JP4434386B2

JP4434386B2 - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP4434386B2
Application number: JP32027399A
Authority: JP
Inventors: 由守葛西
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: JP2001137210A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴現象に基づいて被検体内部の画像を得るＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置に係り、とくに、ＭＲフルオロスコピーと呼ばれる、信号雑音比や空間分解能をある程度犠牲にしても時間分解能を重視する撮像法を実施可能なＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲ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エコー信号などのＭＲ信号から画像を再構成する撮像法である。このＭＲイメージングは、人体の解剖学的な断面図を非侵襲的に得る手法として極めて有効である。とくに、骨に覆われた脳などの中枢神経系の診断装置として広く活用されている。
【０００３】
その一方で、このＭＲイメージングは、Ｘ線透視像などに比べて、時間分解能に劣るという問題を有していた。この問題を克服するための１つとして、ＭＲフルオロスコピーと呼ばれる撮像法が提案されている（ＭＲフルオロスコピーは、リアルタイム撮像、連続撮像などとも呼ばれることがある）。
【０００４】
ＭＲフルオロスコピーは、例えば米国特許第４，８３０，０１２号に示す如く、パルスシーケンスの条件変更と再構成をＭＲデータ収集から独立して非同期で実行することを特徴とし、これにより、ｋ空間のデータ全体が更新されなくても、それまでの撮像対象の時間変化を反映した画像化が可能になっている。
【０００５】
ただし、このＭＲフルオロスコピーでは、パルスシーケンスの条件変更などに因り信号が大きく変化したり、傾斜磁場の変更に因って渦電流が発生したり、さらには撮像断面の変更に因るＴ１緩和の定常状態が乱されると、画像上に大きなアーチファクトが発生し、これにより画像の連続性が劣化する。また、時間分解能を優先する反面、どうしても空間分解能を犠牲にせざるを得ない。一方、臨床的な有効性の高いＴ２強調イメージングは励起間隔を長く設定する必要があるので、このＴ２強調イメージングをＭＲフルオロスコピーと組み合わせて実施することが困難であった。
【０００６】
そこで、この状況を打破すべく特開平７−２５５７０１号記載の撮像法が提案されている。この提案によれば、複数の撮影モードを有するＭＲＩ装置において、少なくとも、２つの撮影モード（撮影断面決定用の高速撮影モード（フルオロスコピーモードに相当）及び診断用の高画質撮影モード）間で、撮影モードを撮影条件の変更の有無に応じて切り換え可能にしている。具体的には、ユーザからの入力信号の途切れた状態を検出し、この検出時に、高速撮影モードに拠るフルオロスコピー画像と高画質撮影モードに拠る高空間分解能画像とを切り換えるものである。したがって、空間分解能の低いフルオロスコピー画像と診断用の高空間分解能画像とを併用することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平７−２５５７０１号記載の撮像法にあっては、フルオロスコピー画像から診断用の高空間分解能画像に切り換えるときに、ある時点から急激に、高空間分解能画像に代わってしまい、オペレータには言わば、別画像が提示されたかの如くの違和感を与えてしまう。つまり、オペレータからの入力の途切れ時に、フルオロスコピー画像で得た時間分解能の良さが一瞬にして失われ、高空間分解能画像に取って変わられてしまうことから、ユーザに与える違和感は無視できないものがあった。
【０００８】
また、オペレータからの入力が一時的には途切れた場合であっても、オペレータは未だ撮像断面の位置決め等について考慮している最中のこともある。このような場合、フルオロスコピー画像でせっかく得ていた時間分解能の高い画像が瞬時に無くなることから、かかる高い時間分解能を活かしきれないまま位置決め作業が途切れてしまうので、位置決め等の作業効率が低下することもあるという事態を招いていた。
【０００９】
さらに、この画像切換に因って、画像コントラストも変わってしまうという問題もあった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術が有する問題を改善するためになされたもので、フルオロスコピー画像を用いるときに、撮像パラメータの切換に因る画像アーチファクトを減らし、オペレータに与える画像切換時の違和感を排除し、且つ、位置決め等のフルオロスコピー画像を使用する作業の効率低下を防止することを、その目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るＭＲＩ装置は、ＭＲフルオロスコピーを実施可能な装置であり、オペレータからの操作情報入力が途切れた状態若しくはその操作情報の変化の少ない状態（以下、これを「準定常状態」と呼ぶ）を判断、この準定常状態においては、現在のフルオロスコピーモードの撮像パラメータを別のフルオロスコピーモードのそれに向けて徐々に自動変更していく。同時に、このようにフルオロスコピーモードを切り換えるときの画像コントラストは殆ど同じに維持される。
【００１２】
