JP4558219B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置と称する。）に係り、具体的には、拡散強調画像を取得する機能を備えたＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は、磁気共鳴現象を利用して生体などの被検体の対象部位の断層像を得る装置である。拡散強調画像は、対象部位における分子拡散の程度を示す画像であり、例えば、生体内の水の拡散の程度が低い部位を観察して、脳梗塞などの病変部位の診断等に用いられる。この拡散強調画像は、断層像の撮像時に特別な傾斜磁場（ＭＰＧ：Motion Probing Gradient）を印加することにより取得する。そして、ＭＰＧを印加する物理的な軸及びＭＰＧ強度等のＭＰＧ条件を変化させることにより、拡散方向及び拡散強度を任意に設定することができる。そこで、所望の拡散強調画像を取得するために、撮像に先だってＭＲＩ装置に拡散方向及び拡散強度を設定するためのＭＰＧ条件を設定する必要がある。
【０００３】
従来、ＭＰＧ条件を設定する方法としては、
（１）操作卓に予め登録あるいは用意されている拡散方向及び拡散強度の選択肢の中から必要なものを選択すると、操作卓がＭＰＧ情報を計算してＭＲＩ装置に設定する方法、
（２）入力装置から操作者がＭＰＧ条件をＭＲＩ装置に入力することにより、拡散方向及び拡散強度を任意に設定する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、拡散方向及び拡散強度を設定するにあたって、従来の設定方法（１）によれば、予め登録されているパラメータに制限されるため、操作者が自由にＭＰＧ情報を設定することができないという問題がある。一方、従来の設定方法（２）によると、操作者が任意に拡散方向及び拡散強度を設定することができるが、設定作業は手間のかかるものであることから、ＭＲ撮像による検査効率が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、拡散強調画像の拡散条件を任意にかつ容易に設定できるようにすることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場発生手段と、傾斜磁場発生手段と、高周波磁場パルス照射手段と、被検体から発生する磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する信号処理手段と、画像表示手段と、前記各手段を制御する制御手段と、入力手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記画像表示手段は、拡散強調画像における拡散方向と拡散強度を示す情報を表示することを特徴とする。
【０００７】
より詳しくは、制御手段は、入力手段から拡散強調画像撮像の選択信号が入力されたとき画像表示手段に拡散方向と拡散強度を示す図形を表示させ、入力手段の指令に応じて図形の形状を変形させ、この図形の形状に基づいて拡散方向及び拡散強度を設定するものである。
【０００８】
また、この図形は矢印で表され、矢印の方向は拡散方向、矢印の長さは拡散強度を示すようにしてもよい。さらに、矢印に色を付け色調により拡散強度を示してよいし、矢印を３次元表示させてもよい。
【０００９】
このように構成することにより、画面に表示された図形の形状、例えば矢印の向きと長さを、ポインティングデバイスなどの入力手段により操作者が操作することにより、拡散条件を簡単に設定することができることから、操作者は所望の拡散条件を任意にかつ容易に設定することができる。
【００１０】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて用いて説明する。図1は一実施形態の拡散条件設定手順の一例を示すフローチャート、図２は一実施形態のＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図、図３は拡散強調画像の一実施形態の撮像シーケンスを示している。
【００１１】
図２に示すように、ＭＲＩ装置は、静磁場発生磁気回路１、傾斜磁場発生系２、送信系３、受信系４、信号処理系５、シーケンサ６、中央処理装置（ＣＰＵ）７、操作部8等を備えて構成される。静磁場発生磁気回路１は、被検体９が置かれる空間に均一な静磁場を発生させるものである。その静磁場の方向は、通常、被検体９の体軸方向又は体軸に直交する方向である。また、静磁場発生磁気回路１は、永久磁石方式、常電導電磁石方式又は超電導電磁石方式の磁場発生手段により形成されている。傾斜磁場発生系２は、直交３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル１０と、その傾斜磁場コイル１０の駆動電流を供給する傾斜磁場電源１１を有して構成されている。傾斜磁場電源１１は、シーケンサ６の命令に従って直交３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向の傾斜磁場Ｇｓ、Ｇｐ、Ｇｆを被検体９に印加するようになっている。この傾斜磁場の与え方によって断層像のスライス面を設定することができるとともに、計測されるエコー信号に位置情報をエンコードすることができる。シーケンサ６はＣＰＵ７の制御により動作し、パルスシーケンスと称される撮像シーケンスに従って、傾斜磁場発生系２、送信系３、受信系４等に命令を送り、断層像を撮像するのに必要な制御を実行するものである。
