚のMRA像の表示例を図5(a)〜(e)に示す。これらの図は、2D−FASE法(実効TE(TEeff)=40ms,エコー間隔(ETS)=5ms,ショット数=1,スライス厚(ST)=40mm,スライス枚数(NS)=1,加算枚数(NAQ)=1,マトリクスサイズ=256×256,FOV=40×40cm,実際のスキャン時間=500ms程度)、かつ、位相エンコード方向=図の上下方向(体軸方向)に設定して実験した肺野の画像写真を模写した図である。この画像で目的としているエンティティとしての血流は下行大動脈である。同図において遅延時間TDLはそれぞれ、(a)でTDL=300msec,(b)でTDL=400msec,(c)でTDL=500msec,(d)でTDL=600msec,(e)でTDL=700msec、となっている。
【0060】
これらのシネ表示像を目視観察すれば、大動脈流からのエコー信号が最も強く表れているのは、同図(e)のMRA像である。同図(a)〜(d)のMRA像の場合、(e)に比べて、大動脈流の写っている範囲が極く一部または短い範囲に限られており、拍動に伴う血流の速度が低いなどの要因から、エコー信号の強度が相対的に低く、フローボイド現象に近い状態になっている。つまり、肺野において大動脈流のMRA像を得る場合、この実験の場合には、同図(e)の状態、すなわち遅延時間TDL=700msecが最適となる。これにより、心電同期の同期タイミングは、R波のピーク到達時刻から遅延時間TDL=700msec後の時刻ということが判明する。
【0061】
したがって、操作者は、このように遅延時間TDLをダイナミックに変えて撮像した複数枚のMRA像から最適な画像、すなわち最適な遅延時間TDLを目視判定で決し、この遅延時間のパラメータを引き続き行うイメージングスキャンに反映させる処理を行う。
【0062】
さらに、上述したECG−prepスキャンにおいて、位相エンコード方向を大動脈流の走行方向に沿った方向(体軸方向)に意図的に設定している。これにより、位相エンコード方向をそれ以外の方向に設定した場合に比べて、大動脈流の走行方向(方向性)の情報を欠落させずに、より明瞭に撮像することができ、その描出能は優れたものになる。
【0063】
次に、この実施形態の計測用ダイナミックスキャンの動作を図6〜図11を参照して説明する。このスキャンによって得られる画像データを使って、スキャン後にT1緩和時間が演算(計測)される。
【0064】
ホスト計算機6は、図示しない所定のメインプログラムを実行し、その中で、入力器13からの操作情報に対応しながら図6に示す処理を実行する。
【0065】
これを詳述すると、ホスト計算機6は、最初に、前述したECG−prepスキャンを通して操作者が決めた最適な遅延時間TDLを例えば入力器13を介して入力する(ステップS20)。次いで、ホスト計算機6は操作者が入力器13から指定したスキャン条件(位相エンコードの方向、画像サイズ、スキャン回数、スキャン間の待機時間、スキャン部位に応じたパルスシーケンスの種類など)および画像処理法の情報(加算処理か最大値投影(MIP)処理かなど。加算処理の場合には、単純加算、加算平均処理、重み付け加算処理のいずれか等)を入力し、遅延時間TDLを含むそれらの情報を制御データに処理し、その制御データをシーケンサ5および演算ユニット10に出力する(ステップS21)。
【0066】
次いで、ホスト計算機6は、後述するT1(T2)計測で用いる物理量の種類を、パルスシーケンスの種類等に応じて、例えばテーブルなど参照する手法で自動的に決める(ステップS21A)。この物理量は、T1時間やT2時間の計測に必要な画像データをショット毎に複数回収集するときに、ショット毎に変更する物理量であり、パルスシーケンスの種類などに応じて、反転時間TI、実効エコー時間TEeff、繰返し時間TR、エコー間隔ETSなどがある。なお、この物理量の決定はオペレータとの間でインターラプティブに行うようにしてもよい。
【0067】
次いで、決定した物理量の値として、複数のデフォルト値がメモリから読み出される(ステップS21B)。例えば反転時間TIが物理量として決定されているならば、TI=t1,t2,…,t5(t1<t2<,…,<t5)である。次いで、ホスト計算機6はこのデフォルト値でよいか否かをオペレータに問い合わせ、オペレータが別の値を手動で設定(又は選択)したときはその値を受け付ける(ステップS21C、21D)。これにより、T1,T2計測用の物理量の種類及びその値が設定される。
【0068】
次いで、ホスト計算機6は、スキャン前の準備完了の通知があったと判断できると(ステップS22)、ステップS23で息止め開始の指令を音声発生器14に出力する(ステップS23)。これにより、音声発生器14は、ECG−prepスキャン時と同様に「息を止めて下さい」といった内容の音声メッセージを発するから、これを聞いた患者は息を止めることになる(図8参照)。
【0069】
この後、ホスト計算機6はシーケンサ5に計測用ダイナミックスキャン開始を指令する(ステップS24及び図7)。この指令には、ステップS21A〜S21Dで設定したT1,T2計測用の物理量の情報も含まれる。
【0070】
シーケンサ5は、計測用ダイナミックスキャン開始の指令を受けると(図7;ステップS24−1)、ECG信号の読込みを開始し(ステップS24−2)、ECG信号におけるR波(参照波形)のピーク値の所定n回目の出現を、そのピーク値に同期させたECGトリガ信号から判断する(ステップS24−3)。ここで、R波の出現をn回(例えば2回)待つのは、確実に息止めに移行した時期を見計らうためである。所定n回目のR波が出現すると、設定した遅延時間TDLだけ待機する処理を行う(ステップS24−4)。この遅延時間TDLは、前述したように、ECG−prepスキャンにより対象とする血流や組織を撮像する上で最もエコー信号の強度が高くなり、そのエンティティの描出能に優れた値に最適化されている。
【0071】
この最適な遅延時間TDLの経過した時点が最適な心電同期タイミングであるとして、シーケンサ5は計測用ダイナミックスキャンを実行する(ステップS24−5)。具体的には、既に記憶していたパルスシーケンス情報に応じて送信器8Tおよび傾斜磁場電源4を駆動し、例えばインバージョンパルスを用いた2次元FASE法のパルスシーケンスに基づく1回目のスキャンが図8に示す如く心電同期法の元で実行される(同図において位相エンコード方向傾斜磁場の図示は省略されている)。
【0072】
図8のパルスシーケンスによれば、最初に180°RFパルスがインバージョンパルスとしてスライス選択で印加され、被検体の選択スライス内の原子核スピンが−z´軸方向に反転させられる。その後、反転時間TI=t1の間、T1緩和をさせてから90°RFパルスが励起パルスとしてスライス選択的に印加される。これにより、スピンがx´−y´面にフリップされ、その後のリフォーカスパルスによるエコー収集パルス列によりエコー信号が所定数収集される。
【0073】
このとき、位相エンコード方向PEは図9に示す如く、指定されている方向、例えば血流(動脈AR又は静脈VE)の流れる方向にほぼ一致させる。また、このパルスシーケンスにおけるエコー間隔は5msec程度に短めに設定される。
【0074】
これにより、最初の反転時間TI=t1の元、約600msec程度のスキャン時間で、例えば胸腹部に設定した2次元撮像領域からエコー信号が収集される。
【0075】
本実施形態では、後述するT1緩和時間の計測パラメータとして、この反転時間TIを用いており、以下に続けて説明するように、反転時間TIの長さを変えて複数回のスキャンがダイナミックに実行される。
【0076】
この1回目の計測用ダイナミックスキャンが終了すると、シーケンサ5は、最終の計測用ダイナミックスキャンが完了したかどうかを判断し(図7;ステップS24−6)、この判断がNO(最終スキャンが済んでいない)の場合、ECG信号を監視しながら、例えば計測用ダイナミックスキャンに使用したR波から例えば2心拍(2R−R)と、短めに設定した期間が経過するまで待機しする(ステップS24−7)。つまり、この待機期間が繰返し時間TRとなる。
【0077】
このように例えば2R−R分に相当する期間だけ待って、例えば3個目のR波が出現すると(ステップS24−7,YES)、シーケンサ5は前述したステップS24−4にその処理を戻す。これにより、その3個目のR波ピーク値に同期したECGトリガ信号から指定遅延時間TDLが経過した時点で次の反転時間TI=t(>t)応じて2回目の計測用ダイナミックスキャンが前述と同様に実行され、2次元撮像領域からエコー信号が収集される(ステップS24−4,5)。以下同様に、最終の反転時間TI=t(>tn−1,…,>t>t:例えばn=5)までエコー信号が収集される。
【0078】
反転時間TI=tでの最終回の計測用ダイナミックスキャンが終わると、ステップS24−6における判断がYESとなり、シーケンサ5からホスト計算機6にスキャンの完了通知が出力される(ステップS24−8)。これにより、処理がホスト計算機6に戻される。
【0079】
ホスト計算機6は、シーケンサ5からのスキャン完了通知を受けると(ステップS25)、息止め解除の指令を音声発生器16に出力する(ステップS26)。そこで、音声発生器16は、例えば「息をして結構です」といった音声メッセージを患者に向けて発し、息止め期間が終わる(図8参照)。
【0080】
このようにして、図8に模式的に示す如く、心電同期法に拠る計測用ダイナミックスキャンが、例えばインバージョンパルスを用いた2D−FASE法に基づき、例えば2R−R毎に、n回(例えば5回)実行される。
【0081】
患者Pから発生したエコ信号は、その収集毎に、RFコイル7で受信され、受信器8Rに送られる。受信器8Rはエコー信号に各種の前処理を施し、デジタル量に変換する。このデジタル量のエコーデータはシーケンサ5を通して演算ユニット10に送られ、メモリに形成される2次元k空間に配置される。ハーフフーリエ法を採用していることから、収集しなかったk空間のデータは演算により求められ、k空間全部にエコーデータが配置される。この後、各k空間毎に2次元フーリエ変換が実行され、エコーデータが実空間の画像データに変換される。この断層像データは記憶ユニット11に格納されるとともに、必要に応じて表示器12に表示される。
【0082】
このように計測用ダイナミックスキャンにより収集された画像データは、図9に模式的に示す如く、スキャン部位の同一スライスをダイナミックに撮像した複数枚の2次元画像を成す。そこで、計測用ダイナミックスキャンの後で、演算ユニット10は、この画像データを用いて緩和時間T1又はT2を計測する処理及びこの計測結果をイメージングスキャンに反映させる処理を、一例として、図10に基づいて行う。
【0083】
図10において、演算ユニット10は最初に、計測用ダイナミックスキャンにより収集された複数枚(例えば5枚)の2次元画像に対して、その内の代表画像を表示器12に表示させる(ステップS31)。代表画像は経時的に一番旧い最初の収集画像であってもよいし、スクロールさせながら適宜な画像を選択してもよい。
【0084】
次いで、演算ユニット10は、代表画像IREP上の病巣部にROIを設定する(ステップS32)。このROIは例えば図9に示すように、病巣部としての瘤内に収まるように設定される。これにより、瘤以外の部分からのコンタミネーションが極力防止される。次いで、このROIの位置及びサイズが満足できるものであるか否かが画面上で目視により確認される(ステップS33)。
【0085】
この後、演算ユニット10は、設定したROI内に入る画素について、一例として、画素位置の信号値を加算し、ROI全体としての信号値の平均値を演算する(ステップS34)。この平均値演算は複数枚(例えば5枚)の2次元画像全部に対して、上述のROIに対応した領域に関し繰り返される(ステップS35)。これにより、画像枚数分の複数個(例えば5個)の信号値の平均値が得られる。
【0086】
次いで、演算ユニット10は、演算した複数個の信号値の平均値を用いて縦緩和時間T1又は横緩和時間T2を対数演算により求める(ステップS36)。第1の実施形態では反転時間TIを変化させた複数枚の2次元画像を得ているので、縦緩和時間T1が演算される。具体的には、図11に示す如く、信号値の平均値をSとしたとき、横軸に反転時間TIをとり、縦軸にlnS(lnは自然対数)をとってプロットすると、その直線の傾きがT1時間の値を表している。
【0087】