フルオロスコピーモードには、相対的に高時間分解能で且つ低空間分解能のフルオロスコピー画像を得る第１のフルオロスコピーモードと、相対的に高空間分解能又は高Ｓ／Ｎで且つ低時間分解能のフルオロスコピー画像を得る第２のフルオロスコピーモードとが含まれる。なお、このフルオロスコピーモードにおいて、時間分解能及び空間分解能を説明する「高、低」は、相対的大小関係を示すものであって、絶対的な値を意味するものではない。
【００１３】
上記「準定常状態」が実現されたときには、例えば、撮像したい断面の位置決め等の作業が完了したと認識しても大方の場合、問題はないので、時間分解能はそれほど重要視しなくても済む。そこで、準定常状態になると、撮像の時間分解能を徐々に低下させ、それとは反対に、それまで若干犠牲になっていた空間分解能及びＳＮ比（信号雑音比）を徐々に向上させることにしたものである。
【００１４】
この結果、準定常状態が得られたときの撮像パラメータの急変は確実に回避されるので、画像アーチファクトの発生が最小限に止められる。同時に、撮像パラメータが徐々に変更されつつ、現在のフルオロスコピーモードの画像（例えば高時間分解能画像）から別のフルオロスコピーモードの画像（例えば高空間分解能画像）へと画像状態が徐々に切り換えられ、その切換途中では、時間分解能と空間分解能とが適宜にバランスしつつ且つそのバランス割合が経時的に変化して、目的とする別のフルオロスコピーモードの画像に到達することから、この切換画像に対して、別画像を提示されているといった違和感をオペレータが抱くという事態も確実に排除される。
【００１５】
また、フルオロスコピー画像を使用した位置決め等の作業の効率低下を防止することができる。つまり、準定常状態が判断されて、現在撮像中である、第１のフルオロスコピーモードによる高時間分解能のフルオロスコピー画像から第２のフルオロスコピーモードによる高空間分解能のフルオロスコピー画像に自動的に切り換えられるときに、高時間分解能画像は暫くの間、徐々にその成分は薄らいでいくものの、残るので、その切換最中も高時間分解能な特質を有効に活用して位置決め等のために画像観察を行うことができる。
【００１６】
その一方で、撮像状況に応じて、それまで若干犠牲にされていたＳＮ比及び空間分解能が徐々に改善されるので、その改善途中で得られる画像情報も診断情報として活用できる。
【００１７】
これにより、ＭＲＩ装置の潜在的な性能を大幅に引き出すことができる。したがって、パルスシーケンスを切り替えることなく、例えば、ほぼ連続的に空間分解能を向上させ、ＭＲＩ装置の臨床的な有効性を一層高めるものとなる。
【００１８】
本発明のＭＲＩ装置では、第１のフルオロスコピーモードから第２のフルオロスコピーモードへの移行及びその逆の移行のみならず、第２のフルオロスコピーモードから、それらのモードとは異なる画像コントラストや空間分解能を持った別の臨床目的の撮像モード（例えば造影剤を用いた撮像のモード）に移行することもある。
【００１９】
本発明の具体的な構成は以下のように提供される。
【００２０】
本発明のＭＲＩ装置は、静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場パルス及び傾斜磁場パルスをパルスシーケンスに沿って印加して当該被検体内で発生するＭＲデータを収集する収集手段と、この収集データを画像に再構成する再構成手段と、前記データ収集及び前記再構成を相互に非同期で行ってＭＲフルオロスコピー画像を得るためのフルオロスコピーモードを含む撮像モードに拠り前記収集手段及び再構成手段の動作を制御する撮像制御手段とを備え、前記画像のパラメータをオペレータが変更可能な装置であり、前記オペレータの操作状態が準定常状態であるか否かを判断する判断手段と、この判断手段の判断結果に応じて前記フルオロスコピーモードの撮像パラメータを徐々に変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
例えば、前記判断手段は、前記画像の少なくとも一部の領域中の信号量の変化に基づき前記準定常状態か否かを判断する手段である。
【００２２】
また例えば、前記フルオロスコピーモードは、相対的に高時間分解能で且つ低空間分解能のフルオロスコピー画像を得る第１のフルオロスコピーモードと、相対的に高空間分解能又は高Ｓ／Ｎで且つ低時間分解能のフルオロスコピー画像を得る第２のフルオロスコピーモードとを含む。
【００２３】
この場合、前記パラメータ変更手段は、前記判断手段により前記準定常状態であると判断されたとき、前記第１のフルオロスコピーモードで得られる画像コントラストを保持した状態で当該第１のフルオロスコピーモードの撮像パラメータを徐々に変更して前記第２のフルオロスコピーモードの状態を創生する手段であってもよい。また、前記パラメータ変更手段は、前記判断手段により前記準定常状態ではないと判断されたとき、前記第２のフルオロスコピーモードで得られる画像コントラストを保持した状態で当該第２のフルオロスコピーモードの撮像パラメータを前記第１のフルオロスコピーモードに向けて徐々に変更する手段であってもよい。さらに、前記パラメータ変更手段は、前記判断手段により前記準定常状態ではないと判断されたとき、少なくとも画像コントラスト及び空間分解能が前記第１、第２のフルオロスコピーモードとは異なる別の臨床目的の撮像モードに前記第２のフルオロスコピーモードの撮像パラメータを変更する手段であってもよい。
【００２４】
さらに、好適には、前記オペレータが前記第１及び第２のフルオロスコピーモードにおける複数種の異なる画像パラメータを入力する入力手段を備えることができる。
【００２５】
