JP4711482B2

JP4711482B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP4711482B2
Application number: JP35204899A
Authority: JP
Inventors: 剛寺薗
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: JP2001161659A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核磁気共鳴現象を用いて被検体の断層像を得る磁気共鳴イメージング（以下「ＭＲＩ」という）装置に関し、特にＭＲＩ装置がそれに基づいて画像を再構成するｋ空間への配置方式を新規なものとしたＭＲＩ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置では、被検体に静磁場中で傾斜磁場と高周波（以下「ＲＦ」という）パルスとを印加して特定の部位の断面を選択して励起し、その断面の１軸方向の位置情報をＲＦパルスの位相に、又他の軸方向の位置情報をＲＦパルスの周波数にエンコードし、得られた特定の部位の生体組織の原子核からの磁気共鳴のエコー信号であるＮＭＲ信号をフーリエ変換によりデコードして上記の位置情報を用いて再構成することにより、その部位の断面を表す断面画像を得るイメージングを行っている。
【０００３】
このような断面画像を得るには、傾斜磁場およびＲＦパルスをあるタイミングで発生させ変化させる、例えば高速スピンエコー・３次元計測等と呼ばれる予め定められた特有のシーケンスが繰り返され、断面画像を構成する各画素を表す、傾斜磁場およびＲＦパルスに対応して検出したＮＭＲ信号に基づく画像情報（以下「ＮＭＲ情報」という）が、定められた位相エンコード順・スライスエンコード順にｋ空間に配置される必要がある。
【０００４】
このため、画像の再構成に必要なＮＭＲ情報を、位相エンコード順・スライスエンコード順に、又は例えば特開平６−２８５０４１号公報に開示されているような、検出した信号の位相エンコード・スライスエンコードの大きさの順に、ｋ空間に対応するメモリに配置することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の装置でも、ｋ空間にＮＭＲ情報を格納する順即ちｋ空間への配置が一意的に決定されている撮影シーケンスでは何の問題も起こらない。しかしながら、シーケンス実行中の被検体の心電波形や呼吸状態等の生体情報を解析しながらＮＭＲ信号を発生させたときの環境条件である撮影パラメータがリアルタイムで変更される同期計測と呼ばれるシーケンスの場合、刻々変化する生体情報に依存した順でＮＭＲ信号が取得されるため、位相エンコード・スライスエンコードの順が計測毎に一意に定まらずメモリへの格納順も一意に定めることができないためにｋ空間に配置することができず結果として画像を再構成することが出来ないという不具合を生じていた。
【０００６】
本発明の目的は、どのようなシーケンスにおいてもＮＭＲ信号の実際の取得順とは無関係に所定のｋ空間に配置し、画像を再構成するＭＲＩ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明のＭＲＩ装置は、ＮＭＲ信号の計測を制御する計測制御手段と、計測されたＮＭＲ信号を記憶する記憶手段と、記憶手段へのＮＭＲ信号の記憶を制御する記憶制御手段と、記憶手段に記憶されたＮＭＲ信号を用いて画像を再構成する信号処理手段と、を備えた磁気共鳴イメージング装置であって、記憶手段は、ＮＭＲ信号を計測された順序で記憶する第１のメモリと、ＮＭＲ信号をｋ空間の構成に対応して記憶する第２のメモリと、を有して成り、記憶制御手段は、第１のメモリに記憶されたＮＭＲ信号を読み出して、ｋ空間の構成に対応するように第２のメモリに記憶させ、信号処理手段は、第２のメモリに記憶されたＮＭＲ信号を用いて前記画像を再構成することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成の発明によると、ＭＲＩ装置において被検体からのＮＭＲ信号に基づく画像情報と、この画像情報を得たＮＭＲ信号を検出した時の撮影パラメータ等である環境条件情報を一つの構造化ＮＭＲ信号として保存するので、環境条件情報を指定することで画像情報を