このように緩和時間T1又はT2が求められると、この時間値がホスト計算機6に渡される。ホスト計算機6は、イメージングスキャンで実施する撮像パラメータ(反転時間TI、繰返し時間TRなど)を、求めた緩和時間T1又はT2の値に合わせて適宜に調整し、T1強調画像又はT2強調画像を得るようにする(ステップS37)。そして、ホスト計算機6はイメージングスキャンを引き続き実施するか否かを操作情報などから判断し、かかるスキャンを実施すると判断した場合には、更新した撮像パラメータを用いたイメージングスキャンをシーケンサ5に指令する(ステップS38,S39)。
【0088】
これにより、一例として、計測用ダイナミックスキャンで用いたと同じパルスシーケンス(心電同期法に拠る、インバージョンパルスを用いた2次元FASE法のパルス列)で撮像が実施され、病巣部の画像が得られる。
【0089】
本実施形態によれば、以上のように、1回の計測用ダイナミックスキャンにより得た画像データを用いて容易に(つまり、簡単に且つ短時間で)血管疾患の縦緩和時間T1を計測することができる。このため、計測されたT1時間値の程度を見ることで、血栓など、時期に依存してその性質を変化させる血管疾患の出血程度のステージを簡単に把握でき、診断に役立てることが可能になる。
【0090】
また、T1時間値の計測結果に基づいて最適な撮像パラメータでT1強調画像のイメージングスキャンを病巣部に対して実行できる。このため、例えば腫瘍部分とその周辺の出血部分とのコントラストが相違し、両者の境界をより明瞭に差別化して描出することができる。この結果、腫瘍の大きさ、広がり等を明確に判定することができるなど、診断に有益な様々な情報を得ることができる。
【0091】
さらに、T1時間の計測に必要な物理量(本実施形態では反転時間TI)は、図6のステップS21A〜S21Dで表すように、自動的に又はオペレータとの対話形式により設定されるので、物理量設定に伴う操作が簡単で、使い勝手の良い装置を提供できる。
【0092】
さらに、このようにT1時間を計測し、必要に応じて、その計測結果に基づくT1強調画像のスキャンを行うときに、最適な同期タイミング(遅延時間)に拠る心電同期法を前提としている。このため、心臓の拍動に合わせた、血流の描出に最適な同期タイミングを事前に設定でき、これにより、血流を確実に捕捉して、血管疾患部位のより明瞭な画像のデータをT1計測に使用できる。このため、より高精度で且つ安定したT1計測を行い、その後のイメージングのT1強調度も一層確実ならしめることができる。
【0093】
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態を図12,13に基づき説明する。この実施形態のMRI装置は、横緩和時間T2を第1の実施形態と同様に計測し、その計測結果に応じたT2強調画像を撮像できるようにしたものである。なお、本実施形態においても、ECG−prepスキャンを用いて心電同期タイミングを決定するようにしている。このため、前述の図2に示すのと同様に、ECG−prepスキャン、計測用ダイナミックスキャン、及びイメージングスキャンの順でT2時間計測及び撮像が行われる。
【0094】
本実施形態のハード構成は第1の実施形態で説明したものと同一または同等である。また、ECG−prepスキャン、計測用ダイナミックスキャン、及びイメージングスキャンは、それらの処理の流れ自体は第1の実施形態のものと同じである。ただし、本実施形態では、横緩和時間T2を計測するので、この計測に要する可変パラメータを実効エコー時間TEeff(第1の実施形態では、これは反転時間TI)にとる。
【0095】
前述と同様のECG−prepスキャンの後、ホスト計算機6及びシーケンサ5により、図12に示すパルスシーケンスを用いて計測用ダイナミックスキャンが指令される(図6、ステップ24及び図7参照)。
【0096】
このパルスシーケンスは心電同期法に基づいて行われ、その同期タイミング、すなわちECG信号のR波からの遅延時間TDLはECG−prepスキャンで決められた値である。パルスシーケンスの種類は一例として、2次元FASE法に基づくパルス列である。
【0097】
計測用ダイナミックスキャンでは、このパルスシーケンスが複数回、2R−R毎に起動され、その起動毎に、実効エコー時間TEeffがt1からtnまで変化させられる。例えば、t1<t2<t3…<tnである。実効エコー時間TEeffは、RF励起の時刻からk空間の位相エンコード量=0の位置に配置するエコー信号を収集する中心時刻までの期間である。このため、実効エコー時間TEeffはエコー数を調節することで可変できる。したがって、この計測用ダイナミックスキャンが終わると、スキャン部位の同一スライスをダイナミックに撮像した複数枚(例えば5枚)の2次元画像の画像データが生成されている。
【0098】
そこで、演算ユニット10は、前述した図10の処理と同様に、ROIを用いてT2時間の計測を行う。この計測は、ROI内の信号値を画像毎に平均して得た平均値を用いて横緩和時間T2を対数演算により求める。具体的には、図13に示す如く、信号値の平均値をSとしたとき、横軸に実効エコー時間TEeffをとり、縦軸にlnS(lnは自然対数)をとってプロットすると、その直線の傾きがT2時間の値を表している。
【0099】
このように緩和時間T2が求められると、この時間値がホスト計算機6に渡される。ホスト計算機6は、イメージングスキャンで実施する撮像パラメータ(実効エコー時間TEeff、繰返し時間TRなど)を、求めた緩和時間T2の値に合わせて適宜に調整し、T2強調画像を得るようにする。そして、ホスト計算機6はイメージングスキャンを実施すると判断した場合、更新した撮像パラメータを用いたイメージングスキャンをシーケンサ5に指令する。
【0100】
これにより、一例として、計測用ダイナミックスキャンで用いたと同じパルスシーケンス(心電同期法を採用した2次元FASE法のパルス列)で撮像が実施され、病巣部の画像が得られる。
【0101】
したがって、横緩和時間T2についても、第1の実施形態で得たのと同等な作用効果を得ることができる。さらに、第1の実施形態と組み合わせて、T1時間又はT2時間の何れをも容易に計測することも容易にできる。そのように設計することで、血管疾患の種類に応じて、T1時間又はT2時間の何れをもその場で迅速に選択して計測し、その計測結果を反映させた強調画像を容易に提供することができるようになる。これにより、MRI装置の多機能化が図られ、その汎用性も高まる。
【0102】
なお、この第2の実施形態では、実効エコー時間TEeffを変更しながらダイナミックスキャンを行うことでT2時間計測の画像データを収集するようにしたが、この実効エコー時間TEeffに代えて、エコー間隔ETS(Echo Train Spacing)を計測パラメータにとり、このエコー間隔ETSを同様にダイナミックに変更してデータ収集するようにしてもよい。この場合、図13の横軸はエコー間隔ETSで表される。
【0103】
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態を図14に基づき説明する。本実施形態は、第1の実施形態のときと同様に、縦緩和時間T1を計測して、T1強調画像を得る例を示している。
【0104】
但し、第1の実施形態と大きく異なる点は、図14に示す如く、計測用ダイナミックスキャンに心電同期法を用いていない。このスキャンのパルスシーケンスは、第1の実施形態と同じく、インバージョンパルスを用いた2次元FASE法に基づくパルス列である。このスキャンにおいて、ショット(RF励起)の繰返し時間TRを任意値に設定した状態で、反転時間TIを各ショット毎に変更し、反転時間TI=t1〜tnまでのショット数分の複数枚の画像データを得る。
【0105】
この後の計測処理及びイメージングスキャンは第1の実施形態と同様に行われる。このように、心電同期法に拠らないT1時間計測も可能であり、計測が多様化されている。
【0106】
この第3の実施形態において、繰返し時間TR自体を計測パラメータにとり、この繰返し時間TRを変えて同様に計測用ダイナミックスキャンを行い、T1時間の計測及び撮像を行うように構成してもよい。
【0107】
なお、上述した第1〜第3の実施形態において使用可能なパルスシーケンスの種類はFASE法に拠るパルス列に限定されることなく、1ショットの2次元スキャンであればよく、超高速スキャン法であるEPI(エコープラナーイメージング)法、ハイブリッドEPI法(GRASE法)などであってもよい。
【0108】
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態を図15に基づき説明する。本実施形態は、第2の実施形態のときと同様に、横緩和時間T2を計測して、T2強調画像を得る例を示している。
【0109】
但し、第2の実施形態と大きく異なる点は、図15に示す如く、計測用ダイナミックスキャンに心電同期法を用いず、一方、スキャンのパルスシーケンスとして2次元スキャンのEPI法を用いたものである。このスキャンにおいて、ショット(RF励起)の繰返し時間TRを任意値に設定した状態で、実効エコー時間TEeffを各ショット毎に変更し、TEeff=t1〜tnまでのショット数分の複数枚の画像データを得る。
【0110】
この後の計測処理及びイメージングスキャンは第2の実施形態と同様に行われる。このように、心電同期法に拠らないT2時間計測も可能であり、計測が多様化されている。
【0111】
この第4の実施形態において、エコー間隔ETSを計測パラメータにとり、このエコー間隔ETSを変えて同様に計測用ダイナミックスキャンを行い、T2時間の計測及び撮像を行うように構成してもよい。
【0112】
また、この実施形態において使用可能なパルスシーケンスの種類はEPI法に拠るパルス列に限定されることなく、1ショットの2次元スキャンであればよく、ハイブリッドEPI法(GRASE法)などであってもよい。
【0113】
さらに、上述の各実施形態において採用したパルスシーケンスのエコーデータ収集順で分類するスキャン法としては、ラインスキャン(リニアオーダーのデータ収集順)であっても、スパイラススキャン(スパイラルオーダーのデータ収集順)であってもよい。
【0114】
さらにまた、上述の各実施形態において、T1時間及びT2時間の計測機能だけを搭載し、イメージングスキャンは従来の単独のスキャンとする(すなわち計測機能とリンクさせないイメージングスキャンを実施する)という構成のMRI装置を提供することもできる。
【0115】
実施形態の説明は以上の通りであるが、本発明は実施形態記載の構成に限定されるものではなく、当業者においては、特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更、変形可能なものであり、それらの構成も本発明に含まれる。
【0116】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のMRI装置によれば、造影剤を投与することなく、出血、血栓などを伴う病巣部のT1時間やT2時間を簡単に且つ短時間で計測でき、この計測結果から病巣部の病状進行状況を推定するなど、従来には無い、血管疾患に伴う診断機能を提供することができる。
【0117】
また、本発明のMRI装置によれば、上述の計測結果を的確に反映させた、腫瘍などの病巣部のT1強調画像やT2強調画像を得ることができるので、病巣部とその周辺の出血部分とをコントラストで区別して描出できる。これにより、両者の境界が明瞭になり、病巣部の真の広がりを確実に把握できるなど、有益な診断情報を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るMRI装置の構成例を示す機能ブロック図。
【図2】実施形態におけるECG−prepスキャン、計測用ダイナミックスキャン、及びイメージングスキャンの時間的前後関係を説明する図。
【図3】ホスト計算機が実行するECG−prepスキャンの手順を例示する概略フローチャート。
【図4】ECG−prepスキャンの一例を示すタイミングチャート。
【図5】ECG−prepスキャンにより得られた、遅延時間をダイナミックに変化させたときの肺野のMRA像を模式的に写生した図。
【図6】ホスト計算機が実行する計測用ダイナミックスキャンの制御例を示す概略フローチャート。
【図7】シーケンサが実行する計測用ダイナミックスキャンの制御例を示す概略フローチャート。