また、前記パラメータ変更手段により前記第１のフルオロスコピーモードの撮像パラメータが徐々に変更されて前記第２のフルオロスコピーモードが創生される場合、前記収集手段は、前記第１のフルオロスコピーモードにおけるデータ収集パターンの少なくとも１／２以上の割合を含んだパターンで前記エコーデータをｋ空間に配置するデータ配置手段を有していてもよい。
【００２６】
また好適には、前記準定常状態への移行又はこの準定常状態からの脱出を判断するための信号変化の判断基準を前記判断手段に与える判断基準付与手段を備えることである。例えば、前記判断基準付与手段は、前記信号変化の判断基準として前記画像全体又は指定された関心領域における信号量の時間変化の単位時間当たりの積分量又は微分値を演算する演算手段を備える。
【００２７】
さらに、前記収集手段は、前記パルスシーケンスとして１回のＲＦ励起により複数のエコー信号を生成するパルスシーケンスを用いてデータ収集を行って、これら複数のエコー信号をｋ空間上の分担領域に夫々配置する手段であって、前記第１のフルオロスコピーモードでの前記データ収集をシングルショット撮像で行うとともに、前記第２のフルオロスコピーモードでの前記データ収集をマルチショット撮像で行う撮像手段を含んでいてもよい。
【００２８】
さらに、前記収集手段は、前記パルスシーケンスとして１回のＲＦ励起により複数のエコー信号を生成するパルスシーケンスを用いてデータ収集を行って、これら複数のエコー信号をｋ空間上の分担領域に夫々配置する手段であって、前記第１のフルオロスコピーモードでの前記データ収集を一定の位相エンコード方向のシングルショット撮像で行うとともに、前記第２のフルオロスコピーモードでの前記データ収集を複数の位相エンコード方向のシングルショット撮像で行う撮像手段を含んでいてもよい。
【００２９】
さらに例えば、前記パルスシーケンスは、２次元スキャンに拠るＦＥ（グラジェントエコー）法、ＦＦＥ（高速ＦＥ）法、ＳＥ（スピンエコー）法、ＦＳＥ（高速ＳＥ）法、ＦＡＳＥ（高速ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＳＥ）法、ＥＰＩ（エコープラナーイメージング）法を含むシーケンスの中の一つである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る１つの実施の形態を、図１〜図５参照して説明する。
【００３１】
この実施形態に係るＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置の概略構成を図１
に示す。
【００３２】
このＭＲＩ装置は、被検体としての患者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、患者Ｐに息止めを指令するための息止め指令部とを備えている。
【００３３】
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_０を発生させる。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。
【００３４】
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、Ｙ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、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。
【００３５】
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，Ｙ，Ｚ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_Ｓ、位相エンコード方向傾斜磁場Ｇ_Ｅ、および読出し方向（周波数エンコード方向）傾斜磁場Ｇ_Ｒの各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_０に重畳される。
【００３６】
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）を起こ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が受信したエコー信号などの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信号に応じたデジタル量のエコーデータ（原データ）を生成する。
【００３７】
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、および音声発生器１６を備える。
【００３８】
この内、ホスト計算機６は、記憶したソフトウエア手順により、装置全体の動作を統括する一方、シーケンサ５にパルスシーケンス情報を指令してスキャンを実行させ、且つ演算ユニット１０に画像再構成のためのタイミングなどの必要情報を指令する。これにより、パルスシーケンスの条件変更と画像再構成のタイミングがデータ収集から独立した非同期撮像であるＭＲフルオロスコピーと、それらを同期させた通常撮像とを、選択的に実行できるようになっている。
【００３９】
パルスシーケンスとしては、２次元スキャンに拠る、ＦＥ（グラジェントエコー）法、ＦＦＥ（高速ＦＥ）法、ＳＥ（スピンエコー）法、ＦＳＥ（高速ＳＥ）法、ＦＡＳＥ（高速ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＳＥ：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））法、ＥＰＩ（エコープラナーイメージング）法などに拠るパルス列が用いられる。
【００４０】
