JP4928898B2 - 磁気共鳴診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）と磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）とを行う磁気共鳴診断装置に関する。

この種の装置は、例えば特許文献１などによって知られている。

この種の装置ではユーザは、ＭＲＳのための磁気共鳴信号の収集を行う領域（以下、撮像領域と称する）を、ＭＲＩにより撮像された画像（以下、ＭＲＩ画像と称する）を参照しながら指定できるようになっている。ところで、近年はマルチスライスによる３次元でのスペクトロスコピー収集（３ＤＭＲＳ収集）への要求が大きくなっている。この３ＤＭＲＳ収集を行う場合、撮像領域の中には、多数のボクセルが３次元的に配列されることになる。そして一般的に、ボクセルの外形を表す線をＭＲＩ画像に重畳表示することによって、各ボクセルの位置をユーザが確認できるようにしている。

また上記の装置ではユーザは、収集された磁気共鳴信号についてのスペクトルの測定を行う領域（以下、測定領域）を、ＭＲＩ画像を参照しながら指定できるようになっている。
特開２００１−１８７０３８

撮像領域の中に多数のボクセルが含まれる場合、ボクセルの外形を表す線はグリッド線状をなすことになるため、その表示条件によってはたくさんの線が同時に表示されることになり、見辛くなってしまうおそれがあった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、撮像領域をＭＲＩ画像上にて常に見易く表示することが可能な磁気共鳴診断装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明は、撮像領域内に複数が定められるボクセルの少なくとも一部に関して磁気共鳴スペクトルを測定する磁気共鳴診断装置において、位置決め用画像上で前記撮像領域を決定する撮像領域決定手段と、前記撮像領域決定手段により決定された前記撮像領域のスライス方向と前記位置決め用画像のスライス方向とが互いに平行または垂直である場合には前記撮像領域を表す撮像領域線および前記ボクセルを表すグリッド線をいずれとも含み、前記２つのスライス方向が互いに平行または垂直ではない場合には前記撮像領域線を含むが前記グリッド線を含まない撮像領域画像を前記位置決め用画像に重ねて表示させる手段とを備えた。

本発明によれば、撮像領域をＭＲＩ画像上にて常に見易く表示することが可能な磁気共鳴診断装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態につき説明する。

図１は本実施形態に係る磁気共鳴診断装置の構成を示す図である。この図１に示す磁気共鳴診断装置は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、ＲＦコイルユニット６ａ，６ｂ，６ｃ、送信部７、選択回路８、受信部９および計算機システム１０を具備する。

静磁場磁石１は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形をなし、静磁場磁石１の内側に配置される。傾斜磁場コイル２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３種のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイル２は、上記の３種のコイルが傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、磁場強度がＸ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って傾斜する傾斜磁場を発生する。なお、Ｚ軸方向は、例えば静磁場と同方向とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇeおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇrにそれぞれ対応される。スライス選択用傾斜磁場Ｇsは、任意に撮影断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇeは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇrは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。

被検体Ｐは、寝台４の天板４ａに載置された状態で傾斜磁場コイル２の空洞（撮影口）内に挿入される。寝台４は、寝台制御部５により駆動され、天板４ａをその長手方向（図１中における左右方向）および上下方向に移動する。通常、この長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように寝台４が設置される。

ＲＦコイルユニット６ａは、１つまたは複数のコイルを円筒状のケースに収容して構成される。ＲＦコイルユニット６ａは、傾斜磁場コイル２の内側に配置される。ＲＦコイルユニット６ａは、送信部７から高周波パルス（ＲＦパルス）の供給を受けて、高周波磁場を発生する。

ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃは、天板４ａ上に載置されたり、天板４ａに内蔵されたり、あるいは被検体Ｐに装着される。そして撮影時には、被検体Ｐとともに傾斜磁場コイル２の空洞内に挿入される。ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃとしては、アレイコイルが利用される。すなわちＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃは、それぞれ複数の要素コイルを備える。ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃに備えられた要素コイルはそれぞれ、被検体Ｐから放射される磁気共鳴信号を受信する。要素コイルのそれぞれの出力信号は、個別に選択回路８に入力される。受信用のＲＦコイルユニットは、ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃに限らず、様々なタイプのものが任意に装着可能である。また受信用のＲＦコイルユニットは、１つまたは３つ以上が装着されても良い。

送信部７は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部および高周波電力増幅部を有している。発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波信号を発生する。位相選択部は、上記高周波信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力された高周波信号の周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変調部から出力された高周波信号の振幅を例えばシンク関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力された高周波信号を増幅する。そしてこれらの各部の動作の結果として送信部７は、ラーモア周波数に対応するＲＦパルスをＲＦコイルユニット６ａに供給する。