【図8】第1の実施形態における心電同期法に基づく計測用ダイナミックスキャンの粗いタイミングチャート。
【図9】計測用ダイナミックスキャンで得られた複数枚のスライス像を模式的に説明する図。
【図10】T1(T2)計測及びその後のイメージングスキャンの指令に係る処理の概要を示すフローチャート。
【図11】T1計測の原理を説明する模式図。
【図12】第2の実施形態における心電同期法に基づく計測用ダイナミックスキャンの粗いタイミングチャート。
【図13】T2計測の原理を説明する模式図。
【図14】第3の実施形態における計測用ダイナミックスキャンの粗いタイミングチャート。
【図15】第4の実施形態における計測用ダイナミックスキャンの粗いタイミングチャート。
【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 ホスト計算機
7 RFコイル
8T 送信器
8R 受信器
10 演算ユニット
11 記憶ユニット
12 表示器
13 入力器
17 ECGセンサ
18 ECGユニット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention images the inside based on the magnetic resonance phenomenon of spin (nuclear spin) in a subject. MRI ( Magnetic resonance imaging )apparatus Therefore, T1 (longitudinal relaxation) time and T2 (lateral relaxation) time of a vascular disease site can be easily measured without using a contrast medium. MRI equipment About.
[0002]
[Prior art]
Magnetic resonance imaging is an imaging method in which a nuclear spin of a subject placed in a static magnetic field is magnetically excited with a high-frequency signal of its Larmor frequency, and an image is reconstructed from an MR signal generated by the excitation. .
[0003]
In the field of magnetic resonance imaging, when an blood flow image of a lung field or abdomen is obtained, clinically, MR angiography in which a contrast medium is administered to a subject and angiography is started. However, this contrast-enhanced MR angiography method requires an invasive treatment because a contrast agent is administered, and first of all, the burden on the patient's mental and physical strength is great. Also, the inspection cost is high. Furthermore, the contrast agent may not be administered depending on the patient's constitution.
[0004]
When a contrast agent cannot be administered or is not administered, time-of-flight (TOF) method, phase contrast (PC) method, and the like are known as alternative methods.
[0005]
Among these, the time-of-flight method and the phase contrast method are methods that utilize the effect of a flow such as blood flow. The flow effect is caused by one of two properties of the moving spin. One is that the spin simply moves its position, and the second depends on the phase shift of the transverse magnetization caused by the movement of the spin in the gradient magnetic field. Among them, the method based on the former position movement is the TOF method, and the method based on the latter phase shift is the phase contrast method.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, for example, when there is bleeding in a lesion such as a tumor or thrombosis progresses, the blood properties (such as viscosity) change depending on the progression process (stage) of the lesion, and the blood It is known that T1 time and T2 time also change. For this reason, if the T1 time and T2 time of the blood are known, it is possible to estimate the progress state of the lesion.
[0007]
In addition, even if a T1-weighted image or a T2-weighted image is captured by a normal method, such as when there is bleeding around the tumor, the values of the T1 time and T2 time of the bleeding site are changed. It is very difficult to draw a clear distinction from a region. Also in this case, if the values of T1 time and T2 time that may change according to the progress of the lesion are accurately known, an effective T1 weighted image or T2 weighted image is captured and the lesion portion is captured. It is possible to obtain an image that clearly distinguishes the area of bleeding and bleeding, which can be useful for diagnosis.
[0008]
However, according to the above-described conventional imaging method for blood flow visualization, it is not necessary to use a contrast medium, but the T1 time and T2 time of a lesion part of a vascular disease accompanied by bleeding, thrombus, etc. can be easily and shortly shortened. No specific imaging technique has been proposed yet for measuring over time or grasping the state of such a lesion.
[0009]
The present invention was made in order to break down the current state of the prior art, and the first object of the present invention is to perform T1 time and T2 time of a lesion part associated with bleeding, thrombus, etc. without administering a contrast medium. Is to be able to measure easily and in a short time.
[0010]
The second object of the present invention is to easily and quickly measure the T1 time and T2 time of a lesion part accompanied by bleeding, thrombus, etc. without administering a contrast medium, and accurately reflects the measurement result. A T1-weighted image and a T2-weighted image of a lesion can be obtained, whereby a lesion such as a tumor and the surrounding bleeding portion are differentiated by contrast, and an image in which the boundary is clearly distinguished is provided. It is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object described above, the MRI apparatus of the present invention uses the same slice at the scan site of the subject. , A measurement scan based on a pulse sequence is synchronized with a reference wave of a signal representing a cardiac time phase of the subject. Repeating multiple times for multiple heartbeats, and changing the value of the physical quantity related to the spin behavior during the repetition And collecting means for collecting a plurality of frames of image data, and a measuring means for automatically measuring the spin relaxation time from the plurality of frames of image data.