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信号のエコーデータ（デジタル量）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。
【００４１】
また、演算ユニット１０は、受信器８Ｒが出力したエコーデータ（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、その内部メモリ上の２次元のｋ空間（フーリエ空間または周波数空間とも呼ばれる）にエコーデータを配置し、このエコーデータをその各組毎に２次元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。演算ユニット１０はまた、必要に応じて、画像に関するデータの合成処理、差分演算処理などを行うことができる。
【００４２】
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。
【００４３】
表示器１２は、ＭＲフルオロスコピーのみならず通常の撮像において再構成された画像を表示する。また入力器１３を介して、オペレータが希望する撮像条件（撮像パラメータ）、パルスシーケンス、画像合成や差分演算に関する情報をホスト計算機６に入力できる。このため、入力器１３及び表示器１２によりユーザーインタフェースＵＩが形成されている。
【００４４】
とくに、本実施形態において、このユーザーインタフェースＵＩに与えられた機能は、ＭＲフルオロスコピーに対する撮像パラメータ、すなわち繰返し時間ＴＲ、エコー時間ＴＥ、フリップ角、ＦＯＶ（視野領域）、撮像部位などの情報を入力する機能、フルオロスコピー動画上にＲＯＩ（関心領域）を設定し、これを画面上で自在に移動させる機能、逐次加算処理を行うための加算回数入力の機能、高時間分解能である第１のフルオロスコピーモードにおける空間分解能（ＦＯＶ及びマトリクス）を指定する機能、及び準定常状態での空間分解能（ＦＯＶ及びマトリクス）を指定する機能が含まれる。
【００４５】
また、本実施形態において、撮像パラメータを詳細に指定する機能がユーザーインタフェースＵＩに与えられている。この指定機能には、準定常状態におけるＳＮ比／空間分解能の優先選択、準定常状態への移行を判断するためのオペレータ入力信号に対する判断条件、準定常状態からの脱出を判断するためのオペレータ入力信号に対する判断条件、かかる判断条件の指定法（信号変化の微分、２次微分、又は指定時間での積分）、複雑な撮像条件を設定するときのデフォルト設定、すなわち上記詳細な指定パラメータをデフォルト条件に戻すための指定、及び、準定常状態から脱出するときの脱出先の撮像法の選択（復帰を指定したとき、準定常状態に移行する前に指定していた、ユーザ指定の撮影キューの先頭を使用するか、フルオロスコピー撮像に戻るかの選択）が含まれる。
【００４６】
一方、本実施形態では、息止め法のスキャンが必要なときの息止め指令部の一要素として音声発生器１６を備える。この音声発生器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。
【００４７】
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、心電同期法によるスキャンを実行するときにシーケンサ５又はホスト計算機６により用いられる。これにより、心電同期法に拠る同期タイミングを適切に設定できる。
【００４８】
次に、図２〜５を参照して、本実施形態のＭＲＩ装置による撮像動作を説明する。
【００４９】
ホスト計算機６は、所定のメインプログラム（図示せず）を実行するに伴って、その過程において必要なタイミングで呼び出した図２〜３に示す処理を実行する。
【００５０】
図２は、ホスト計算機６が微小な一定時間毎に実行するタイマ割込みルーチンを示し、準定常状態か否かを判断する。「準定常状態」とは、本実施形態では、オペレータからの入力が途切れた又はこれに近い操作状態であって、撮像位置や撮像パラメータ等が変化又は殆ど変化せず、同一スライスをスキャンしている状態を言う。この準定常状態にあっては、通常、時間分解能はそれほど要求されない。従来の場合、この準定常状態においても、ＳＮ比や空間分解能は何ら変わらず、比較的低い状態に留め置かれていた。後述するが、本実施形態のフルオロスコピー撮像によれば、この準定常状態になると、時間分解能を相当程度維持しながらも、ＳＮ比や空間分解能も重視して徐々に上げるようにする。
【００５１】
ホスト計算機６は、一定タイミング毎に図２に処理ルーチンに入ると、最初に、準定常状態の判断開始が指令されているか否かを操作情報に基づき判断する（ステップＳ１）。この判断でＮＯの場合は、そのままメインプログラムに戻る。しかし、ＹＥＳの場合は、ステップＳ２に移行する。このステップでは、オペレータが画面上に指定したＲＯＩ内又は画像全体の信号量が時間積分され、この積分値が微分されてその時間変化量を求められ、この時間変化量が所定のしきい値に参照されて（例えば、時間変化量がしきい値以下のとき）、準定常状態であると判断される。すなわち、オペレータが入力器１３を介して操作するときの入力信号に基づき、準定常状態か否かが判断される（ステップＳ２，Ｓ３）。
【００５２】
この判断がＮＯ、すなわち準定常状態とは見なすことができず、未だオペレータが盛んに操作をしている場合、フラグＦ＝０を維持して、時間分解能を重視した（高時間分解能且つ低空間分解能）第１のフルオロスコピーモードを指令する（ステップＳ４）。反対に、オペレータ入力が途切れ又はほぼ途切れており、準定常状態であると見なすことができる操作状態の場合、ＹＥＳの判断となって、フラグＦ＝１にセットし、時間分解能を若干下げてもＳＮ比や空間分解能を少しずつ良くする（低時間分解能且つ高空間分解能）第２のフルオロスコピーモードを指令する（ステップＳ５）。
