JP4937756B2

JP4937756B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP4937756B2
Application number: JP2006540943A
Authority: JP
Inventors: 将宏瀧澤; 哲彦高橋
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2025-10-12
Also published as: JPWO2006041084A1; EP1803393A1; CN1980599A; WO2006041084A1; EP1803393A4; US20090012385A1; CN100448397C

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング(以下、MRIという。)装置及び方法に係り、特に、被検体の広い範囲又は全身を撮影するMRIにおいて、被検体の各部位によって、配置される方向や大きさに対応させて撮影することが可能なMRI装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRI装置では、均一な静磁場内に置かれた被検体に電磁波を照射したときに、被検体を構成する原子の原子核に生じる核磁気共鳴(以下、NMRという。)現象を利用し、被検体からの核磁気共鳴信号(以下、NMR信号という。)を検出し、このNMR信号を使って画像を再構成することにより、被検体の物理的性質をあらわす磁気共鳴画像(以下、MR画像という。)を得るものである。
【０００３】
MRIの分野において、被検体をテーブルの上に横たわらせて、該テーブルをMRI装置のガントリ内で連続的あるいはステップ毎に移動させながら被検体の広い範囲又は全身を撮影する技術が知られている。このような技術では、例えばテーブルの移動方向に平行に撮影スライス断面を設定した後、テーブルを移動させながら被検体の広い範囲又は全身を撮影する(例えば、テーブルを連続的に移動させる場合の例として非特許文献1、テーブルをステップ毎に移動させる場合の例として特許文献1参照。)。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第6311085号公報
【非特許文献１】
Kruger DG, Riederer SJ, Grimm RC, Rossman PJ.：Continuously Moving Table Data Acquisition Method for Long FOV Contrast-Enhanced MRA and Whole-Body MRI. Magnetic Resonance in Meddicine 47(2):224-231(2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らは上記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見出した。
【０００６】
すなわち、上記従来技術においてテーブル面またはテーブルの移動方向に平行に設定された撮影スライス断面は、通常仰向けに横たわらされた被検体の体の厚み程又はそれ以下の厚さを持つ。しかし、被検体が膝等を曲げてテーブルに横たわらされている等の場合、折曲がった膝が上記の如く設定された撮影スライス断面からはみ出してしまう場合がある。すなわち、被検体の一部が傾きを持ったり、他の部位に対して異なる大きさを持つ等の場合、被検体の一部が撮影スライス断面からはみ出してしまう問題がある。つまり、従来技術は被検体の各部位の配置状況(被検体が傾いて配置される場合等)が考慮されていない。
【０００７】
本発明の目的は、被検体の広い範囲又は全身を撮影するMRIにおいて、被検体の各部位によって、配置される方向や大きさに違いがあることに対応させて撮影することが可能なMRI装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するために、本発明のMRI装置は、被検体の各部位を前記撮影空間内に連続的あるいはステップ毎に移動させて、前記被検体の広範囲画像を得る際に、表示手段に表示された被検体の画像上に、被検体の各部位の配置に合わせて撮影を行うための基準情報が入力され、この基準情報に基づいて、被検体の各部位の撮影の制御を行い、撮影により得られた核磁気共鳴信号に基づいて、被検体の広範囲画像を生成することを特徴とする
【発明の効果】
【０００９】
以下に説明する【発明を実施するための最良の形態】に記載の各実施例に、本発明の具体的な効果を記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
最初に、本発明に係る一般的なMRI装置の概略を図1に基づいて説明する。図1は本発明のMRI装置の全体構成を示すブロック図である。この磁気共鳴イメージング装置は、核磁気共鳴(NMR)現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図1に示すように、静磁場発生系2と、傾斜磁場発生系3と、送信系5と、受信系6と、信号処理系7と、シーケンサ4と、中央処理装置(CPU)8とを備えて構成される。