[0012]
For this reason, a single shot type pulse sequence such as the FASE method is used for the same slice of the scan region by the collecting means, for example, the inversion time TI and the effective echo time TE eff The dynamic scanning is performed while changing the value of the physical quantity related to the spin behavior for each shot. As a result, a plurality of pieces of image data reflecting the physical values related to spin behavior having different values are collected. Therefore, for example, a signal value represented by a pixel at a desired position of the image data is obtained for each image by the measuring means, and the plurality of signal values and the plurality of physical quantity values at the time of image data collection are associated with each other by natural logarithm calculation. Thus, the longitudinal relaxation time T1 and the lateral relaxation time T2 are calculated.
[0013]
As described above, since a plurality of images are obtained by one imaging, the imaging time is short, and the relaxation time can be provided by a relatively simple calculation process. Therefore, the T1 time and T2 time of the vascular disease part can be measured easily and quickly. For this reason, even in the case where thrombosis or the like in which T1 time or T2 time changes in accordance with the stage of the disease state progression in the diseased part (for example, aneurysm or the like), It is also easy to estimate the degree.
[0014]
In order to achieve the second object, the MRI apparatus of the present invention further includes an imaging means for imaging the scan site based on the relaxation time measured by the measuring means in addition to the above-described configuration. And
[0015]
As a result, the imaging means can perform imaging under imaging conditions suitable for the measured T1 time and T2 time, so that the ability to draw the measurement part of the relaxation time is improved. Therefore, by setting the measurement site to the lesion part of the vascular disease, a contrast is established between the bleeding site and the surrounding bleeding site. Therefore, the boundary between the lesion site and the bleeding site is clearly displayed, and diagnosis can be performed. Great contribution.
[0016]
Specific configurations for the two aspects of the MRI apparatus described above are provided as follows.
[0017]
For example, the relaxation time is the longitudinal relaxation time T1 or the lateral relaxation time T2.
[0018]
Further, for example, the pulse sequence is a single shot type pulse train including a FASE (Fast Asymmetric SE) method or an EPI (Echo Planar Imaging) method.
[0019]
Preferably, the pulse sequence is a pulse sequence using an inversion pulse, the physical quantity is an inversion time TI due to the inversion pulse, and the relaxation time is a longitudinal relaxation time T1. The physical quantity is an effective echo time TE. eff And the relaxation time may be the longitudinal relaxation time T2. Further, the physical quantity may be an echo interval ETS, and the relaxation time may be a longitudinal relaxation time T2. Further, the physical quantity may be a repetition time TR, and the relaxation time may be a longitudinal relaxation time T1.
[0020]
In addition, the acquisition means includes a time phase detection means for detecting a signal representing a cardiac time phase of the subject, and a synchronization timing for a reference wave in the signal detected by the time phase detection means. It is also possible to provide timing determination means for determining a value that is optimally rendered, and execution command means for executing the measurement scan at the synchronization timing determined by the timing determination means. In this case, for example, the signal representing the cardiac phase is an ECG (electrocardiogram) signal, the reference wave is an R wave of the ECG signal, and the synchronization timing is a delay time from the R wave.
[0021]
Further, in each configuration described above, the measurement unit includes a display unit that displays image data of at least one frame of the image data of the plurality of frames as an image, and a ROI (region of interest) at a desired position on the image. A signal value calculating means for calculating a signal value of a pixel related to the position of the ROI for each of the image data of the plurality of frames, and the signal calculated for each of the image data of the plurality of frames. It is desirable to provide relaxation time calculation means for calculating the relaxation time from the correspondence between the value and the physical quantity value used when collecting the image data of the plurality of frames.
[0022]
Furthermore, in each configuration described above, it is desirable that the collection unit includes a physical quantity setting unit that allows an operator to set in advance at least one of the type of the physical quantity and a value that changes the physical quantity.
[0025]
Also The above reference The synchronization timing for the wave is determined to the optimum value from the image obtained by performing a preparatory scan in advance. Provide timing determination means You may do it.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below.
[0029]
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0030]
A schematic configuration of an MRI (magnetic resonance imaging) apparatus according to this embodiment is shown in FIG.
[0031]
The MRI apparatus includes a bed unit on which the subject P is placed, a static magnetic field generation unit that generates a static magnetic field, a gradient magnetic field generation unit for adding position information to the static magnetic field, a transmission / reception unit that transmits and receives high-frequency signals, A control / arithmetic unit responsible for overall system control and image reconstruction, and an electrocardiogram measurement unit that measures an ECG signal as a signal representing the cardiac time phase of the subject P are provided.
[0032]
The static magnetic field generation unit includes, for example, a superconducting magnet 1 and a static magnetic field power supply 2 that supplies current to the magnet 1, and an axial direction of a cylindrical opening (diagnostic space) into which the subject P is loosely inserted. Static magnetic field H in the Z-axis direction 0 Is generated. In addition, the shim coil 14 is provided in this magnet part. The shim coil 14 is supplied with a current for homogenizing a static magnetic field from a shim coil power supply 15 under the control of a host computer to be described later. The couch portion can removably insert the top plate on which the subject P is placed into the opening of the magnet 1.
[0033]
The gradient magnetic field generator includes a gradient magnetic field coil unit 3 incorporated in the magnet 1. The gradient coil unit 3 includes three sets (types) of x, y, and z coils 3x to 3z for generating gradient magnetic fields in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction orthogonal to each other. The gradient magnetic field unit also includes a gradient magnetic field power supply 4 that supplies current to the x, y, and z coils 3x to 3z. The gradient magnetic field power supply 4 supplies a pulse current for generating gradient magnetic fields to the x, y, z coils 3x to 3z under the control of a sequencer 5 described later.
[0034]
By controlling the pulse current supplied to the x, y, z coils 3x to 3z from the gradient magnetic field power source 4, the gradient magnetic fields in the three axes (X axis, Y axis, Z axis) directions which are physical axes are synthesized. , Slice direction gradient magnetic field G orthogonal to each other S , Phase encoding direction gradient magnetic field G E , And readout direction (frequency encoding direction) gradient magnetic field G R The logical axis direction consisting of can be set and changed arbitrarily. Each gradient magnetic field in the slice direction, phase encoding direction, and readout direction is a static magnetic field H. 0 Is superimposed on.
[0035]
The transmission / reception unit includes an RF coil 7 disposed in the vicinity of the subject P in the imaging space in the magnet 1, and a transmitter 8T and a receiver 8R connected to the coil 7. The transmitter 8T and the receiver 8R operate under the control of the sequencer 5 described later. The transmitter 8T supplies the RF coil 7 with an RF current pulse having a Larmor frequency for exciting nuclear magnetic resonance (NMR). The receiver 8R takes in the MR signal (high frequency signal) received by the RF coil 7 and performs various signal processing such as preamplification, intermediate frequency conversion, phase detection, low frequency amplification, filtering, etc. Digital data (original data) of MR signal is generated by / D conversion.
[0036]
Further, the control / arithmetic unit includes a sequencer (also called a sequence controller) 5, a host computer 6, an arithmetic unit 10, a storage unit 11, a display device 12, an input device 13, and a sound generator 16. Among these, the host computer 6 has a function of instructing the pulse sequence information to the sequencer 5 according to the stored software procedure (not shown) and supervising the operation of the entire apparatus.
[0037]
One feature of this MRI apparatus is that it can execute a scan based on an electrocardiographic synchronization method based on a synchronization timing (cardiac time phase) of a preselected value. As shown in FIG. 2, the host computer 6 prepares a preparatory scan (hereinafter referred to as ECG-prep scan) for executing a preparatory pulse sequence for determining a synchronous timing (delay time from the R wave) in advance, and the synchronous timing thereof. A main program (not shown) is executed for a dynamic scan for measurement based on the electrocardiographic synchronization method based on the ECG and an imaging scan (hereinafter referred to as an imaging scan) based on the electrocardiographic synchronization method based on the synchronization timing. To do in. The imaging scan is executed by reflecting the measurement result of the longitudinal relaxation time T1 or the transverse relaxation time T2 measured through the measurement dynamic scan.
[0038]
In some cases, it is also possible to measure the longitudinal relaxation time and lateral relaxation time, which will be described later, from the image data of the scan result after finishing the scan by the dynamic scan for measurement without performing the imaging scan.
[0039]
An example of an ECG-prep scan execution routine is shown in FIG. 3, and an example of a measurement dynamic scan execution routine based on the ECG synchronization method is shown in FIGS.
[0040]
In this way, the ECG-prep scan determines the optimal synchronization timing of ECG synchronization, and the subsequent echo data acquisition scan is performed at this ECG synchronization timing, so that blood flow can be reliably captured and discharged from the heart. You can always scan for fresh blood.
[0041]
The sequencer 5 includes a CPU and a memory, stores pulse sequence information sent from the host computer 6, controls the operations of the gradient magnetic field power source 4, the transmitter 8T, and the receiver 8R according to this information, The digital data of the MR signal output from the receiver 8R is once inputted and transferred to the arithmetic unit 10. Here, the pulse sequence information is all information necessary for operating the gradient magnetic field power source 4, the transmitter 8T, and the receiver 8R according to a series of pulse sequences, for example, x, y, z coils 3x to 3z. Includes information on the intensity, application time, application timing, and the like of the pulse current applied to.