特定することができ、撮影パラメータがリアルタイムで変更されるシーケンスであっても、ＮＭＲ信号の実際の取得順とは無関係に所定のｋ空間に配置し、画像を再構成することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＭＲＩ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明を適用するＭＲＩ装置の概略の全体構成を示すブロック図、図２は本発明のＭＲＩ装置の信号処理装置の構成図、図３は本発明のある実施形態に用いた構造化ＮＭＲ信号の構成図、図４は本発明のＭＲＩ装置におけるデータのフロー図、図５は本発明のある実施形態でのｋ空間への配置例を示す図である。
【００１０】
図１は、本発明を適用するＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、静磁場発生手段１、傾斜磁場発生手段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７および図示しない操作部とからなっており、磁気共鳴現象を利用して被検体の断層像を表示する。
【００１１】
静磁場発生手段１は、被検体８の周りのある広がりを持った空間に配置された永久磁石・常電導磁石または超電導磁石のいずれかからなり、被検体８の周囲にその体軸方向または被検体の体軸と直行する方向に均一な静磁場を発生させる。
【００１２】
傾斜磁場発生手段２は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル９と、これらの各々のコイルを磁化させる傾斜磁場電源１０とからなり、シーケンサ６からの命令に従って傾斜磁場電源１０の各々のコイルを磁化させることによりＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の傾斜磁場Ｇｓ、Ｇｐ、Ｇｆを被検体８に印加する。この傾斜磁場の加え方により、被検体８の撮影断面が設定される。
【００１３】
送信系３は、高周波発振器１１、変調器１２、高周波増幅器１３および高周波照射コイル１４とからなり、傾斜磁場発生手段２で設定された被検体８のある断面を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために、高周波発振器１１から出力されたＲＦパルスを高周波増幅器１３で増幅した後に、被検体８に近接して設置された高周波照射コイル１４に供給して被検体８に照射する。
【００１４】
受信系４は、高周波受信コイル１５、受信回路１６およびアナログ／ディジタル（以下「Ａ／Ｄ」という）変換器１７からなり、送信系３の高周波照射コイル１４から照射された電磁波による被検体８の原子核の核磁気共鳴によるＮＭＲ信号であるエコー信号を、被検体８に近接して配置された高周波受信コイル１５で検出し、受信回路１６を介してＡ／Ｄ変換器１７に入力し、ディジタル信号に変換して、さらにシーケンサ６からの命令によるタイミングでサンプリングされたデータ（以下「サンプリングデータ」という）として、その信号を信号処理系５に送る。
【００１５】
信号処理系５は、サンプリングデータに対しフーリエ変換・補正係数計算・画像再構成等の処理およびシーケンサ６の制御を行うＣＰＵ７、以下にその構成と機能を詳述する信号処理装置１８、経時的な画像解析処理および指定された計測のシーケンスのプログラムやその実行の際に用いられるパラメータ等を記憶し被検体に対して行った事前の計測で得た計測パラメータや受信系４で検出したＮＭＲ信号からのサンプリングデータおよ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等を記憶するメモリ１９、ＣＰＵ７で再構成された画像データを記憶するデータ格納部となる磁気ディスク２０・光ディスク２１、およびこれらのディスクから読み出した画像データを映像化して断層像として表示するディスプレイ２２とからなる。ＣＰＵ７はメモリ１９から指定されたシーケンスのパルス印加パターンを読み出してシーケンサ６を動作させ、受信系４で検出したＮＭＲ信号に基づく画像情報であるＮＭＲ情報を用いて画像再構成演算を行い、ディスプレイ２２に断層像として表示する。
【００１６】
