JP4537542B2

JP4537542B2 - 磁気共鳴診断装置

Info

Publication number: JP4537542B2
Application number: JP2000200122A
Authority: JP
Inventors: 武城鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP2002017704A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物質の分子構造等の情報を取り出せる磁気共鳴スペクトルを複数の体積部分（以下、ボクセルという）ごとに取得するいわゆるマルチボクセルＭＲＳ対応の磁気共鳴診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴を利用して被検体から取り出す情報としては、プロトン密度画像やＴ１強調画像、Ｔ２強調画像等に代表される形態情報が主流である。
【０００３】
これに対して、ＭＲスペクトロスコピー（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）は、ある基準周波数からの共鳴周波数の隔たりをｐｐｍで表した磁気共鳴スペクトルを取得し、その磁気共鳴スペクトルから対象物質の分子構造、化学環境、濃度等の情報を得ることができるという例えば新陳代謝機能の診断に有効な方法である。例えば、脳のアミノ酸代謝、すなわち脳内の主要なエネルギー源であるグルコースが脳内に取り込まれた後、グルタミン酸等のアミノ酸が合成されるという代謝を診る場合、^１３Ｃ標識グルコースを利用し、^１３Ｃがグルタミン酸等のアミノ酸に取り込まれていく様子を追跡することが可能となる。このような代謝診断に有効な^１３Ｃや^３１Ｐは、プロトン（^１Ｈ）と比べると、感度が３桁以上の低く、従ってボクセルサイズを大きくしたマルチボクセル法、さらにそれに関心の高い部分だけを限局して励起する局所励起法や関心の低い部分を飽和させて信号が出ないようにするサチュレート法等を併用することが一般的である。
【０００４】
これら手法を効果的に使うには、局所励起領域やサチュレート領域を関心領域（ＲＯＩ）に対して適切に設定することが必要とされるが、この領域設定作業が非常に面倒であり、しばしば適切でない位置に適切でない大きさで設定してしまうことがある。つまり、マルチボクセル法では信号収集や信号処理はボクセル単位で行うものであるので、局所励起領域やサチュレート領域の設定も関心領域だけでなくボクセルにも考慮を払って設定しなければならない。例えば、関心領域を含んでいるボクセルが部分的に局所励起領域から外れてしまっている場合、そのボクセルからの信号が小さくなって、そのボクセルだけ極端にＳ／Ｎが低下してしまったり、またサチュレート領域を、関心領域を含んでいるボクセルに部分的に重なった状態で設定してしまっても、同様な現象が起こってしまう。
【０００５】
従って、局所励起領域やサチュレート領域を設定するにあたっては、関心領域だけでなく、それとボクセルとの位置関係を見極めながら、行う必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、マルチボクセルＭＲＳ対応の磁気共鳴診断装置において、局所励起領域やサチュレート領域の設定にかかる作業負担を軽減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高周波磁場により静磁場中の被検体の局所励起領域内の特定核種を励起するとともに、所定のサチュレーション領域から信号が出ないように飽和させておき、前記局所励起領域内の前記特定核種から発生する磁気共鳴信号を収集し、この磁気共鳴信号をマルチボクセルで処理することによりボクセルごとに前記特定核種に関する周波数スペクトルを得る磁気共鳴診断装置において、前記被検体に関する形態画像を表示する手段と、前記表示された形態画像上の任意の位置に任意の形状で関心領域を指定するための操作手段と、前記指定された関心領域を前記特定核種の化学シフトに応じて拡大する手段と、前記拡大された関心領域を包含するように前記局所励起領域を自動設定する手段と、前記設定された局所励起領域の外側に前記サチュレーション領域を自動設定する手段とを具備する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による装置を好ましい実施形態により説明する。
【０００９】