[0042]
The pulse sequence may be a two-dimensional (2D) scan or a three-dimensional scan (3D) as long as the Fourier transform method is applied, and the pulse train may have a high-speed SE method. Various forms such as EPI (Echo Planar Imaging) method and FASE (Fast Asymmetric SE) method (that is, an imaging method in which the fast SE method is combined with the half Fourier method) can be employed.
[0043]
Further, the arithmetic unit 10 inputs the digital data (also referred to as original data or raw data) output from the receiver 8R through the sequencer 5, and the digital data is input to the k space (also referred to as Fourier space or frequency space) by its internal memory. Data is arranged, and this data is subjected to two-dimensional or three-dimensional Fourier transform for each set to reconstruct image data in real space. The arithmetic unit is also capable of executing data composition processing and difference arithmetic processing as necessary. This synthesis processing includes processing for adding each pixel, maximum value projection (MIP) processing, and the like. As another example of the above synthesis process, the axes of a plurality of frames may be aligned in Fourier space, and the original data may be synthesized into one frame of original data. The addition processing includes simple addition processing, addition averaging processing, weighted addition processing, and the like.
[0044]
The storage unit 11 can store not only the reconstructed image data but also the image data that has been subjected to the above-described combining process and difference process. The display device 12 displays an image. Further, parameter information for selecting a synchronization timing desired by the surgeon, scan conditions, pulse sequences, information relating to image synthesis and difference calculation can be input to the host computer 6 via the input unit 13.
[0045]
The voice generator 16 can issue a breath holding start message and a breath holding end message as voice when instructed by the host computer 6.
[0046]
Further, the electrocardiogram measurement unit attaches to the body surface of the subject and detects an ECG signal as an electrical signal, and performs various processing including digitization processing on the sensor signal to perform the host computer 6 and the sequencer. And an ECG unit 18 for outputting to the PC. The measurement signal from the electrocardiogram measurement unit can be used as required by the sequencer 5 when performing each of the ECG-prep scan and the electrocardiographic synchronization imaging scan. Thereby, the synchronization timing of the electrocardiographic synchronization method can be set appropriately, and data can be collected by performing an electrocardiographic synchronization imaging scan based on the synchronization timing.
[0047]
Next, the optimum synchronization timing determination process by ECG-prep scan will be described with reference to FIGS.
[0048]
The host computer 6 starts executing the ECG-prep scan shown in FIG. 3 in response to a command from the input device 13 while executing a predetermined main program (not shown).
[0049]
First, the host computer 6 reads scan conditions and parameter information for executing the ECG-prep scan from the input device 13 (step S1 in the figure). The scan condition includes a scan type, a pulse sequence, a phase encoding direction, and the like. The parameter information includes an initial time T for determining the synchronization timing (time phase) of ECG synchronization. 0 (Here, the elapsed time from the peak value of the R wave in the ECG signal), the time increment includes the step size Δt, the upper limit value of the number counter CNT, etc., and these parameters can be arbitrarily set by the operator.
[0050]
Next, the host computer 6 counts the number of times of execution of the sequence counter CNT and the time increment parameter T for determining the synchronization timing. inc Is cleared (CNT = 0, T inc = 0: Step S2). Thereafter, the host computer 6 sends message data to the sound generator 16 to cause the subject (patient) to perform a breath holding command such as “please hold your breath” (step S3). This breath holding is preferably performed in order to suppress the body movement of the subject during the execution of the ECG-prep scan. However, in some cases, the ECG-prep scan is executed without performing the breath holding. Also good.
[0051]
When the preparation is completed in this way, the host computer 6 sequentially executes the processes after step S4. Thereby, it shifts to scan execution while changing the synchronization timing of electrocardiogram synchronization.
[0052]
Specifically, the delay time T from the peak arrival time of the R wave DL But T DL = T 0 + T inc (Step S4). Next, the ECG signal subjected to signal processing by the ECG unit 18 is read, and it is determined whether or not an R wave peak value appears in the signal (step S5). This determination process is repeated until the R wave appears. When an R wave appears (step S5, YES), the delay time T at that time calculated in step S4 DL Is subsequently determined whether or not the R wave peak time has elapsed (step S6). This determination process is also delayed time T DL Continue until
[0053]
R wave peak time to delay time T DL (Step S6, YES), the sequencer 5 is instructed to start each pulse sequence (step S7: see FIG. 4). This pulse sequence is preferably set to the same type as the imaging pulse sequence described later, and is, for example, a 2D-FASE (Fast Asymmetric SE) method in which the fast SE method is combined with the half Fourier method. Of course, various sequences such as a high-speed SE method and an EPI method can be adopted for this sequence. In response to this command, the sequencer 5 starts executing the type of pulse sequence commanded by the operator, so that the region of the desired part of the subject is scanned. This ECG-prep scan may be performed by a two-dimensional (2D) scan, for example, when an imaging scan (main scan) for collecting image data is a three-dimensional (3D) method, or according to the region of the imaging scan. A three-dimensional scan may be performed. In this embodiment, since the imaging scan is executed as a two-dimensional scan, the ECG-prep scan is also executed as a two-dimensional scan.
[0054]
After the above sequence execution start command, the number counter CNT = CNT + 1 is calculated (step S8), and the time increment parameter T inc = ΔT · CNT is calculated (step S9). As a result, the count value of the number counter CNT is incremented by 1 each time the execution of the pulse sequence is commanded, and the increment parameter T for adjusting the synchronization timing. inc Increases in proportion to the count value.
[0055]
Next, it waits as it is until a predetermined period (for example, about 500 to 1000 msec) necessary for execution of each pulse sequence elapses (step S10). Further, it is determined whether or not the number counter CNT has reached a predetermined upper limit value (step S11). In order to optimize the synchronization timing, the delay time T DL For example, when five two-dimensional images are taken while changing the time to various time values, the number counter CNT = 5 is set. If the number counter CNT has not reached the upper limit value (step S11, NO), the process returns to step S5 and the above-described process is repeated. On the contrary, if the number counter CNT has reached the upper limit value (step S11, YES), a breath holding release command is issued to the sound generator 16 (step S12), and the subsequent processing is returned to the main program. For example, the breath-holding voice message is "You can breathe."
[0056]
When the above-described processes are sequentially executed, for example, the preparation pulse sequence is executed at the timing shown in FIG. For example, the initial time T 0 = 300 msec and time step ΔT = 100 msec is commanded, delay time T for the first sequence DL = 300 msec, delay time T for the second time DL = 400 msec, delay time T for the third time DL = Delay time T for determining synchronization timing such as 500 msec,... DL Is adjusted. Therefore, when the first R wave after the breath holding command reaches the peak value, the delay time T DL (= T 0 ) Later, for example, the first scan IMG based on the FASE method prep1 Continues for a predetermined time (500 to 1000 msec), and echo signals are collected. Even when the next R wave appears during the continuation of the sequence, there is a standby process in step S10 in FIG. That is, the execution process of the sequence started in synchronization with a certain heartbeat is continued over the next heartbeat, and echo signals are collected.
[0057]
Then, when the number counter CNT has not reached the predetermined value, the processing from step S5 to step S11 is executed again. For this reason, in the example of FIG. 4, when the third R wave appears and reaches the peak value, the delay time T DL = T 0 + T inc = When the 400 msec has elapsed, the second scan IMG prep2 Continues for a predetermined time, and echo signals are collected as well. When this scan ends and the next R wave appears, the delay time T DL = T 0 + 2 · T inc = 500 msec has passed and the third scan IMG prep3 Continues for a predetermined time, and echo signals are collected as well. Further, when this scan is finished and the next R wave appears, the delay time T DL = T 0 + 3 · T inc = After 600 msec, the 4th scan IMG prep3 Continues for a predetermined time, and echo signals are collected as well. This scan is continued a desired number of times, for example, 5 times, and echo data of the same cross section for a total of 5 frames (sheets) is collected.
[0058]
The echo data is sequentially sent to the arithmetic unit 10 via the receiver 8R and the sequencer 5. The arithmetic unit 10 reconstructs echo data in k space (frequency space) into real space image data by a two-dimensional Fourier transform method. This image data is stored in the storage unit 11 as MRA image data. For example, in response to an operation signal from the input unit 13, the host computer 6 sequentially displays the MRA images in cine.
[0059]
FIGS. 5A to 5E show display examples of a plurality of MRA images obtained by collecting and reconstructing echo data in a state where the electrocardiographic synchronization delay signal (synchronization timing) is dynamically changed. These figures show the 2D-FASE method (effective TE (TE eff ) = 40 ms, echo interval (ETS) = 5 ms, number of shots = 1, slice thickness (ST) = 40 mm, number of slices (NS) = 1, number of added images (NAQ) = 1, matrix size = 256 × 256, FOV = 40 × 40 cm, actual scan time = about 500 ms), and phase encode direction = vertical direction of the figure (body axis direction). The blood flow as the target entity in this image is the descending aorta. In the figure, the delay time T DL Respectively, T in (a) DL = 300 msec, (b) T DL = 400 msec, (c) T DL = 500 msec, (d) T DL = 600 msec, (e) T DL = 700 msec.