選択回路８は、ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃから出力される多数の磁気共鳴信号のうちのいくつかを選択する。そして選択回路８は、選択した磁気共鳴信号を受信部９へ与える。どのチャネルを選択するかは、計算機システム１０から指示される。

受信部９は、前段増幅器、位相検波器およびアナログディジタル変換器を有する処理系を複数チャネル備えている。これら複数チャネルの処理系へは、選択回路８が選択する磁気共鳴信号がそれぞれ入力される。前段増幅器は、磁気共鳴信号を増幅する。位相検波器は、前置増幅器から出力される磁気共鳴信号の位相を検波する。アナログディジタル変換器は、位相検波器から出力される信号をディジタル信号に変換する。受信部９は、各処理系により得られるディジタル信号をそれぞれ出力する。

計算機システム１０は、インタフェース部１１、データ収集部１２、再構成部１３、記憶部１４、表示部１５、入力部１６および制御部１７を有している。

インタフェース部１１には、傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、受信部９および選択回路８等が接続される。インタフェース部１１は、これらの接続された各部と計算機システム１０との間で授受される信号の入出力を行う。

データ収集部１２は、受信部９から出力されるディジタル信号を収集する。データ収集部１２は、収集したディジタル信号、すなわち磁気共鳴信号データを、記憶部１４に格納する。

再構成部１３は、記憶部１４に記憶された磁気共鳴信号データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成を実行し、被検体Ｐ内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを求める。

記憶部１４は、磁気共鳴信号データと、スペクトラムデータあるいは画像データとを、患者毎に記憶する。

表示部１５は、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を制御部１７の制御の下に表示する。表示部１５としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。

入力部１６は、オペレータからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部１６としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。

制御部１７は、ＣＰＵやメモリ等を有しており、本実施形態の磁気共鳴診断装置を総括的に制御する。制御部１７は、次のようないくつかの機能を備える。上記機能の１つは、ＭＲＩにより再構成された位置決め用画像上で撮像領域を決定する。上記機能の１つは、撮像領域およびこの撮像領域内のボクセルを表す撮像領域画像を位置決め用画像に重畳して表示させる。上記機能の１つは、位置決め用画像上で測定領域を表すＲＯＩを決定する。上記機能の１つは、撮像領域が変更決定されたことに応じて、ＲＯＩと変更される前の撮像領域との相対的位置関係を維持するようにＲＯＩを変更決定する。上記機能の１つは、ＲＯＩが変更決定されたことに応じて、撮像領域と変更される前のＲＯＩとの相対的位置関係を維持するように撮像領域を変更決定する。

次に以上のように構成された磁気共鳴診断装置の動作について説明する。

図２は撮像領域およびＲＯＩの設定に関わる制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳａ１において制御部１７は、位置決め用画像を表示部１５に表示させる。位置決め用画像は、事前に周知の手法により取得されたＭＲＩ画像である。なお、３次元の撮像領域やＲＯＩを決定することを容易とするために、サジタル像、アキシャル像およびコロナル像のうちの少なくとも２つを位置決め用画像とすることが望ましい。本実施形態においては、アキシャル像およびコロナル像を位置決め用画像として使用することとする。

ステップＳａ２において制御部１７は、ユーザにより入力部１６を用いて指定されるボクセル条件を入力する。ボクセル条件は、ボクセルを決定するための条件であり、例えば撮像領域の位置および大きさと、ボクセルの大きさの情報を含む。撮像領域の位置および大きさの入力は、例えばアキシャル像およびコロナル像を表す位置決め用画像上のそれぞれにおける矩形の指定を入力することによって行う。そしてステップＳａ３において制御部１７は、ボクセルおよび撮像領域を決定する。例えば制御部１７は、指定された２つの矩形を直交する２面として有する直方体領域を撮像領域として決定する。また制御部１７は、撮像領域内に指定の大きさのボクセルを配列することによってボクセルの位置を決定する。

ステップＳａ４において制御部１７は、撮像領域の外形を表す撮像領域線と、ボクセルの境界を表すグリッド線とを位置決め用画像に重畳表示する。図３および図４は撮像領域線およびグリッド線の表示例を示す図である。図３では、アキシャル像を表す位置決め用画像２１に撮像領域線２２およびグリッド線２３が重畳表示されている。図４では、コロナル像を表す位置決め用画像３１に撮像領域線３２およびグリッド線３３が重畳表示されている。

ステップＳａ５乃至ステップＳａ７において制御部１７は、ＲＯＩ設定指示がなされるか、変更指示がなされるか、あるいは完了指示がなされるのを待ち受ける。

ＲＯＩの設定を開始する指示がユーザによりなされたならば、制御部１７はステップＳａ５からステップＳａ８へ進む。ステップＳａ８において制御部１７は、ＲＯＩ設定処理を実行する。