【００１２】
送信系３は、被検体９の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場パルスを照射するもので、高周波発振器１２、変調器１３、高周波増幅器１４及び高周波照射コイル１５を有して構成されている。そして、送信系３は、シーケンサ６の命令に従って、高周波発振器１２から出力される高周波パルスを変調器１３で振幅変調し、さらに高周波増幅器１４で増幅した後、高周波照射コイル１５に供給して高周波パルス（ＲＦパルス）を被検体９に照射するようになっている。
【００１３】
受信系４は、被検体９の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を検出するもので、受信側の高周波受信コイル１６、増幅器１７、直交位相検波器１８及びＡ／Ｄ変換器１９を有して構成される。高周波受信コイル１６により受波されたＮＭＲ信号は増幅器１７で増幅され、直交位相検波器１８で検波された後、Ａ／Ｄ変換器１９でディジタル信号の計測データに変換される。なお、シーケンサ６の制御によるタイミングで直交位相検波器１８により位相を９０°ずらしてサンプリングされた二系列の計測データは、信号処理系５に送られる。
【００１４】
信号処理系５は、ＣＰＵ７、ＲＯＭ２０、ＲＡＭ２１、光磁気ディスク２２、ＣＲＴなどのディスプレイ２３及び磁気ディスク２４を有して構成される。ＣＰＵ７は、入力されるエコー信号についてフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成処理等の処理、及びシーケンサ６の制御を行ない、任意断面の信号強度分布あるいは所定の処理をした画像を作成して、ディスプレイ２３に断層像として表示するようになっている。ＲＯＭ２０は、経時的な画像解析処理及び計測を行なうプログラムや、その実行に用いる不変のパラメータなどを記憶する。ＲＡＭ２１は、前計測で用いた計測パラメータや、送信系４で検出したエコー信号、及び関心領域設定に用いる画像を一時保管すると共に、その関心領域を設定するためのパラメータなどを記憶する。光磁気ディスク２２及び磁気ディスク２４は、ＣＰＵ７により再構成された画像データを記録する。ディスプレイ２３は、光磁気ディスク２２及び磁気ディスク２４に格納されている画像データを映像化して断層像として表示する。操作部８は、信号処理系５で実行する処理の制御情報を入力する入力手段であり、例えば、トラックボール又はマウス２５やキーボード２６を備えて構成される。
【００１５】
特に、本発明の特徴に係る拡散強調画像を撮像するため、シーケンサ６は拡散強調画像を撮像するパルスシーケンスを実行する機能を備えるとともに、ＣＰＵ７は操作部８から入力される拡散強調画像の撮像指令、拡散条件等の入力指令に基づいて、ディスプレイ２３及びシーケンサ６を制御するようになっている。
【００１６】
ここで、拡散強調画像の撮像シーケンスの一実施形態を、図３に基づいて説明する。同図は、上から順に、高周波磁場パルス（ＲＦ）、スライス傾斜磁場パルス（Ｇｓ）、位相エンコード傾斜磁場パルス（Ｇｐ）、リードアウト傾斜磁場パルス又は周波数エンコード傾斜磁場パルス（Ｇｆ）、エコー信号（Signal）を示し、横軸はそれらの印加タイミング又は計測タイミング、縦軸はそれらの強度を示している。
【００１７】
図３の撮像シーケンスはスピンエコー−エコプレーナイメージング（ＳＥ−ＥＰＩ）法であり、スライス断面を選択するスライス傾斜磁場パルス（Ｇｓ）３３と共にＲＦ９０度パルス３１を印加して、被検体の所望のスライス部位を励起する。次いで、拡散強調画像を得るために用いる前側ＭＰＧパルス３４を印加する。本例の場合は、３つの全ての軸方向にＭＰＧパルスを印加しているが、所望の拡散画像に応じてＭＰＧパルスを印加する軸は適宜選択される。次に、スピンエコーを発生させるため、ＲＦ１８０度パルス３２をスライス傾斜磁場パルス３５と共に印加した後、後側ＭＰＧパルス３６を印加するした後、エコー信号を取得するシーケンスを実行する。
【００１８】
まず、エコー信号に位相情報を付与するために位相エンコード傾斜磁場パルス４１を印加した後、リードアウト傾斜磁場パルス３９を繰り返し印加してエコー信号を計測する。本実施形態の場合は、４つのエコー信号４２−１,…、４２−４からなるエコートレインを取得する例を示している。なお、エコー信号４２−１はＲＦ９０度パルスを印加してから所定のエコータイムＴＥ後に計測する。位相エンコード傾斜磁場パルス４３は、エコー信号４２−１,…、４２−４にそれぞれ個別の位相情報を付与するために印加するものである。このように、１回の励起で、４つのエコー信号を計測することにより、通常のスピンエコー法（ＳＥ法）の４倍の速さで計測を行う。このようなシーケンスを、位相エンコ−ド傾斜磁場パルス４１の強度を変化させて、１枚の画像を構成するのに必要な磁気共鳴信号を得るまで繰り返し実行する。シーケンスを実行して得られるエコー信号は、受信系４により処理された後、ＣＰＵ７において所定の画像再構成処理を行なって所望の拡散強調画像を再構成し、ディスプレイ２３に表示する。