【００１２】
静磁場発生系2は、被検体1の周りの空間にその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検体1の周りに永久磁石方式または常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。
【００１３】
傾斜磁場発生系3は、X，Y，Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とから成り、後述のシ−ケンサ4からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源10を駆動することにより、X，Y，Zの3軸方向の傾斜磁場Gs，Gp，Gfを被検体1に印加する。より具体的には、例えばX，Y，Zのいずれかの1方向にスライス方向傾斜磁場パルス(Gs)を印加して被検体1に対するスライス面を設定し、残り2つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス(Gf)を印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。あるいは特開平7−23931号公報に開示されているような技術を利用してオブリークな傾斜磁場を印加してオブリーク撮影を行うこともある。
【００１４】
シーケンサ4は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」という)と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、CPU8の制御で動作し、被検体1の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系5、傾斜磁場発生系3、および受信系6に送る。
【００１５】
送信系5は、被検体1の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるためにRFパルスを照射するもので、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル14aとから成る。高周波発振器11から出力された高周波パルスをシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器13で増幅した後に被検体1に近接して配置された高周波コイル14aに供給することにより、電磁波(RFパルス)が被検体1に照射される。
【００１６】
受信系6は、被検体1の生体組織を構成する原子核スピン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、受信側の高周波コイル14bと増幅器15と直交位相検波器16と、A／D変換器17とから成る。送信側の高周波コイル14aから照射された電磁波によって誘起される被検体1の応答の電磁波(NMR信号)が、被検体1に近接して配置された高周波コイル14bで検出され、増幅器15で増幅された後、シーケンサ4からの指令によるタイミングで直交位相検波器16により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがA／D変換器17でディジタル量に変換されて、信号処理系7に送られる。
【００１７】
信号処理系7は、光ディスク19、磁気ディスク18等の外部記憶装置と、CRT等からなるディスプレイ20とを有し、受信系6からのデータがCPU8に入力されると、CPU8が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体1の断層画像をディスプレイ20に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク18等に記録する。
【００１８】
操作部25は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系7で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス23、及び、キーボード24から成る。この操作部25はディスプレイ20に近接して配置され、操作者がディスプレイ20を見ながら操作部25を通してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。
【００１９】
なお、図1において、送信側及び受信側の高周波コイル14a，14bと傾斜磁場コイル9は、被検体1の周りの空間に配置された静磁場発生系2の静磁場空間内に設置されている。
【００２０】
現在MRI装置の撮影対象スピン種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質であるプロトンである。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和現象の空間分布を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能が2次元もしくは3次元的に表示される。