シーケンサ６は、ＣＰＵ７の制御で動作し被検体８を構成する原子の原子核を励起して核磁気共鳴を起こさせるＲＦ磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し発生するためのもので、被検体８の断層像作成時の以下に詳述する環境条件情報の一部となる種々の命令を傾斜磁場発生手段２、送信系３および受信系４に送る。
操作部は、トラックボールまたはマウス、キーボード等からなり信号処理系５で行う処理の制御情報を入力する。
【００１７】
この実施形態のＭＲＩ装置では、検出したＮＭＲ信号に基づく画像情報と前記画像情報を得たＮＭＲ信号を検出した時の環境条件情報を一つのデータとして保存する手段は、以下に詳述する信号処理装置１８に設けられている。
【００１８】
図２は、本発明を適用したＭＲＩ装置の信号処理装置１８の構成を示すブロック図である。この信号処理装置１８は、バッファメモリ２３、ディジタルシグナルプロセッサ（以下「ＤＳＰ」という）２４及び２６、本実施形態での検出したＮＭＲ信号に基づく画像情報と前記画像情報を得たＮＭＲ信号を検出した時の環境条件情報を一つのデータとして保存する手段であるバンクメモリ２５、ラージメモリ２７からなっている。
【００１９】
バッファメモリ２３は、Ａ／Ｄ変換器１７によりディジタル量に変換されたサンプリングデータを格納する。
【００２０】
ＤＳＰ２４は内部メモリを有するタイプのものであり、バッファメモリ２３に格納されたサンプリングデータをＱＤ検波・リサンプリング・フーリエ変換・補正計算し、後述する構造化ＮＭＲ信号を作成して、バンクメモリ２５に格納する。
【００２１】
バンクメモリ２５は本例では２面のバンクを有するタイプのもので、各面の接続先をそれぞれＤＳＰ２４及びＤＳＰ２６にバンク切り替えにより切り替える（以下「バンクチェンジ」という）ことが出来るようになっている。ＤＳＰ２４によりバンクメモリ２５に格納された構造化ＮＭＲ信号は、バンクチェンジによりＤＳＰ２６によるアクセスが可能になる。
【００２２】
ＤＳＰ２６は、バンクメモリ２５に格納された構造化ＮＭＲ信号の環境条件情報に基づいてｋ空間に配置してラージメモリ２７に保存し、それに基づいて再構成処理及び補正計算を行って画像化し、メモリ１９に転送する。
【００２３】
図３には、本発明のある実施形態で用いられた構造化ＮＭＲ信号の構成例が示されている。この構造化ＮＭＲ信号は、以下に説明する手順で作成される。
【００２４】
図４は、本発明を適用したＭＲＩ装置において被検体から取得されるデータのフローを示す図である。受信系４のＡ／Ｄ変換器１７によりディジタル量に変換されたサンプリングデータが、信号処理装置１８のバッファメモリ２３に格納される。これに対しＤＳＰ２４が、ＱＤ検波・リサンプリング・フーリエ変換・補正計算を行い、ＮＭＲ情報を作成してＤＳＰ２４の内部メモリに保持する。このサンプリングデータを取得した時の、シーケンスの種類・スキャン番号・位相エンコード番号・スライスエンコード番号・エコー番号・心時相・セグメント番号等作成された画像情報であるＮＭＲ情報を検出したときの環境条件の固有のパラメータをシーケンサ６から取得し、環境条件情報として別にＤＳＰ２４の内部メモリに保持する。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１には、この実施形態で使用した環境条件情報の項目一覧が示されている。予備１−９は、今後環境条件情報として使用される新規な項目のための空きスペースである。表に明記された以外にも断層画像を形成する画像情報を取得するときの撮影パラメータで、その画像情報を特定するために用いられるものであれば随意のものを環境条件情報として採用し予備１−９に割り当てて使用することが出来る。
【００２７】
次いでＤＳＰ２４は内部メモリに保持していた環境条件情報とＮＭＲ情報を、この実施形態では単に書き連ねることで一つのデータとして構造化ＮＭＲ信号を作成し、バンクメモリ２５に蓄積する。この蓄積は、構造化ＮＭＲ信号の個数がバンクメモリ２５の一方のバンクに蓄積可能な限界になった時、または信号取得が終了した時まで繰り返される。このどちらかの時点にバンクメモリ２５はバンクチェンジを行い、ＤＳＰ２６が蓄積された構造化ＮＭＲ信号にアクセス可能となる。
【００２８】