【００５３】
なお、このステップＳ２，Ｓ３における準定常状態の判断は、信号量の時間積分値の微分値（１次部分：速度項）で行う場合に限らず、その２次微分値（加速度項）、積分値そのもの、又は固定値を用いて行ってもよい。また、これらの演算値を弁別するしきい値必ずしも１個である必要は無く、第１及び第２のフルオロスコピーモード夫々に対して別々の値を設定してもよい。例えば、第１のフルオロスコピーモードの状態において信号量の時間積分値の微分値が所定のしきい値ｄ１以下になったときに第２にフルオロスコピーモードであると認識する一方、第２のフルオロスコピーモードの状態において信号量の時間積分値の微分値が所定のしきい値ｄ２（＞ｄ１）以上になったときに第２にフルオロスコピーモードであると認識する。かかる微分値がしきい値ｄ１、ｄ２の間の値であるときは、それまでのモードを維持させる。
【００５４】
以上のステップＳ１〜Ｓ５の処理は一定時間毎に常時繰り返されているので、その時点の操作状態を反映した第１又は第２のフルオロスコピーモードが自動的に更新設定される。
【００５５】
図３及び４は、ホスト計算機６が実行する、ＭＲフルオロスコピーによる撮像処理を示す。
【００５６】
この撮像処理に入ると、ホスト計算機６は入力器１３からの操作情報に基づき、第１のフルオロスコピーモード（高時間分解能モード）の撮像条件（パルスシーケンス、繰返し時間ＴＲ、フリップ角ＦＡなど）を設定し（ステップＳ１１）、次いで、第２のフルオロスコピーモード（高空間分解能モード）の撮像条件（パルスシーケンス、繰返し時間ＴＲ、フリップ角ＦＡなど）を設定する（ステップＳ１２）。なお、この第２のフルオロスコピーモードになると、時間が経過するにつれてＳＮ比や空間分解能が徐々に（連続的に）上げられるので、ステップＳ１２の設定処理では、そのＳＮ比及び／又は空間分解能の最大値を呈するパラメータを含む撮像条件が設定される。
【００５７】
次いで、ホスト計算機６は入力器１３からの操作情報に基づき、例えばＭＲ造影剤を患者に投与して行うスキャンに好適な３次元高分解能高コントラスト撮像の撮像条件を同様に設定する（ステップＳ１３）。そして、この３次元高分解能高コントラスト撮像のプリスキャンを実行して、これにより得た画像を記憶ユニット１１に格納しておく（ステップＳ１４）。なお、このステップＳ１３及びＳ１４の処理は省略することもできる。
【００５８】
次いで、ホスト計算機６は、シーケンサ５に第１、第２のフルオロスコピーモードのプリスキャンを夫々、同一コントラストで実行させ、このスキャン結果からその両方のフルオロスコピーモードの撮像条件（ＴＲ、ＦＡなど）を最適化させる（ステップＳ１５，Ｓ１６）。
【００５９】
この後、第２のフルオロスコピーモード下で実行する収集パターンの変更態様をＳＮ比及び空間分解能について設定する（ステップＳ１７）。以下、これを詳細に説明する。
【００６０】
（１）加算平均処理は経時的に旧いデータを捨てて逐次加算平均を演算する処理である。ここでは、第２のフルオロスコピーモードにおいて徐々に増加させる加算平均の加算回数又は新しいデータほど重み付けを高くする重み付け係数が設定される（ステップＳ１７α）。
【００６１】
例えば、加算回数は最大８回とし、その最大回数まで画像再構成毎に徐々に上げられる。
【００６２】
また、加算時にＳＮ比を極大にする重み付けとして、
【数１】
１２８マトリクス：２５６マトリクス＝２：１
にする重み付け加算が可能である。これは、簡単には、１２８マトリクスに対するノイズをδ、２５６マトリクスに対するノイズをζとし、それぞれの重み付けをα、１−αとすると、加算画像のノイズは、
【数２】

と例示できる。
【００６３】
（２）また、オペレータが指定（又は自動的に演算した）空間分解能を満たすまで、時間が経過するにつれて徐々に（又はほぼ連続的に）、与えられたパルスシーケンスの必要なパラメータを変更するパターンが設定される（ステップＳ１７β）。この変更速度は、ＣＰＭＧ（Ｃａｒｒ−Ｐｕｒｃｅｌｌ−Ｍｅｉｂｏｏｍ−Ｇｉｌｌ）、ＳＳＦＰ（ＳｅａｄｙＳｔａｔｅＦｒｅｅＰｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）、渦電流定常性などを満たす速度である。
【００６４】
（２．１）このパラメータとして、読出し傾斜磁場の強度がある。この磁場強度はデータ収集時間には直接的に影響しないため、画像のＳＮ比が既に十分確保されているときには、必ずしも、読出し傾斜磁場強度を逓増させる必要はない。反対に、ＳＮ比を幾分とも向上させんがために、読出し傾斜磁場強度を小さくすることはあり得る。
【００６５】
読出し傾斜磁場強度を徐々に変更するパターンは以下のように例示できる。例えば空間分解能が２倍まで上がる１２８から２５６まで読出し傾斜磁場強度を変更する場合、
【数３】

と逓増させる。この磁場強度の逓増の割合は、１２８＝１００％として、＋１２．５％、＋２５％、＋５０％、＋７５％、＋１００％となる。
【００６６】
また、この読出し傾斜磁場強度を
【数４】

のパターンで逓増させてもよい。このときの逓増割合は、１２８＝１００％として、＋６．２５％、＋１２．５％、＋１８．７５％、＋２５％、＋３４．４％、＋５０％、＋７５％、＋１００％となる。
【００６７】
このように読出し傾斜磁場の強度を徐々に変化させることで、渦電流などに起因した画像アーチファクトの発生を最小限に止めることができる。
【００６８】
（２．２）さらに、上記パラメータとして、位相エンコード方向又はスライスエンコード方向の空間分解能を向上させるデータ収集パターンがある。
【００６９】