図１は、本発明の好ましい実施形態に係る磁気共鳴診断装置の構成を示すブロック図である。同図において、静磁場磁石１は、撮影領域内に静磁場を発生するもので、超電導又は常電動コイルを備えている。その内側には、静磁場の磁場強度の空間的な均一性を向上するために、シムコイル２が配置されている。さらに、シムコイル２の内側には、勾配磁場を発生する勾配コイル３が配置される。周知のとおり、勾配磁場は、静磁場と磁場の方向が同じであるが、磁場の強度が空間軸（直交３軸）に対し傾きを持つ磁場であり、この傾斜磁場を静磁場に重畳することで空間的な位置情報を位相及び周波数の形で磁気共鳴信号に付与することができる。さらに、この勾配コイル３の内側には、ＲＦコイル（高周波磁場コイル）４が配置される。このＲＦコイル４は、送信部７から供給される高周波電流を高周波磁場に変換するもので、一般的には可変同調であり、共鳴周波数の異なる様々な核種に対応することができるようになっている。この高周波磁場で励起された磁化のスピンは、励起が切られた後、核種に固有の時定数で初期状態に回復していく。この緩和過程において磁気共鳴信号が発生する。この磁気共鳴信号はＲＦコイル４を介して受信部９で受信される。受信部９は微弱な磁気共鳴信号を増幅し、また検波する。なお、ここではＲＦコイル４を送受信兼用として図示し、説明したが、送信専用コイルと受信専用コイルとに分けて装備させてもよい。受信部９で検波された磁気共鳴信号はデータ収集部１１を介してデータ処理部１５に送られる。データ処理部１５は、磁気共鳴信号を処理しては、ボクセルごとにスペクトルデータを生成する。シーケンス制御部１０は、マルチボクセルＭＲＳに応じたパルスシーケンスデータに従って高周波磁場印加、勾配磁場印加及びデータ収集が行われるように、勾配コイル電源５、送信部７、受信部９およびデータ収集部１１を制御する。
【００１０】
ここで、ＭＲＳでは、対象核種の低い感度を補償してある程度のＳ／Ｎを確保するために比較的大きなサイズでボクセルを設定する。また、関心の高い部分（関心領域；ＲＯＩ）だけを限局して励起する局所励起法や指定領域を飽和させて信号が出ないようにするサチュレート法が併用される。
【００１１】
領域設定部１２は、局所励起領域及びサチュレート領域の設定を支援する機能を特徴的に備えている。
図２には、領域設定部１２の動作手順を示している。まず、図３に示すように、当該被検体の関心領域を含む領域に関するプロトン密度画像、Ｔ１強調画像，Ｔ２強調画像等の形態画像がディスプレイ１４に表示される（Ｓ１）。そして、必要に応じて、操作者は、コンソール１３の例えばグラフィックユーザインタフェースの支援のもとで、形態画像に対するボクセルマトリクスの位置を調整する（Ｓ２）。
【００１２】
次に、図４に示すように、操作者はコンソール１３を介して当該表示された形態画像上に、関心領域ＲＯＩを指定する（Ｓ３）。操作者が行う作業としてはこのステップ３までである。それ以降の局所励起領域の設定、及びサチュレーション領域の設定は、操作者によらず、領域設定部１２により自動化されている。なお、従来では、操作者は、関心領域ＲＯＩの指定は行わず、局所励起領域の設定、及びサチュレーション領域の設定を手動で行っていた。
【００１３】
局所励起領域の手順としては、まず、図５に示すように、指定された関心領域ＲＯＩが、対象核種（^１３Ｃや^３１Ｐ等）の化学シフトに従って拡大される（Ｓ４）。拡大された関心領域は、指定された関心領域ＲＯＩと、対象核種（^１３Ｃや^３１Ｐ等）の化学シフトに従って変位された関心領域ＲＯＩ´との両方を含む領域を有する。
【００１４】
そして、図６に示すように、拡大された関心領域ＲＯＩを包含するように、矩形の局所励起領域Ｅが自動設定される（Ｓ５）。もちろん局所励起領域Ｅの内部が励起範囲である。ここでは、関心領域ＲＯＩに対する局所励起領域Ｅの設定方法について、ボクセル単位で局所励起領域Ｅを設定する方法と、ボクセルに依存しないで局所励起領域Ｅを設定する方法との２種類を提供しており、そのいずれを選択するかは操作者によるコンソール１３の操作により任意である。前者の方法では、図６に示すように、拡大された関心領域ＲＯＩが少なくとも部分的に重なるボクセルを抽出し、その抽出したボクセルの中の最外のボクセルの外輪郭に局所励起領域Ｅの外縁を一致させるもので、局所励起領域Ｅを最小サイズに設定され得る。一方、後者の方法では、図７に示すように、拡大された関心領域ＲＯＩが少なくとも部分的に重なるボクセルを抽出し、その抽出したボクセルの中の最外のボクセルの外輪郭から、所定又は操作者によるコンソール１３の操作により予め任意に設定された距離だけ拡大し、その拡大した輪郭に局所励起領域Ｅの外縁を一致させるもので、局所励起領域を最小サイズより任意の大きさだけ拡大することができる。また、後者の方法では、拡大距離をマイナス指定すれば、最外のボクセルの外輪郭から指定距離だけ縮小した輪郭に局所励起領域Ｅの外縁を一致させこともできる。