ＤＳＰ２６は、アクセス可能にされた構造化ＮＭＲ信号を順次取り込んで、この実施形態では環境条件情報に含まれているスライスエンコード順番号ｍ・位相エンコード順番号ｎに基づいて、ＮＭＲ信号の実際の取得順とは無関係に図５に示すように、ラージメモリ２７上にＮＭＲ情報を並べｋ空間に配置する。次いでＣＰＵ７は、配置したｋ空間のＮＭＲ情報を再構成・補正計算して画像化し、メモリ１９に転送して表示させる。画像の再構成が完了するまでこれが反復して継続される。
【００２９】
この例では環境条件情報とＮＭＲ情報を単に書き連ねることで一つのデータとして構造化ＮＭＲ信号を作成したが、ディジタル信号を組み合わせて保存する方法であれば随意の公知の技術が適用可能であり、その際にエラー抑制やエラー補正等のディジタル信号の精度向上手法等公知の信号取り扱い手法を付加して採用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上に説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。
請求項１に記載のＭＲＩ装置によれば、検出したＮＭＲ信号に基づく画像情報と前記画像情報を得たＮＭＲ信号を検出したときの環境条件情報である撮影パラメータとを一つのデータとして保存するので、環境条件情報を指定することでＮＭＲ情報を特定することができ、環境条件情報の一部である撮影パラメータがリアルタイムで変更されるシーケンス、例えば同期計測でのＲＯＰＥ撮影やＳＳＦＰ撮影であっても、呼吸の状態や心時相に関わらず画像の再構成が可能でＮＭＲ信号の実際の取得順とは無関係に画像情報を所定のｋ空間に配置し、画像を再構成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭＲＩ装置のブロック図。
【図２】ＭＲＩ装置の信号処理装置の構成図。
【図３】構造化ＮＭＲ信号の構成図。
【図４】ＭＲＩ装置におけるデータのフロー図。
【図５】ｋ空間の配置例図。
【符号の説明】
１７Ａ／Ｄ変換器
１８信号処理装置
１９メモリ
２３バッファメモリ
２４ＤＳＰ
２５バンクメモリ
２６ＤＳＰ
２７ラージメモリ

Claims

ＮＭＲ信号の計測を制御する計測制御手段と、
計測されたＮＭＲ信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段への前記ＮＭＲ信号の記憶を制御する記憶制御手段と、
前記記憶手段に記憶されたＮＭＲ信号を用いて画像を再構成する信号処理手段と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
前記記憶手段は、前記ＮＭＲ信号を計測された順序で記憶する第１のメモリと、前記ＮＭＲ信号をｋ空間の構成に対応して記憶する第２のメモリと、を有して成り、
前記第１のメモリは複数のバンクを有して成り、
前記記憶制御手段は、前記計測されたＮＭＲ信号を前記複数のバンクの内の一つのバンクに書き込んで記憶させる第１の演算部と、前記複数のバンクの内の一つのバンクに記憶されたＮＭＲ信号を読み出して該ＮＭＲ信号のスライスエンコード順番と位相エンコード順番に基づいてＫ空間配置となるように並び替えて前記第２のメモリに書き込む第２の演算部と、を有してなり、前記第１の演算部によるＮＭＲ信号の書き込みと前記第２の演算部によるＮＭＲ信号の読み出しとを異なるバンクで行い、
前記信号処理手段は、前記第２のメモリに記憶されたＮＭＲ信号を用いて前記画像を再構成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記記憶制御手段は、前記バンクを切り換えて前記ＮＭＲ信号の書き込みと読み出しを行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記第１のメモリは、前記ＮＭＲ信号に基づく画像情報と前記ＮＭＲ信号を検出したときの環境条件情報を書き連ねて一つのデータとして保存し、
前記第２の演算部は、前記第１のメモリ保存されたＮＭＲ信号を、前記環境条件情報に基づいてｋ空間の構成に対応させて前記第２のメモリに書き込むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記環境条件情報は、撮影パラメータを含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記環境条件情報は、少なくとも位相エンコード番号とスライスエンコード番号とを含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。