これについては、位相エンコード方向又はスライスエンコードのステップ毎に信号の状態がリセットされるＦＥ法、ＦＦＥ法、ＳＥ法などのパルスシーケンスと、１回のＲＦ励起に対して複数のエコー信号を収拾できるＦＳＥ法、マルチショットＥＰＩ法などのマルチショット系の高速スキャンとでは区別して扱う。
【００７０】
（２．２．１）ＳＥ法などのパルスシーケンスに拠るスキャンの場合、位相エンコード方向には基本的に等質のデータ収集が行われる。この場合、位相エンコード方向のデータ収集順は、ｋ空間の中心からその両サイドに対称に徐々に増やしていくデータ収集パターンを採る。ＦＯＶを変化させないため、ステップは固定で、ステップ数を位相エンコード方向両外側に増やしていく。
【００７１】
例えば、最低空間分解能を１２８ステップに、最高空間分解能を２５６ステップに設定されている場合、位相エンコードステップに関するデータ収集パターンは、図４のようになる。このときの再構成の位相エンコード方向マトリクスサイズは、
【数５】

の順に時間とともに逓増していく。これにより、ｋ空間の位相エンコード方向の中心に位置する１２８ステップのエンコードデータは時間頻度が高い状態で収集される。したがって、信号量の全体的な変化を逐次反映した画像となる。
【００７２】
（２．２．２）ＦＳＥ法などに拠るスキャンの場合、ｋ空間上でのデータ収集順が櫛状になるため、位相エンコード方向収集順として、ＳＥ法などに適用する収集パターンは使用できない。このため、位相エンコード方向の空間分解能を向上させるには、シングルショットスキャンの高速性を用いる。つまり、高速モード、すなわち第１のフルオロスコピーモードにあっては、ＦＳＥ法、ＥＰＩ法などのパルスシーケンスをシングルショットで動作させる。
【００７３】
一方、ＦＳＥ法やＥＰＩ法に拠るシングルショット撮像の場合、位相エンコードの画像アーチファクトや空間分解能などに問題がある。例えばＦＳＥ法の場合、マトリクスサイズによっては１回のＲＦ励起に対するデータ収集時間が極めて長くなるため、ＣＳＦなどの水信号を除き、位相エンコード方向の画像分解能の低下を無視できない。つまり、準定常状態、すなわち第２のフルオロスコピーモードにおいて空間分解能を向上させるには実効性がない。そこで、第２のフルオロスコピーモードでは、同一の実効ＴＥ時間のパルスシーケンスを用い、ショット数を２，４，８，…と増加させ、データ収集時間を短縮させて空間分解能を徐々に上げる。
【００７４】
ＥＰＩ法の場合も同様に、シングルショットスキャンにおけるデータ収集時間が延長されると、磁場不均一性の影響に因る画像歪みが観測される。このため、ショット数を増やす。これにより、１回の励起パルスに対するデータ収集時間が短縮され、画像歪みが低減される。
【００７５】
一方、ショット間の時間差が大きくなると、血流や動きに因る影響も大きくなる。この点ではシングルショットスキャンが優れているため、例えばＳＰＥＥＤ（ＳｗａｐＰｈａｓｅＥｎｃｏｄｉｎｇＥｘｔｅｎｄｅｄＤａｔａ：例えば特願平１０−１４４８８３号（特開平１１−０４７１１５号）参照）法の如く、位相エンコード方向を順次変化させながら複数回収集したシングルショットでスキャンし、それらの再構成画像（原データではない）を互いに加算することで、画像全体の画質を向上させることができる。
【００７６】
（２．３）このようにステップＳ１７で実行される各種収集パターンの変更の優先順位は、デフォルト設定又はオペレータからの選択により指定できる。例えば、図５に示す如く、最初にＳＮ比を向上させるため、例えば８回を限度とした加算平均処理を行い、次いで、その加算平均されたデータをｋ空間の位相エンコード方向中心部に配置するとともに、これを含むより高空間分解能のデータを前述の如く収集配置する手法（Ａ）と、最初に空間分解能を向上させるべく前述した手法を用いて複数回スキャンし、その次に加算平均を採ってＳＮ比を上げる手法（Ｂ）と、本来的には位相エンコード方向の回転であるＳＰＥＥＤ法を適用した手法（Ｃ）の中から、アプリケーションにより、撮像対象や造影剤の種類に依存する適切な収集パターンの変更態様を選択できるようになっている。
【００７７】
なお、加算平均処理の加算回数、空間分解能に関わる収集パターンの変更態様などの情報は、ユーザ入力のプリセット値としてグループで格納し、用途に応じて直ちに呼び出せるようにしておいてもよい。
【００７８】
図３に戻って、ホスト計算機６は、このようにステップＳ１７にて、第２のフルオロスコピーモードにおける収集パターンの変更態様を設定した後、表示態様を設定する（ステップＳ１８）。ここでの画像の表示法には、ＦＯＶが一定の画像、つまりスタートから例えば５１２×５１２のマトリクスサイズをデータ補間により維持して同一サイズの画像として表示する手法と、スタートから空間分解能を一定に保ち、画像サイズそのものを時間経過と伴に徐々に大きくして表示する手法とが用意されており、切換可能になっている。前者の表示法により、例えばＧＩＦ（ＧｒａｐｈｉｃＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅＦｏｒｍａｔ）画像がデータの読み込み量に応じてその分解能が徐々に向上する状態を表示でき、また、後者の表示法により画像をズームアップできる。
【００７９】
このように準備ができると、ホスト計算機６は、シーケンサ５に第１のフルオロスコピーモード（高時間分解能モード）を指令する（ステップＳ１９）。これにより、従来と同様に、空間分解能よりも時間分解能を重視した高速スキャンが実行され、ほぼリアルタイムにフルオロスコピー画像が得られる。このため、オペレータは、表示器１２に表示されるフルオロスコピー画像を見ながら、撮像断面の位置を決めたり、その画像を観察することができる。オペレータがインターラプティブに撮像断面を変えると、その変えた断面位置のフルオロスコピー画像がほぼリアルタイムに収集・表示される。