【００１９】
このような拡散強調画像の撮像シーケンスは、例えば１つのスライスについて、拡散強度を表わす傾斜磁場因子であるｂ値を０として、拡散強調しない１枚の画像を撮像するとともに、ｂ値を所望の値に設定して複数の拡散方向（例えば、６方向）について複数枚の画像を撮像する。ここで、ｂ値は、図３に示したＭＰＧパルス３４，３６の強度に相関する値であり、拡散の程度を調整する値である。また、拡散方向は、ＭＰＧパルス３４，３６の印加軸の方向（含む、合成方向）であり、例えば、狭窄している部位などを観察するためには、様々な方向の拡散強調画像が有用である。したがって、これらの拡散条件を、１つのスライス断面毎に、所望の拡散強調画像に応じて設定する必要がある。
【００２０】
ここで、本発明の特徴に係る拡散条件の設定について、図1に示したフローチャート及び図４〜図９に基づいて説明する。同フローチャートはＣＰＵ７における処理を中心に表わしたものである。
【００２１】
（ステップＳ１）
操作部８のトラックボール又はマウス２５等のポインティングデバイス、あるいはキーボード２６等の入力手段により拡散強調画像撮像モードの選択信号が入力されると、拡散条件の設定処理を開始する。
【００２２】
（ステップＳ２）
拡散条件の設定処理は、ディスプレイ２３に操作画面を表示するとともに、その操作画面上に拡散方向および強度設定用の図形を表示することにより開始する。操作画面は、例えば図４に示すように、被検体の撮像対象部位の図形５１と、スライス部位の設定図形５２と、拡散条件の設定図形５３を含んで構成される。この操作画面は、通常の断層像を表示する画面と共にディスプレイ２３に表示してもよい。拡散条件の設定図形５３は、撮影断面であるスライス面に平行な座標面５４と矢印５５を有してなる。座標面５４はスライス面の腹部側（Ａ）と背中側（Ｐ）を結ぶ縦軸（ＡＰ軸）と、スライス面の左右を結ぶ横軸軸（ＲＬ軸）からなる。矢印５５は座標面５４の中心に表示される。
【００２３】
（ステップＳ３）
拡散強調画像の各種条件は、操作画面の図形等をポインティングデバイスによって操作することにより設定できるようになっている。つまり、スライスの位置及び傾きなどは、従来から行なわれているように、設定図形５２をポインティングデバイスで操作して設定する。また、拡散方向及び拡散強度は、図５に示すように、矢印５５の向き及び長さに対応付けられており、トラックボールやマウスなどのポインティングデバイスを操作することによって、任意に設定可能に形成されている。例えば、マウスの左ボタンで矢印５５の一端をクリックして一方向にドラッグすることによって、ＣＰＵ７は矢印５５の長さを変更するようになっている。また、同様にクリックして現在の方向とは異なる方向にドラッグすることによって、ＣＰＵ７は矢印５５の向きを変更するようになっている。
【００２４】
（ステップＳ４）
このようにして画面上で設定された矢印５５の向きと長さは、ＣＰＵ７により読取られ拡散方向及び拡散強度の設定条件が計算される。なお、複数の拡散方向は一般に相対的に一定の関係にあることから、設定された１つの拡散方向に基づいて他の拡散方向は計算で求めるようにしている。
【００２５】
（ステップＳ５）
設定された拡散強度に基づいてＣＰＵ７により計算されたｂ値（ｂ−value）と、矢印５５により設定された拡散方向(angle)が設定図形５３に重ねて表示されるとともに、シーケンサ６にその拡散条件が設定される。すなわち、矢印５５により設定された拡散方向及び拡散強度にに基づいて、直交３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）にそれぞれ印加する傾斜磁場強度が求められ、これに従って拡散強調画像の撮像シーケンスが設定される。なお、傾斜磁場強度は、傾斜磁場発生電源など装置の能力により限界があることから、設定された矢印５５の向き及び長さから求まる各軸の傾斜磁場強度をその限界値と比較し、限界を超える場合は矢印５５の向きと長さに制限を設ける。これにより、傾斜磁場発生電源などの装置を保護できる。
【００２６】
上述したように、本実施形態によれば、操作画面に表示された矢印５５を、操作者がポインティングデバイスで操作することにより、拡散条件を簡単に設定することができることから、操作者は所望の拡散条件を任意にかつ容易に設定することができる。
【００２７】
上記実施形態においては、矢印５５の向きと長さを画面上で操作して、拡散方向と拡散強度を可変設定するようにしたが、矢印に限らず、要は設定画像の形態を画面上で可変することにより拡散方向と拡散強度を可変設定するものであれば、設定画像の形態はどのようなものでもよい。
【００２８】
また、上記実施形態の操作画面は、１枚の矢状断面画像に対して横断面の拡散協調画像を撮像する場合を示したが、これに代えて図６に示すように、矢状断面画像と冠状断面画像の２枚の操作画面を一対として表示するようにしてもよい。