【００１５】
次に、図８に示すように、自動設定された局所励起領域Ｅを取り囲むように、複数、例えば４つの矩形のサチュレーション領域Ｓが自動設定される（Ｓ６）。
ここでも、局所励起領域Ｅの外縁にサチュレーション領域Ｓの内側の境界線を一致させるようにしてもよいし、局所励起領域Ｅの外縁から所定距離又は操作者によるコンソール１３の操作により予め任意に設定された距離だけ拡大又は縮小するようにしてもよい。なお、サチュレーション領域Ｓの厚さは、予め設定してある値を試用する方法や、ボクセルサイズ等に一定の値又は割合を加算（又は減算）又は乗算（又は除算）することにより求める方法等があり、いずれの方法を採用してもよいし、全方法を装備しておいて操作者により適宜選択するようにしてもよい。
【００１６】
また、上記作業、処理中に関心領域の大きさや形状が変更されたとき、その変更に応じて局所励起領域及びサチュレーション領域は自動的に再設定される。また、自動設定された局所励起領域やサチュレーション領域の大きさや形状を、操作者によるコンソール１３の操作により自由に変更することも可能である。例えば、局所励起領域内に脂肪組織等の不要な信号を出す組織が含まれていた場合には、自動設定後にマニュアル操作によりその組織をサチュレーション領域に含めるように変更できる。
【００１７】
このように本実施形態によると、操作者は関心領域を設定するだけで、他の局所励起領域やサチュレーション領域は自動的に設定される。従って、マルチボクセルＭＲＳ対応の磁気共鳴診断装置において、局所励起領域やサチュレート領域の設定にかかる作業負担を軽減することができる。
【００１８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によるば、マルチボクセルＭＲＳ対応の磁気共鳴診断装置において、局所励起領域やサチュレート領域の設定にかかる作業負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る磁気共鳴診断装置の構成を示す図。
【図２】図１の領域設定部の動作説明図。
【図３】図２のステップＳ１，Ｓ２の補足図。
【図４】図２のステップＳ３の補足図。
【図５】図２のステップＳ４の補足図。
【図６】図２のステップＳ５の補足図。
【図７】図２のステップＳ５の変形例の補足図。
【図８】図２のステップＳ６の補足図。
【符号の説明】
１…静磁場磁石、
２…シムコイル、
３…勾配コイル、
４…ＲＦコイル、
５…勾配コイル電源、
６…シムコイル電源、
７…送信部、
９…受信部、
１０…シーケンス制御部、
１１…データ収集部、
１２…領域設定部、
１３…コンソール、
１４…ディスプレイ、
１５…データ処理部。

Claims

高周波磁場により静磁場中の被検体の局所励起領域内の特定核種を励起するとともに、所定のサチュレーション領域から信号が出ないように飽和させておき、前記局所励起領域内の前記特定核種から発生する磁気共鳴信号を収集し、この磁気共鳴信号をマルチボクセルで処理することによりボクセルごとに前記特定核種に関する周波数スペクトルを得る磁気共鳴診断装置において、
前記被検体に関する形態画像を表示する手段と、
前記表示された形態画像上の任意の位置に任意の形状で関心領域を指定するための操作手段と、
前記指定された関心領域を前記特定核種の化学シフトに応じて拡大する手段と、
前記拡大された関心領域を包含するように前記局所励起領域を自動設定する手段と、
前記設定された局所励起領域の外側に前記サチュレーション領域を自動設定する手段とを具備することを特徴とする磁気共鳴診断装置。
前記局所励起領域は、前記指定された関心領域の輪郭の少なくとも１部に接するように設定されることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴診断装置。
前記局所励起領域は、前記指定された関心領域から所定距離隔てて設定されることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴診断装置。
前記局所励起領域は、前記ボクセル単位で設定されることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴診断装置。