【００８０】
ホスト計算機６は、かかる第１のフルオロスコピーモードを指令した後、前述した図２に処理により別途判断されているフラグＦの値を読み込み、Ｆ＝１か否か、すなわち準定常状態か否かを判断する（ステップＳ２０）。この判断でＮＯ（準定常状態ではない）が続く限り、第１のフルオロスコピーモードが維持される。したがって、オペレータが上述したリアルタイムでインターラプティブな撮像断面の位置決め及びその画像表示の作業に従事している場合、第１のフルオロスコピーモードが継続される。
【００８１】
しかし、オペレータが操作を完了若しくは中断させる、又は、殆ど途切れ途切れとなる操作を行うと、ステップＳ２０でＹＥＳ、すなわち準定常状態であると判断される。この場合、第２のフルオロスコピーモードが指令され、前述したステップＳ１７、Ｓ１８で設定した高空間分解能及び／又はＳＮ比のフルオロスコピー画像が収集される（ステップＳ２１）。この準定常状態では、前述したように、時間分解能を若干犠牲にしても良く、その分、空間分解能及び／又はＳＮ比を重視してもよい状態である。
【００８２】
そこで、この第２のフルオロスコピーモードの指令により得られるフルオスコピー画像の時間分解能は少しずつ低下し（しかし、各時刻で変化するが、相当程度の時間分解能を維持する）、且つ、その分、空間分解能及び／又はＳＮ比は徐々に上がっていく。最終的には、撮像パラメータの指定値で決まる空間分解能及び／又はＳＮ比まで徐々に上がる。
【００８３】
これにより、オペレータが入力を中断（完了）又は殆どしない状態になると、フルオロスコピー画像の画質は自動的に徐々に改善される。つまり、フルオロスコピー画像の時間分解能をある程度維持しつつ、且つ高画質になる。このため、時間分解能の維持に起因する精細な動きなどの機能情報、及び、高画質に起因する豊富な形態情報を共に提供でき、従来の単一モードのＭＲフルオロスコピーに比べて、著しく診断情報を増やすことができ、臨床的有用性も高められるとともに、装置のフルオロスコピーの高機能化を図ることができる。
【００８４】
また、準定常状態、すなわち第２のフルオロスコピーモードが指令されると、そのフルオロスコピー画像の空間分解能及び／又はＳＮ比は時間と伴に徐々に改善されていくので、急に画質の異なる画像を見せられるのとは異なり、オペレータが違和感を抱くことも殆ど無い。
【００８５】
オペレータがそのまま操作をしない又は殆どしない場合、後述のステップＳ２２の処理によって、かかる第２のフルオロスコピーモード下でのフルオロスコピーは継続される。このとき、画質の改善度は、時間分解能と空間分解能などとの均衡がはかられた一定限度で自動的に止められる。
【００８６】
しかし、例えば、オペレータが造影剤を投与して３次元高分解能高コントラストモードの撮像を行うとすると、オペレータ入力は再び頻繁になる。したがって、ステップＳ２２におけるフラグＦ＝０か否かの判断でＹＥＳ、すなわち準定常状態では無いと判断される。
【００８７】
この場合には、操作情報などから造影剤投与に伴う信号変化を観測するか否かを判断し（ステップＳ２３）、観測する場合、既に記憶している３Ｄ画像が在るか否かを判断する（ステップＳ２４）。いまの場合、前述したステップＳ１４に係るプリスキャンの３Ｄ画像が在るので、この記憶画像に基づいた位置などで造影剤投与に伴う信号変化を見る撮像を行なう（ステップＳ２５）。
【００８８】
一方、この信号変化を観測しない場合（ステップＳ２３、Ｓ２４で夫々ＮＯのとき）、前述と同様に第１のフルオロスコピーモードが指令される（ステップＳ２６）。この第１のフルオロスコピーモードに拠る高時間分解能な撮像に戻る場合もやはり、現在の画像データの所定割合（例えば１／８程度）を次フレームの画像に使用する。これにより、復帰時にも、画像表示の連続性が維持される。
【００８９】
このように得られる時間分解能及び空間分解能、ＳＮ比共に良好なＭＲフルオロスコピー画像を使って、１）心臓、膵臓などの個人差の在る複雑な形状を有する臓器に対し、断面設定の追従性を活かしたインターラプティブな断面設定、２）胃などの蠕動運動、嚥下、関節の屈伸などの動態観察、及び３）造影剤などの流入状態を監視し、所定条件を満たす場合に開始させる高時間分解能撮像を実施することができる。とくに、３）項の使用法は、動脈相での造影剤の浸潤速度が１０秒程度と短いことと相俟って、造影剤が高価であること、及び、造影剤の人体への副作用を最小限に止めるという観点から重要である。このため、本実施形態においても、かかる撮像開始タイミングが極めて精度良く設定される。
【００９０】
なお、本発明は上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に要旨に基づき、さらに種々の形態に変形可能なことは勿論である。
【００９１】
【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、操作パラメータの入力変化により撮像パラメータが徐々に変更されるので、ＭＲフルオロスコピーにおける時間分解能を殆ど犠牲にせずに、空間分解能及びＳＮ比を向上させたＭＲフルオロスコピー像を得ることができ、装置の性能を大幅にアップさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成の一例を示す概略ブロック図。
【図２】ホスト計算機によって実行される、準定常状態を判断するための処理ルーチンの一例を示す概略フローチャート。
【図３】ホスト計算機によって実行される、ＭＲフルオロスコピーのための処理ルーチンの一例を示す概略フローチャート。