[0060]
When these cine display images are visually observed, the echo signal from the aortic flow appears most strongly in the MRA image in FIG. In the case of the MRA images shown in (a) to (d) of the figure, the range in which the aortic flow is reflected is limited to a part or a short range as compared with (e), and the blood flow accompanying pulsation is reduced. Due to factors such as low speed, the intensity of the echo signal is relatively low and is close to the flow void phenomenon. That is, when obtaining an MRA image of the aortic flow in the lung field, in this experiment, the state shown in FIG. DL = 700 msec is optimal. As a result, the synchronization timing of the electrocardiogram synchronization is determined by the delay time T DL It turns out that the time is 700 msec later.
[0061]
Therefore, the operator can thus delay time T DL From the plurality of MRA images picked up dynamically, that is, the optimum delay time T DL Is determined by visual determination, and processing for reflecting this delay time parameter in the subsequent imaging scan is performed.
[0062]
Furthermore, in the ECG-prep scan described above, the phase encoding direction is intentionally set to a direction (body axis direction) along the traveling direction of the aortic flow. As a result, compared with the case where the phase encoding direction is set to any other direction, it is possible to capture more clearly without missing information on the traveling direction (direction) of the aortic flow, and the rendering ability is excellent. It becomes a thing.
[0063]
Next, the measurement dynamic scan operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. Using the image data obtained by this scan, the T1 relaxation time is calculated (measured) after the scan.
[0064]
The host computer 6 executes a predetermined main program (not shown), and executes the process shown in FIG. 6 while corresponding to the operation information from the input device 13.
[0065]
In detail, the host computer 6 firstly determines the optimum delay time T determined by the operator through the ECG-prep scan described above. DL Is input via the input device 13, for example (step S20). Next, the host computer 6 scans the scanning conditions (phase encoding direction, image size, number of scans, waiting time between scans, type of pulse sequence according to the scan site, etc.) designated by the operator from the input device 13 and the image processing method. (Addition processing or maximum value projection (MIP) processing, etc. In the case of addition processing, simple addition, addition averaging processing, weighted addition processing, etc.) is input, and delay time T DL Is processed into control data, and the control data is output to the sequencer 5 and the arithmetic unit 10 (step S21).
[0066]
Next, the host computer 6 automatically determines the type of physical quantity used in T1 (T2) measurement described later by a method of referring to a table, for example, according to the type of pulse sequence (step S21A). This physical quantity is a physical quantity that is changed for each shot when the image data necessary for the measurement of T1 time or T2 time is collected multiple times for each shot. Depending on the type of the pulse sequence, the inversion time TI, There are an echo time TEeff, a repetition time TR, an echo interval ETS, and the like. Note that the physical quantity may be determined interactively with the operator.
[0067]
Next, a plurality of default values are read from the memory as the determined physical quantity values (step S21B). For example, if the inversion time TI is determined as a physical quantity, TI = t1, t2,..., T5 (t1 <t2 <,..., <T5). Next, the host computer 6 inquires of the operator whether the default value is acceptable, and accepts the value when the operator manually sets (or selects) another value (steps S21C, 21D). Thereby, the type and value of the physical quantity for T1, T2 measurement are set.
[0068]
Next, when the host computer 6 can determine that there is a notification of completion of preparation before scanning (step S22), it outputs a breath holding start command to the sound generator 14 in step S23 (step S23). As a result, the voice generator 14 issues a voice message such as “please hold your breath” in the same way as in the ECG-prep scan, so that the patient who hears it stops breathing (see FIG. 8). .
[0069]
Thereafter, the host computer 6 instructs the sequencer 5 to start a dynamic scan for measurement (step S24 and FIG. 7). This command includes information on the physical quantities for T1, T2 measurement set in steps S21A to S21D.
[0070]
When the sequencer 5 receives a measurement dynamic scan start command (FIG. 7; step S24-1), the sequencer 5 starts reading the ECG signal (step S24-2), and the peak value of the R wave (reference waveform) in the ECG signal. Is determined from the ECG trigger signal synchronized with the peak value (step S24-3). Here, the reason for waiting for the appearance of the R wave n times (for example, twice) is to estimate the time when the shift to breath holding is surely made. When a predetermined n-th R wave appears, the set delay time T DL Only waiting processing is performed (step S24-4). This delay time T DL As described above, the ECG-prep scan is optimized to a value that has the highest echo signal intensity when imaging a blood flow or tissue of interest, and has excellent entity rendering capability.
[0071]
This optimum delay time T DL The sequencer 5 executes the measurement dynamic scan (step S24-5), assuming that the time at which elapses is the optimum ECG synchronization timing. Specifically, the transmitter 8T and the gradient magnetic field power source 4 are driven according to the pulse sequence information that has already been stored, and for example, the first scan based on the pulse sequence of the two-dimensional FASE method using inversion pulses is performed. 8 is executed under the electrocardiographic synchronization method (the phase encoding direction gradient magnetic field is not shown in the figure).
[0072]
According to the pulse sequence of FIG. 8, a 180 ° RF pulse is first applied as an inversion pulse by slice selection, and the nuclear spin in the selected slice of the subject is inverted in the −z′-axis direction. After that, during the inversion time TI = t1, after the T1 relaxation, the 90 ° RF pulse is selectively applied as a slice as an excitation pulse. As a result, the spin is flipped to the x′-y ′ plane, and a predetermined number of echo signals are collected by the echo collection pulse train by the subsequent refocus pulse.
[0073]
At this time, as shown in FIG. 9, the phase encoding direction PE is made to substantially coincide with the designated direction, for example, the direction of blood flow (artery AR or vein VE). Further, the echo interval in this pulse sequence is set to a short value of about 5 msec.
[0074]
As a result, echo signals are collected from a two-dimensional imaging region set in the thoracoabdominal region, for example, with a scan time of about 600 msec under the first inversion time TI = t1.
[0075]
In this embodiment, this inversion time TI is used as a measurement parameter for the T1 relaxation time described later, and as will be described subsequently, a plurality of scans are dynamically executed by changing the length of the inversion time TI. Is done.
[0076]
When the first measurement dynamic scan is completed, the sequencer 5 determines whether or not the final measurement dynamic scan is completed (FIG. 7; step S24-6), and this determination is NO (the final scan has been completed). In the case of (not), while monitoring the ECG signal, for example, two R heartbeats (2R-R) from the R wave used for the dynamic scan for measurement, for example, are waited until a shorter set period elapses (step S24-7). ). That is, this standby period becomes the repetition time TR.
[0077]
Thus, for example, after waiting for a period corresponding to 2R-R, for example, when the third R wave appears (step S24-7, YES), the sequencer 5 returns the process to step S24-4 described above. As a result, the specified delay time T from the ECG trigger signal synchronized with the third R wave peak value is obtained. DL The next inversion time TI = t 2 (> T 1 Accordingly, the second measurement dynamic scan is executed in the same manner as described above, and echo signals are collected from the two-dimensional imaging region (steps S24-4 and S5). Similarly, the final inversion time TI = t n (> Tn-1, ...,> t 2 > T 1 : For example, echo signals are collected up to n = 5).
[0078]
Inversion time TI = t n When the final measurement dynamic scan in step S24 ends, the determination in step S24-6 becomes YES, and a scan completion notification is output from the sequencer 5 to the host computer 6 (step S24-8). As a result, the processing is returned to the host computer 6.
[0079]
Upon receiving the scan completion notification from the sequencer 5 (step S25), the host computer 6 outputs a breath holding release command to the voice generator 16 (step S26). Therefore, the voice generator 16 issues a voice message such as “It is fine to breathe” to the patient, and the breath holding period ends (see FIG. 8).
[0080]
In this way, as schematically shown in FIG. 8, the measurement dynamic scan based on the electrocardiographic synchronization method is performed n times (for example, every 2R-R based on the 2D-FASE method using inversion pulses). For example 5 times).
[0081]
The eco-signal generated from the patient P is received by the RF coil 7 and sent to the receiver 8R for each collection. The receiver 8R performs various preprocessing on the echo signal and converts it into a digital quantity. The digital amount of echo data is sent to the arithmetic unit 10 through the sequencer 5 and is arranged in a two-dimensional k-space formed in the memory. Since the half Fourier method is employed, k-space data not collected is obtained by calculation, and echo data is arranged in the entire k-space. Thereafter, two-dimensional Fourier transform is executed for each k space, and echo data is converted into real space image data. The tomographic image data is stored in the storage unit 11 and displayed on the display unit 12 as necessary.
[0082]
The image data collected by the measurement dynamic scan as described above forms a plurality of two-dimensional images obtained by dynamically capturing the same slice of the scan site as schematically shown in FIG. Therefore, after the dynamic scan for measurement, the arithmetic unit 10 uses, as an example, a process for measuring the relaxation time T1 or T2 using this image data and a process for reflecting the measurement result in the imaging scan, based on FIG. Do it.
[0083]
In FIG. 10, the arithmetic unit 10 first displays a representative image of a plurality of (for example, five) two-dimensional images collected by the dynamic scan for measurement on the display 12 (step S31). . The representative image may be the oldest first collected image over time, or an appropriate image may be selected while scrolling.
[0084]
Next, the arithmetic unit 10 displays the representative image I REP An ROI is set for the upper lesion (step S32). For example, as shown in FIG. 9, this ROI is set so as to be contained within the aneurysm as a lesion. Thereby, the contamination from parts other than an aneurysm is prevented as much as possible. Next, it is visually confirmed on the screen whether or not the position and size of this ROI are satisfactory (step S33).