【００２１】
次に、本発明における撮影パルスシーケンスの一例を説明する。図2(a)はグラディエントエコーパルスシーケンスである。図2(a)において、RF，Gs，Gp，Gr，AD／echoはそれぞれ、RFパルス、スライス選択傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、読み出し傾斜磁場の印加、AD変換の実行／エコー信号の計測を表す軸であり、201はRFパルス、202はスライス選択傾斜磁場パルス、203は位相エンコード傾斜磁場パルス、204は読み出し傾斜磁場パルス、205はAD変換を行うサンプリングウインド、206は計測されるエコー信号を示す。
【００２２】
エコー信号の計測は、時間間隔208(繰り返し時間TR)で繰り返し実行され、各エコー信
号はＲＦパルス201の印加より時間207(エコー時間TE)の後に発生する。取得されたエコー信号206は、図2(b)に示すk空間209に配置される。図2(b)の横軸kxは、図2(a)におけるエコー信号のサンプリングウインド205の時間に相当し、縦軸kyは図2(a)におけるGp軸において位相エンコード傾斜磁場パルス203により印加された位相エンコード量(波形の面積)に相当する。
【００２３】
次に、本発明において、テーブルをMRI装置のガントリ内で連続的に移動させながら被検体の広い範囲又は全身を撮影するMRIの概念図を図3を用い説明する。
【００２４】
先ず図3(a)は、被検体と撮影空間との関係がテーブルを動かすのに従ってどのように変化するかを示した図である。ただし、図3(a)において301は撮影空間、302はテーブルである。被検体1はテーブル302上に載置されていて、テーブル302はx軸方向に自由にテーブル移動手段(図示せず。)により移動されるようになっている。テーブル302が移動されることにより撮影空間301と被検体1との位置関係が変わり、そのことにより異なる被検体の部位の画像を取得できるようになっている。例えば、Aで示された位置関係の場合では、被検体の胸部が撮影され、BあるいはCで示された位置関係の場合には、腹部、脚部がそれぞれ撮影される。
【００２５】
また、図3(b)はテーブルを連続的に移動させながら撮影する方法を説明するための図である。本方法では、通常テーブルの移動速度は位置A、位置B、位置C等の全期間304を通じて一定である。
【００２６】
本方法における画像再構成では、連続的に移動される各テーブル位置において得られたエコー信号を用いて行う。次に図4を用いて、図3(b)のようにテーブルを連続的に移動させながら行う撮影方法の詳細(画像再構成方法等)を説明する。ただし、図4はテーブル302の移動方向と平行な方向に撮影スライス断面が設定された場合の例である。以下、図4(a)〜(d)を用い順に説明する。
【００２７】
先ず図4(a)は、テーブル302に横たわらされた被検体を鉛直方向上側から見た図であり、図4(b)は真横から見た場合である。図4(a)及び(b)において401−1及び401−2は、撮影視野が401−1から401−2へ移ることを示している。より具体的には、テーブル302がx方向の＋の方向へ移動することによって、撮影視野が401−1から401−2へ移り、撮影視野は被検体に対してx方向へ−の方向に移動するようになっている。
【００２８】
更に、本撮影方法において各エコーの収集の際に印加される読み出し傾斜磁場パルスの方向は、テーブルの移動方向と平行であり、強度は一定である。一方各エコーの収集のために印加される位相エンコード傾斜磁場パルスは、方向がテーブルの移動方向に直交する水平な方向(図4(a)で示されたy方向)であり、各エコー収集時に印加される位相エンコード量は、再帰的に変化される。そして、得られたエコー信号を読み出し傾斜磁場の方向(kx方向)に一次元フーリエ変換すると、図5(c)に示す様なハイブリッドデータ(ｋ空間を1方向にのみフーリエ変換したデータ)が得られる。図5(c)におけるハイブリッドデータでは横軸がテーブル移動方向の位置を表すx軸であり、それぞれの位置に配置されている。
【００２９】
また、縦軸はテーブルの移動方向に直交する水平な方向への位相エンコード量であり、各エコー信号を読み出し方向(kx方向)に一次元フーリエ変換したものがそれぞれの位置に配置されている。
【００３０】
位相エンコード量は再帰的に変化されるので、データ402-1〜402-8それぞれはデータ402-9〜402-16にそれぞれ対応して繋がるようになっている。そこで、図4(c)において402-1に対して402-9、402-2に対して402-10等をそれぞれ対応させて繋げると図5(d)に示すようにデータ403-1〜403-8なる。図4(d)において403-1〜03-8はそれぞれ位相エンコード量の異なるデータであるので、ky方向にフーリエ変換すると最終的な画像が得られる(より詳細な説明は非特許文献1参照。)。
【００３１】