【図４】位相エンコード方向の空間分解能を徐々に上げていくデータ収集パターンを説明する模式図。
【図５】デフォルト設定又はユーザ指定による空間分解能及びＳＮ比のアップのための優先処理の選択枝を説明する図。
【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ホスト計算機
７ＲＦ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
ＵＩユーザーインタフェース

Claims

静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場パルス及び傾斜磁場パルスをパルスシーケンスに沿って印加して当該被検体内で発生するＭＲデータを収集する収集手段と、この収集データを画像に再構成する再構成手段と、前記データ収集及び前記再構成を相互に非同期で行ってＭＲフルオロスコピー画像を得るためのフルオロスコピーモードを含む撮像モードに拠り前記収集手段及び再構成手段の動作を制御する撮像制御手段とを備え、前記画像のパラメータをオペレータが変更可能なＭＲＩ装置において、
前記オペレータの操作状態が準定常状態であるか否かを判断する判断手段と、この判断手段の判断結果に応じて前記フルオロスコピーモードの撮像パラメータを徐々に変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１記載のＭＲＩ装置において、
前記判断手段は、前記画像の少なくとも一部の領域中の信号量の変化に基づき前記準定常状態か否かを判断する手段であるＭＲＩ装置。
請求項１記載のＭＲＩ装置において、
前記フルオロスコピーモードは、相対的に高時間分解能で且つ低空間分解能のフルオロスコピー画像を得る第１のフルオロスコピーモードと、相対的に高空間分解能又は高Ｓ／Ｎで且つ低時間分解能のフルオロスコピー画像を得る第２のフルオロスコピーモードとを含むＭＲＩ装置。
請求項３記載のＭＲＩ装置において、
前記パラメータ変更手段は、前記判断手段により前記準定常状態であると判断されたとき、前記第１のフルオロスコピーモードで得られる画像コントラストを保持した状態で当該第１のフルオロスコピーモードの撮像パラメータを徐々に変更して前記第２のフルオロスコピーモードの状態を創生する手段であるＭＲＩ装置。
請求項３記載のＭＲＩ装置において、
前記パラメータ変更手段は、前記判断手段により前記準定常状態ではないと判断されたとき、前記第２のフルオロスコピーモードで得られる画像コントラストを保持した状態で当該第２のフルオロスコピーモードの撮像パラメータを前記第１のフルオロスコピーモードに向けて徐々に変更する手段であるＭＲＩ装置。
請求項３記載のＭＲＩ装置において、
前記パラメータ変更手段は、前記判断手段により前記準定常状態ではないと判断されたとき、少なくとも画像コントラスト及び空間分解能が前記第１、第２のフルオロスコピーモードとは異なる別の臨床目的の撮像モードに前記第２のフルオロスコピーモードの撮像パラメータを変更する手段であるＭＲＩ装置。
請求項３記載のＭＲＩ装置において、
前記オペレータが前記第１及び第２のフルオロスコピーモードにおける複数種の異なる画像パラメータを入力する入力手段を備えるＭＲＩ装置。
請求項４記載のＭＲＩ装置において、
前記パラメータ変更手段により前記第１のフルオロスコピーモードの撮像パラメータが徐々に変更されて前記第２のフルオロスコピーモードが創生される場合、前記収集手段は、前記第１のフルオロスコピーモードにおけるデータ収集パターンの少なくとも１／２以上の割合を含んだパターンで前記エコーデータをｋ空間に配置するデータ配置手段を有するＭＲＩ装置。
請求項３記載のＭＲＩ装置において、
前記準定常状態への移行又はこの準定常状態からの脱出を判断するための信号変化の判断基準を前記判断手段に与える判断基準付与手段を備えるＭＲＩ装置。
請求項９記載のＭＲＩ装置において、
前記判断基準付与手段は、前記信号変化の判断基準として前記画像全体又は指定された関心領域における信号量の時間変化の単位時間当たりの積分量又は微分値を演算する演算手段を備えるＭＲＩ装置。
請求項３記載のＭＲＩ装置において、
前記収集手段は、前記パルスシーケンスとして１回のＲＦ励起により複数のエコー信号を生成するパルスシーケンスを用いてデータ収集を行って、これら複数のエコー信号をｋ空間上の分担領域に夫々配置する手段であって、前記第１のフルオロスコピーモードでの前記データ収集をシングルショット撮像で行うとともに、前記第２のフルオロスコピーモードでの前記データ収集をマルチショット撮像で行う撮像手段を含むＭＲＩ装置。
請求項３記載のＭＲＩ装置において、
前記収集手段は、前記パルスシーケンスとして１回のＲＦ励起により複数のエコー信号を生成するパルスシーケンスを用いてデータ収集を行って、これら複数のエコー信号をｋ空間上の分担領域に夫々配置する手段であって、前記第１のフルオロスコピーモードでの前記データ収集を一定の位相エンコード方向のシングルショット撮像で行うとともに、前記第２のフルオロスコピーモードでの前記データ収集を複数の位相エンコード方向のシングルショット撮像で行う撮像手段を含むＭＲＩ装置。
請求項１乃至１２の何れか一項記載のＭＲＩ装置において、
前記パルスシーケンスは、２次元スキャンに拠るＦＥ（グラジェントエコー）法、ＦＦＥ（高速ＦＥ）法、ＳＥ（スピンエコー）法、ＦＳＥ（高速ＳＥ）法、ＦＡＳＥ（高速ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＳＥ）法、ＥＰＩ（エコープラナーイメージング）法を含むシーケンスの中の一つであるＭＲＩ装置。