すなわち、図６（Ａ）は図５と同じく矢状断面画像であるが、図６（Ｂ）は冠状断面画像であり、拡散条件の設定図形５６は線５７によって示した励起断面（スライス面）を横から見た状態で表示している。これにより、スライス面に対する拡散方向の傾斜を容易に認識できるとともに、所望の場合はポインティングデバイスを操作することにより、拡散方向をスライス面に対して非平行に直感的に設定できる。例えば、中央ボタンで矢印をクリックしながら操作する。この場合、矢印５５のスライス面からの傾きに応じて、図７（Ａ）に示すように、矢印５５の色付けを段階的に変化させたり、図７（Ｂ）に示すように、３次元表示することにより、操作者にスライス面に対する拡散方向の傾きを容易に認識させることができる。
【００２９】
また、図５及び図６の例は、被検体の撮像対象部位の図形５１を表示するようにしたが、これに代えて、図８に示すように、撮影対象部位についてＭＰＧを印加しないで取得した断層像５８などの比較画像を操作画面に表示するようにしてもよい。
【００３０】
更に、上述のようにして矢印５５を操作して設定した拡散方向及び拡散強度に基づき、ＣＰＵ７により計算した詳細な条件を図９に示す設定画面に出力表示する。これにより、操作者は設定した拡散条件に対応する各軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の傾斜磁場強度ｍＴ／ｍ、ｂ-value、ＭＰＧパターン（ＭＰＧ Pattern）などの詳細な条件を確認することができる。この場合、例えば、右ボタンで矢印をクリックすることにより、図９の設定画面を表示するようにすることができる。また、図９の設定画面を用いて、各軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の傾斜磁場強度ｍＴ／ｍ、ｂ-value、ＭＰＧパターン（ＭＰＧ Pattern）などの詳細な条件を操作者がキーボードなどを操作して入力するようにしてもよい。例えば、ＭＰＧの印加パターンが複数存在する場合は、この画面で印加パターンを選択することが可能である。
【００３１】
また、撮影断面が複数ある場合は、拡散方向と拡散強度を断面ごとに変えて設定することも可能であり、撮影前に設定した矢印の方向および長さは、予め指示しておくことにより、再構成された画像に添付するようにすることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、拡散強調画像の拡散条件を任意にかつ容易に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴に係る拡散条件設定手順の一実施の形態を示すフローチャートである。
【図２】本発明の磁気共鳴イメージング装置の一実施の形態の全体構成図である。
【図３】拡散強調画像の撮像シーケンスの一例を示す図である。
【図４】拡散条件の設定画面の一例を示す図である。
【図５】図４の矢印の形態が有する特徴を説明する図である。
【図６】拡散条件の設定画面の他の例を示す図である。
【図７】図６の矢印の表示の変形例を示す図である。
【図８】拡散条件の設定画面の更に他の例を示す図である。
【図９】拡散条件の詳細な設定画面の１例を示す図である。
【符号の説明】
１ 静磁場発生回路
２ 傾斜磁場発生系
３ 送信系
４ 受信系
５ 信号処理系
６ シーケンサ
７ ＣＰＵ
８ 操作部
１０ 傾斜磁場コイル
１５ 高周波照射コイル
１６ 高周波受信コイル

Claims (6)

1. 静磁場発生手段と、傾斜磁場発生手段と、高周波磁場パルス照射手段と、被検体から発生する磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する信号処理手段と、画像表示手段と、前記各手段を制御して拡散強調撮影を行う制御手段と、入力手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
   前記画像表示手段は、前記拡散強調撮影を行う際の、拡散方向を矢印の向きで、拡散強度を矢印の長さで、それぞれ表して表示し、
   前記入力手段は、前記矢印を設定又は変更するための操作情報を受け付け、
   前記制御手段は、前記矢印の設定又は変更に対応して、前記拡散方向と前記拡散強度を変更して前記拡散強調撮影を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記画像表示手段は、スライス部位の設定図形（５２）と前記矢印（５３）とを表示することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記画像表示手段は、スライス面からの傾きに応じて、前記矢印の色調を変化させて表示することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記画像表示手段は、スライス面からの傾きに応じて、前記矢印を３次元表示することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記画像表示手段は、複数の異なる断面画像を表示し、断面画像毎に前記情報表示を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記制御手段は、前記情報表示の設定又は変更が行われた断面画像とは、異なる断面を撮影することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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