[0085]
Thereafter, the arithmetic unit 10 adds the signal value of the pixel position, for example, for the pixels that fall within the set ROI, and calculates the average value of the signal values as the entire ROI (step S34). This average value calculation is repeated with respect to the region corresponding to the above-mentioned ROI with respect to all the plural (for example, five) two-dimensional images (step S35). Thereby, an average value of a plurality (for example, five) of signal values corresponding to the number of images is obtained.
[0086]
Next, the arithmetic unit 10 obtains the longitudinal relaxation time T1 or the lateral relaxation time T2 by logarithmic calculation using the average value of the plurality of calculated signal values (step S36). In the first embodiment, since a plurality of two-dimensional images having different inversion times TI are obtained, the longitudinal relaxation time T1 is calculated. Specifically, as shown in FIG. 11, when the average value of the signal values is S, the inversion time TI is plotted on the horizontal axis, and lnS (ln is a natural logarithm) is plotted on the vertical axis. The slope represents the value for T1 time.
[0087]
When the relaxation time T1 or T2 is obtained in this way, this time value is passed to the host computer 6. The host computer 6 appropriately adjusts the imaging parameters (inversion time TI, repetition time TR, etc.) executed in the imaging scan according to the obtained relaxation time T1 or T2, and obtains a T1-weighted image or a T2-weighted image. (Step S37). Then, the host computer 6 determines whether or not to continue the imaging scan from the operation information or the like, and if it is determined that such a scan is to be performed, instructs the sequencer 5 to perform an imaging scan using the updated imaging parameters ( Steps S38 and S39).
[0088]
Thus, as an example, imaging is performed with the same pulse sequence (two-dimensional FASE method pulse train using an inversion pulse based on the electrocardiogram synchronization method) used in the measurement dynamic scan, and an image of the lesion is obtained. .
[0089]
According to the present embodiment, as described above, the longitudinal relaxation time T1 of a vascular disease can be measured easily (that is, simply and in a short time) using image data obtained by one measurement dynamic scan. Can do. For this reason, by observing the degree of the measured T1 time value, it is possible to easily grasp the stage of the degree of bleeding of a vascular disease that changes its properties depending on the time, such as a thrombus, and can be used for diagnosis. .
[0090]
Further, based on the measurement result of the T1 time value, an imaging scan of the T1-weighted image can be performed on the lesion with the optimal imaging parameter. For this reason, for example, the contrast between the tumor portion and the surrounding bleeding portion is different, and the boundary between the two can be more clearly differentiated and depicted. As a result, various information useful for diagnosis can be obtained, such as the size and spread of the tumor can be clearly determined.
[0091]
Further, since the physical quantity (inversion time TI in this embodiment) necessary for the measurement of the T1 time is set automatically or in an interactive form with the operator, as represented by steps S21A to S21D in FIG. It is possible to provide a device that is easy to use and easy to use.
[0092]
Furthermore, when the T1 time is measured as described above and a T1-weighted image is scanned based on the measurement result as necessary, an electrocardiographic synchronization method based on an optimal synchronization timing (delay time) is assumed. For this reason, it is possible to set in advance the optimal synchronization timing for the depiction of blood flow in accordance with the pulsation of the heart, thereby reliably capturing the blood flow and obtaining clearer image data of the vascular disease site. Can be used for measurement. For this reason, more accurate and stable T1 measurement can be performed, and the T1 enhancement degree of subsequent imaging can be further ensured.
[0093]
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The MRI apparatus of this embodiment measures the lateral relaxation time T2 as in the first embodiment, and can capture a T2-weighted image according to the measurement result. In this embodiment as well, the ECG synchronization timing is determined using ECG-prep scanning. For this reason, as shown in FIG. 2 described above, T2 time measurement and imaging are performed in the order of ECG-prep scan, measurement dynamic scan, and imaging scan.
[0094]
The hardware configuration of the present embodiment is the same as or equivalent to that described in the first embodiment. The ECG-prep scan, the measurement dynamic scan, and the imaging scan have the same processing flow as that of the first embodiment. However, in this embodiment, since the lateral relaxation time T2 is measured, the variable parameter required for this measurement is set to the effective echo time TE. eff (In the first embodiment, this takes the inversion time TI).
[0095]
After the same ECG-prep scan as described above, the host computer 6 and the sequencer 5 command the measurement dynamic scan using the pulse sequence shown in FIG. 12 (see FIG. 6, step 24 and FIG. 7).
[0096]
This pulse sequence is performed based on the electrocardiographic synchronization method, and the synchronization timing, that is, the delay time T from the R wave of the ECG signal. DL Is a value determined by the ECG-prep scan. As an example, the type of the pulse sequence is a pulse train based on the two-dimensional FASE method.
[0097]
In the dynamic scan for measurement, this pulse sequence is activated a plurality of times every 2R-R, and the effective echo time TE is eff Is changed from t1 to tn. For example, t1 <t2 <t3 ... <tn. Effective echo time TE eff Is a period from the time of RF excitation to the central time of collecting echo signals arranged at the position of phase encoding amount = 0 in k-space. For this reason, the effective echo time TE eff Can be varied by adjusting the number of echoes. Therefore, after the measurement dynamic scan is completed, image data of a plurality of (for example, five) two-dimensional images obtained by dynamically imaging the same slice of the scan region is generated.
[0098]
Therefore, the arithmetic unit 10 measures the time T2 using the ROI in the same manner as the processing in FIG. 10 described above. In this measurement, the transverse relaxation time T2 is obtained by logarithmic calculation using an average value obtained by averaging signal values in the ROI for each image. Specifically, as shown in FIG. 13, when the average value of the signal values is S, the horizontal axis represents the effective echo time TE. eff When lnS (ln is a natural logarithm) is plotted on the vertical axis, the slope of the straight line represents the value of T2 time.
[0099]
When the relaxation time T2 is obtained in this way, this time value is passed to the host computer 6. The host computer 6 performs imaging parameters (effective echo time TE) to be executed in the imaging scan. eff , Repetition time TR, etc.) is appropriately adjusted in accordance with the obtained value of relaxation time T2, so that a T2-weighted image is obtained. If the host computer 6 determines that an imaging scan is to be performed, the host computer 6 instructs the sequencer 5 to perform an imaging scan using the updated imaging parameters.
[0100]
Thereby, as an example, imaging is performed with the same pulse sequence as that used in the dynamic scan for measurement (a pulse train of a two-dimensional FASE method employing an electrocardiogram synchronization method), and an image of a lesion is obtained.
[0101]
Therefore, the same effect as that obtained in the first embodiment can be obtained for the lateral relaxation time T2. Furthermore, in combination with the first embodiment, it is possible to easily measure either the T1 time or the T2 time. By designing in such a manner, depending on the type of vascular disease, either T1 time or T2 time can be quickly selected and measured on the spot, and an enhanced image reflecting the measurement result is easily provided. Will be able to. As a result, the MRI apparatus can be multi-functional and its versatility can be improved.
[0102]
In the second embodiment, the effective echo time TE eff The image data of T2 time measurement is collected by performing a dynamic scan while changing the effective echo time TE. eff Instead of this, an echo interval ETS (Echo Train Spacing) may be taken as a measurement parameter, and the echo interval ETS may be dynamically changed to collect data. In this case, the horizontal axis of FIG. 13 is represented by the echo interval ETS.
[0103]
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment shows an example in which the vertical relaxation time T1 is measured and a T1-weighted image is obtained, as in the first embodiment.
[0104]
However, the main difference from the first embodiment is that the electrocardiographic synchronization method is not used for the dynamic scan for measurement as shown in FIG. The pulse sequence of this scan is a pulse train based on the two-dimensional FASE method using an inversion pulse, as in the first embodiment. In this scan, with the repetition time TR of the shot (RF excitation) set to an arbitrary value, the inversion time TI is changed for each shot, and a plurality of images corresponding to the number of shots from the inversion time TI = t1 to tn. Get the data.
[0105]
Subsequent measurement processing and imaging scan are performed in the same manner as in the first embodiment. Thus, T1 time measurement not based on the electrocardiogram synchronization method is possible, and measurement is diversified.
[0106]
In the third embodiment, the repetition time TR itself may be used as a measurement parameter, and the measurement dynamic scan may be similarly performed by changing the repetition time TR to measure and image T1.
[0107]
Note that the types of pulse sequences that can be used in the first to third embodiments described above are not limited to pulse trains based on the FASE method, and may be one-shot two-dimensional scans, which are ultra-high speed scan methods. An EPI (echo planar imaging) method, a hybrid EPI method (GRASE method), or the like may be used.
[0108]
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment shows an example in which a lateral relaxation time T2 is measured to obtain a T2-weighted image, as in the second embodiment.
[0109]
However, the main difference from the second embodiment is that, as shown in FIG. 15, the electrocardiographic synchronization method is not used for the measurement dynamic scan, while the two-dimensional scan EPI method is used as the scan pulse sequence. is there. In this scan, the effective echo time TE is set with the repetition time TR of the shot (RF excitation) set to an arbitrary value. eff For each shot, change TE eff = A plurality of pieces of image data corresponding to the number of shots from t1 to tn are obtained.
[0110]
Subsequent measurement processing and imaging scan are performed in the same manner as in the second embodiment. In this way, T2 time measurement not based on the electrocardiogram synchronization method is possible, and measurement is diversified.
[0111]
In the fourth embodiment, the echo interval ETS may be taken as a measurement parameter, and the dynamic scan for measurement may be similarly performed by changing the echo interval ETS, and the measurement and imaging for T2 time may be performed.