図５はＲＯＩ設定処理における制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳｂ１のおいて制御部１７は、新規のＲＯＩの設定が要求されているのか否かを確認する。そして新規のＲＯＩの設定が要求されているのであれば、制御部１７はステップＳｂ１からステップＳｂ２へ進む。ステップＳｂ２において制御部１７は、ＲＯＩとしてユーザにより指定された領域を判定する。ここでの領域の指定は、例えばアキシャル像およびコロナル像を表す位置決め用画像上のそれぞれにおける矩形の指定により行われる。制御部１７は、指定された２つの矩形を直交する２面として有する直方体領域を指定領域として判定する。

ステップＳｂ３において制御部１７は、上記の判定した領域をボクセル境界にフィッティングさせる。そしてステップＳｂ４において制御部１７は、フィッティング後の指定領域をＲＯＩとして決定する。

具体的には、アキシャル面上で図６に示すような矩形４１が指定された場合、この矩形４１をボクセル境界（すなわちグリッド線）にフィッティングした図７に示す矩形４２を一面とするとともに、コロナル面についても同様にして定めた矩形を一面とする直方体領域がＲＯＩとして決定される。

さて、上記のようにして既に決定されていたＲＯＩの変更が要求されている場合には、制御部１７はステップＳｂ１からステップＳｂ５へ進む。ステップＳｂ５において制御部１７は、ユーザの指示に応じてＲＯＩを変更する。

ステップＳｂ６において制御部１７は、固定モードが設定されているか否かを確認する。固定モードは、ユーザの指示に応じて設定／解除される。固定モードが設定されているならば、制御部１７はステップＳｂ６からステップＳｂ７へ進む。ステップＳｂ７において制御部１７は、変更前のＲＯＩと撮像領域との相対的位置関係を維持するように、撮像領域を変更する。しかしながら、固定モードが設定されていないならば、制御部１７はステップＳｂ６からステップＳｂ８へ進む。そしてステップＳｂ８において制御部１７は、変更後のＲＯＩをさらにボクセル境界にフィッティングする。

ステップＳｂ４、ステップＳｂ７またはステップＳｂ８を終えたならば制御部１７は、ＲＯＩ設定処理を終了する。そうすると制御部１７は、図２に示すステップＳａ５乃至ステップＳａ７の待ち受け状態に戻る。

ステップＳａ５乃至ステップＳａ７の待ち受け状態にあるときに撮像領域の変更を開始する指示がユーザによりなされたならば、制御部１７はステップＳａ６からステップＳａ９へ進む。ステップＳａ９において制御部１７は、撮像領域変更処理を実行する。

図８は撮像領域変更処理における制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳｃ１において制御部１７は、ユーザの指示に応じて撮像領域を変更する。

ステップＳｃ２において制御部１７は、撮像領域中にＲＯＩが有るか否かを確認する。そしてＲＯＩが有るならば、制御部１７はステップＳｃ２からステップＳｃ３へ進む。

ステップＳｃ３において制御部１７は、固定モードが設定されているか否かを確認する。固定モードが設定されているならば、制御部１７はステップＳｃ３からステップＳｃ４へ進む。ステップＳｃ４において制御部１７は、変更前の撮像領域とＲＯＩとの相対的位置関係を維持するように、ＲＯＩを変更する。しかしながら、固定モードが設定されていないならば、制御部１７はステップＳｃ３からステップＳｃ５へ進む。そしてステップＳｃ５において制御部１７は、ＲＯＩを変更後の撮像領域に含まれるボクセルの境界にフィッティングする。

ステップＳｃ４またはステップＳｃ５を終えたならば、あるいはＲＯＩが無いことをステップＳｃ２にて確認したならば、制御部１７は撮像領域変更処理を終了する。そうすると制御部１７は、図２に示すステップＳａ１０へ進む。

ステップＳａ１０において制御部１７は、撮像領域変更処理により変更された後の撮像領域が、位置決め用画像に対してオブリークしているか否かを確認する。なお、ここでの「オブリーク」とは、位置決め用画像のスライス方向と撮像領域におけるスライス方向とが平行ではないか、または垂直ではない状態を指す。このようなオブリークがなければ、制御部１７はステップＳａ１０からステップＳａ１１へ進む。ステップＳａ１１において制御部１７は、変更後の撮像領域の外形を表す撮像領域線と、変更後のボクセルの境界を表すグリッド線とを位置決め用画像に重畳表示する。こののちに制御部１７は、ステップＳａ５乃至ステップＳａ７の待ち受け状態に戻る。