[0112]
In addition, the type of pulse sequence that can be used in this embodiment is not limited to the pulse train based on the EPI method, and may be a one-shot two-dimensional scan, such as a hybrid EPI method (GRASE method). .
[0113]
Furthermore, as a scanning method for classifying in the order of echo data collection of the pulse sequence employed in each of the above-described embodiments, even in the case of line scan (linear order data collection order), spurious scan (spiral order data collection order) It may be.
[0114]
Furthermore, in each of the above-described embodiments, only the T1 time and T2 time measurement functions are mounted, and the imaging scan is a conventional single scan (that is, an imaging scan that is not linked to the measurement function is performed). An apparatus can also be provided.
[0115]
The description of the embodiment is as described above, but the present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and those skilled in the art can appropriately change the configuration without departing from the gist described in the claims. These can be modified, and their configurations are also included in the present invention.
[0116]
【The invention's effect】
As explained above, the present invention MRI equipment According to the method, it is possible to easily and quickly measure the T1 time and T2 time of a lesion part associated with bleeding, thrombus, etc. without administering a contrast medium, and estimate the progress of the disease state of the lesion part from the measurement result. Thus, it is possible to provide a diagnostic function associated with a vascular disease, which is not present in the past.
[0117]
In addition, according to the MRI apparatus of the present invention, a T1-weighted image or a T2-weighted image of a lesion such as a tumor that accurately reflects the above measurement result can be obtained. Can be distinguished and contrasted. This makes it possible to provide useful diagnostic information such that the boundary between the two becomes clear and the true spread of the lesion can be reliably grasped.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of an MRI apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining temporal relationships of an ECG-prep scan, a dynamic scan for measurement, and an imaging scan in the embodiment.
FIG. 3 is a schematic flowchart illustrating an ECG-prep scan procedure executed by a host computer.
FIG. 4 is a timing chart showing an example of an ECG-prep scan.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a lung field MRA image obtained by ECG-prep scan when the delay time is dynamically changed.
FIG. 6 is a schematic flowchart showing an example of control of a measurement dynamic scan executed by a host computer.
FIG. 7 is a schematic flowchart showing an example of control of measurement dynamic scan executed by the sequencer.
FIG. 8 is a rough timing chart of a measurement dynamic scan based on an electrocardiogram synchronization method according to the first embodiment;
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a plurality of slice images obtained by a measurement dynamic scan.
FIG. 10 is a flowchart showing an outline of processing related to T1 (T2) measurement and subsequent imaging scan commands;
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the principle of T1 measurement.
FIG. 12 is a rough timing chart of a dynamic scan for measurement based on an electrocardiogram synchronization method according to the second embodiment.
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the principle of T2 measurement.
FIG. 14 is a rough timing chart of a dynamic scan for measurement in the third embodiment.
FIG. 15 is a rough timing chart of a dynamic scan for measurement in the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Magnet
2 Static magnetic field power supply
3 Gradient magnetic field coil unit
4 Gradient magnetic field power supply
5 Sequencer
6 Host computer
7 RF coil
8T transmitter
8R receiver
10 Arithmetic unit
11 Storage unit
12 Display
13 Input device
17 ECG sensor
18 ECG units

Claims (13)

被検体のスキャン部位の同一スライスについてパルスシーケンスに基づく計測用スキャンを前記被検体の心時相を表す信号の参照波に同期して複数心拍毎に実行することを複数回繰り返し、繰り返しの際にスピンの挙動に関わる物理量の値を変更して複数フレームの画像データを収集する収集手段と、この複数フレームの画像データから前記スピンの緩和時間を自動的に計測する計測手段とを備えたことを特徴とするMRI装置。For the same slice of the scan region of the subject, the measurement scan based on the pulse sequence is repeated a plurality of times in synchronization with the reference wave of the signal representing the cardiac time phase of the subject. And collecting means for collecting image data of a plurality of frames by changing the value of a physical quantity related to the behavior of the spin, and a measuring means for automatically measuring the relaxation time of the spin from the image data of the plurality of frames. An MRI apparatus characterized by 請求項1記載のMRI装置において、
前記計測手段により計測された緩和時間に基づき前記スキャン部位の撮像を行う撮像手段を備えたことを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to claim 1,
An MRI apparatus comprising imaging means for imaging the scan region based on the relaxation time measured by the measuring means.
請求項1又は2記載のMRI装置において、
前記緩和時間は縦緩和時間T1又は横緩和時間T2であることを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to claim 1 or 2,
The MRI apparatus, wherein the relaxation time is a longitudinal relaxation time T1 or a lateral relaxation time T2.
請求項1又は2記載のMRI装置において、
前記パルスシーケンスは、FASE(Fast Asymmetric SE)法又はEPI(エコープラナーイメージング)法を含むシングルショットタイプのパルス列であることを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to claim 1 or 2,
The MRI apparatus, wherein the pulse sequence is a single shot type pulse train including a FASE (Fast Asymmetric SE) method or an EPI (Echo Planar Imaging) method.
請求項4記載のMRI装置において、
前記パルスシーケンスはインバージョンパルスを用いたパルスシーケンスであり、前記物理量は前記インバージョンパルスによる反転時間TIであり、且つ前記緩和時間は縦緩和時間T1であることを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to claim 4, wherein
The MRI apparatus, wherein the pulse sequence is a pulse sequence using an inversion pulse, the physical quantity is an inversion time TI due to the inversion pulse, and the relaxation time is a longitudinal relaxation time T1.
請求項4記載のMRI装置において、
前記物理量は実効エコー時間TEeffであり、且つ前記緩和時間は縦緩和時間T2であることを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to claim 4, wherein
The MRI apparatus, wherein the physical quantity is an effective echo time TEeff, and the relaxation time is a longitudinal relaxation time T2.
請求項4記載のMRI装置において、
前記物理量はエコー間隔ETSであり、且つ前記緩和時間は縦緩和時間T2であることを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to claim 4, wherein
The MRI apparatus, wherein the physical quantity is an echo interval ETS, and the relaxation time is a longitudinal relaxation time T2.
請求項4記載のMRI装置において、
前記物理量は繰返し時間TRであり、且つ前記緩和時間は縦緩和時間T1であることを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to claim 4, wherein
The MRI apparatus, wherein the physical quantity is a repetition time TR, and the relaxation time is a longitudinal relaxation time T1.
請求項4記載のMRI装置において、
前記収集手段は、前記被検体の心時相を表す信号を検出する時相検出手段と、この時相検出手段により検出された信号の中の参照波に対する同期タイミングを前記スキャン部位の対象が最適に描出される値に決めるタイミング決定手段と、このタイミング決定手段により決定された同期タイミングで前記計測用スキャンを実行させる実行指令手段とを備えたことを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to claim 4, wherein
The collection means detects the signal representing the cardiac time phase of the subject, and the target of the scan region optimizes the synchronization timing for the reference wave in the signal detected by the time phase detection means. An MRI apparatus comprising: timing determination means for determining a value to be rendered in the image; and execution command means for executing the measurement scan at a synchronization timing determined by the timing determination means.
請求項9記載のMRI装置において、
前記心時相を表す信号はECG(心電図)信号であり、前記参照波はそのECG信号のR波であり、且つ、前記同期タイミングはそのR波からの遅延時間であることを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to claim 9, wherein
The signal representing the cardiac phase is an ECG (electrocardiogram) signal, the reference wave is an R wave of the ECG signal, and the synchronization timing is a delay time from the R wave. apparatus.
請求項1乃至10の何れか一項に記載のMRI装置において、
前記計測手段は、前記複数フレームの画像データの内の少なくとも1つのフレームの画像データを画像として表示する表示手段と、前記画像上の所望位置にROI(関心領域)を設定する設定手段と、前記複数フレームの画像データ夫々について前記ROIの位置に関連する画素の信号値を演算する信号値演算手段と、前記複数フレームの画像データ夫々に対して演算される前記信号値と当該複数フレームの画像データ夫々を収集するときに用いた前記物理量の値との対応関係から前記緩和時間を演算する緩和時間演算手段とを備えたことを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to any one of claims 1 to 10,
The measurement unit includes a display unit that displays image data of at least one frame of the image data of the plurality of frames as an image, a setting unit that sets a ROI (region of interest) at a desired position on the image, Signal value calculation means for calculating a pixel signal value related to the position of the ROI for each of the plurality of frames of image data, the signal value calculated for each of the plurality of frames of image data, and the plurality of frames of image data An MRI apparatus comprising relaxation time calculation means for calculating the relaxation time from a correspondence relationship with the value of the physical quantity used when collecting each.
請求項1乃至10の何れか一項に記載のMRI装置において、
前記収集手段は、前記物理量の種類及びその物理量の変化させる値の内の少なくとも一方をオペレータが事前に設定可能な物理量設定手段を備えることを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to any one of claims 1 to 10,
The MRI apparatus, wherein the collection means includes physical quantity setting means in which an operator can set in advance at least one of a type of the physical quantity and a value to change the physical quantity.
請求項1記載のMRI装置において、
前記参照波に対する同期タイミングを、事前に準備用スキャンを行って得た画像から最適値に定めるタイミング決定手段を備えたことを特徴とするMRI装置。
The MRI apparatus according to claim 1,
An MRI apparatus comprising timing determination means for determining an optimum value for a synchronization timing with respect to the reference wave from an image obtained by performing a preparatory scan in advance.
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