一方、例えば図９に示すようにアキシャル面において撮像領域が傾けられた場合、撮像領域におけるスライス面はコロナル面に対して水平または垂直では無くなる。このような場合に制御部１７はステップＳａ１０からステップＳａ１２へ進む。ステップＳａ１２において制御部１７は、撮像領域に対してオブリークしている位置決め用画像に関して、撮像領域を表す撮像領域線のみを重畳表示する。上記の例の場合、図１０に示すようにコロナル像を表す位置決め用画像３１に関して、撮像領域線３４を重畳表示する。この撮像領域線３４は、撮像領域の外形の他に、アキシャル面のスライスの境界を表している。すなわち撮像領域線３４は、いわゆるスライス表示によって撮像領域を表す。撮像領域線３４は、いわゆる全体表示や中心線表示によって撮像領域を表すものに変更しても良い。全体表示は、撮像領域の外形のみを表す。中心線表示は、スライスの中心面のみを表す。こののちに制御部１７は、ステップＳａ５乃至ステップＳａ７の待ち受け状態に戻る。

そして、ステップＳａ５乃至ステップＳａ７の待ち受け状態にあるときに完了の指示がユーザによりなされたならば、制御部１７はこの待ち受け状態をステップＳａ７から抜けて、当該処理を終了する。

以上のように本実施形態によれば、撮像領域におけるスライス面が位置決め用画像に対してオブリークしていない場合には、撮像領域を表す撮像領域線の他にボクセル境界を表すグリッド線を上記の位置決め用画像に重畳表示するが、オブリークしている場合には、上記の撮像領域線のみを重畳表示して上記のグリッド線を表示しないので、非常に見易い表示となる。

また本実施形態によれば、撮像領域またはＲＯＩが変更された場合に、相対的な位置関係を維持するようにＲＯＩまたは撮像領域も自動的に変更するので、ユーザは撮像領域またはＲＯＩを変更するのに伴ってＲＯＩまたは撮像領域を変更するための操作を行う必要が無く、ユーザの負担が軽減される。すなわち、撮像領域およびＲＯＩを連動して変更することができる。

また本実施形態によれば、撮像領域またはＲＯＩが変更された場合に、変更後の相対的な位置関係でＲＯＩをボクセルにフィッティングするので、撮像領域またはＲＯＩを独立に変更する場合であっても、その変更後においてＲＯＩを撮像領域内のボクセルの位置に一致させることができる。このため、ユーザは撮像領域とＲＯＩとの詳細な位置関係を意識することなく撮像領域またはＲＯＩを変更することが可能である。

また本実施形態によれば、撮像領域およびＲＯＩの連動変更と、撮像領域またはＲＯＩの独立変更とは、固定モードの設定によってユーザが任意に使い分けることができるので、ユーザニーズに応じた柔軟な運用が可能であり便利である。

なお、本発明は上記実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明の一実施形態に係る磁気共鳴診断装置の構成を示す図。 撮像領域およびＲＯＩの設定に関わる図１中の制御部１７の処理手順を示すフローチャート。 撮像領域線およびグリッド線の表示例を示す図。 撮像領域線およびグリッド線の表示例を示す図。 ＲＯＩ設定処理における図１中の制御部１７の処理手順を示すフローチャート。 ＲＯＩのユーザによる指定状況の一例を示す図。 図６に示す指定状況に基づいて設定されるＲＯＩの一例を示す図。 撮像領域変更処理における図１中の制御部１７の処理手順を示すフローチャート。 オブリークが発生する撮像領域の設定状態の一例を示す図。 撮像領域に対してオブリークしている位置決め用画像における表示例を示す図。

符号の説明

１…静磁場磁石、２…傾斜磁場コイル、３…傾斜磁場電源、４…寝台、５…寝台制御部、６ａ，６ｂ，６ｃ…ＲＦコイルユニット、７…送信部、８…選択回路、９…受信部、１０…計算機システム、１１…インタフェース部、１２…データ収集部、１３…再構成部、１４…記憶部、１５…表示部、１６…入力部、１７…制御部。

Claims (2)

1. 撮像領域内に複数が定められるボクセルの少なくとも一部に関して磁気共鳴スペクトルを測定する磁気共鳴診断装置において、
   位置決め用画像上で前記撮像領域を決定する撮像領域決定手段と、
   前記撮像領域決定手段により決定された前記撮像領域のスライス方向と前記位置決め用画像のスライス方向とが互いに平行または垂直である場合には前記撮像領域を表す撮像領域線および前記ボクセルを表すグリッド線をいずれとも含み、前記２つのスライス方向が互いに平行または垂直ではない場合には前記撮像領域線を含むが前記グリッド線を含まない撮像領域画像を前記位置決め用画像に重ねて表示させる手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴診断装置。
2. 前記撮像領域線は、前記撮像領域の外形、前記撮像領域に含まれる撮像スライスの外形、あるいは前記撮像スライスの中心面のいずれかを表すものとすることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴診断装置。

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