以上の様なテーブルの連続移動による撮影では、テーブル移動速度をパルスシーケンスの実行(例えば、繰り返し時間等のパラメータ)に対応させて制御させたり、あるいは逆に、パルスシーケンスの実行(例えば、繰り返し時間等のパラメータ)をテーブル移動速度に対応させて制御することが、撮影領域が断絶されることなく上記ハイブリッドデータを結合するために必要である。
【００３２】
また、以上の様なテーブルの連続移動による撮影では、一枚で被検体のテーブル移動方向の広範囲な画像を得ることができる。また、テーブルをステップ的に移動させる方法のように、ステップ毎に撮影した画像を接合する工程がないので、接合の際に生じる位置ずれが生じなくなるといった利点もある。
【実施例1】
【００３３】
本発明の実施例1を図5のフローチャート及び図6〜図8、図9(a)を用い説明する。本実施例は、図3(b)及び図4で示されているようにテーブル移動による連続撮影を行う場合において、被検体の各部位の配置状況に対応して、撮影区間を複数の撮影ブロックに分割し、撮影ブロック毎に撮影スライス断面の傾き等の設定を変更してデータを取得し、異なる撮影スライス断面で取得した複数のデータを結合して一つの広範囲又は全身画像とする実施例である。本実施例では、撮影シーケンスとして、図2で示したグラディエントエコーパルスシーケンスを用いる。先ず図5のフローチャートを用い順に説明する。
【００３４】
図5のフローチャートによれば、本実施例の撮影手順は、本撮影の前段階として、撮影ブロックの指定等を行う前準備のステップ群501と、本撮影を行うステップ群502と、本撮影を行った後データの結合等を行う後処理のステップ群503より成る。以下各ステップ群内の各ステップを具体的に説明する。
【００３５】
(ステップ504)
本撮影の前準備として、撮影ブロックの指定を行う。本ステップでは例えば低空間分解能の位置決め用のサジタル断面の画像(仰向けに横たわらされた被検体を横から見た画像)をスキャノグラム等として撮影し、このことによって被検体の各部位が配置されている傾きや大きさを検出手段により検出し、その画像をディスプレイ20上に表示する。そして、操作者はディスプレイ20を見ながら、被検体の各部位(撮影対象領域)が配置されている状況(傾き等)に応じて2以上の撮影ブロックを、表示されたスキャノグラム等上に入力する。撮影ブロックの入力は、図1におけるトラックボール又はマウス23やキーボード24等を用いディスプレイ20上に長方形(矩形)や平行四辺形等を入力することにより行う。ただし、同じ撮影ブロック内では同じスキャン条件で連続的に撮影されるので、被検体の各部位(撮影対象領域)の配置状況に応じてなるべく広い範囲が同じスキャン条件で撮影されるように、設定される撮影ブロックはなるべく大きい方が良いと考えられる。
【００３６】
設定された撮影ブロックの一例を図6に示す。図6によれば、被検体の上半身はテーブル面に対して水平であるが、下半身は膝が折れ曲がっていて、テーブル面に対して平行でなくなっている。そのため、図6における撮影ブロックの設定では上半身に対しては撮影ブロック601-1と撮影ブロック601-2がテーブルの移動方向に平行に記憶手段(CPU8内に内臓されているメモリ等)により記憶されていて、それらは被検体の上半身を含むテーブルの移動方向に平行な直方体の領域を有しているが、下半身に対しては撮影ブロック601-3と撮影ブロック601-4がテーブル面に平行でなく、被検体の足の向きに合わせて傾斜を持たせて記憶手段により記憶されていて、それらは被検体の足を含むテーブルの移動方向に平行でない直方体の領域を有している。
【００３７】
(ステップ505)
次に撮影ブロック毎の撮影条件の設定を行う。より具体的には、マルチスライスの枚数を4枚とする場合での設定例を図7(a)に示す。操作者がトラックボール又はマウス23やキーボード24等を用い各撮影ブロック内の撮影スライス断面の枚数を同一の4枚と入力すると、ディスプレイ20には図7(a)で示される画面が表示される。図7(a)によれば、撮影ブロック701-1と撮影ブロック701-2については、撮影スライス断面がテーブルの移動方向に対して平行に4枚ずつ各撮影ブロックについて設定手段により設定されている。一方、撮影ブロック701-3と撮影ブロック701-4では、撮影スライス断面がテーブルの移動方向に対して平行でなく、撮影ブロック701-3と撮影ブロック701-4が傾いているのに合わせて傾いて設定されている。本ステップにおいて設定された撮影スライス断面の設定情報は、例えば、磁気ディスク18に一時記憶される。ここで、各撮影ブロックに4枚ずつ設定された撮影スライス断面の内最も鉛直方向上側のものを702-a1〜a4とし、702- a1〜a4の鉛直方向一つ下に配置されたものを702-b1〜b4とし、702-b1〜b4 の鉛直方向一つ下に配置されたものを702-c1〜c4とし、702-c1〜c4の鉛直方向一番下に配置されたものを702-d1〜d4とする。(図7(a)では簡単のため702-a1〜a4と702-b1、702-c1、702-d1のみ示した。)
【００３８】
撮影ブロック毎に角度を異ならせて撮影スライス断面を指定した場合の詳細図を図9(a)に示す。ただし、図9(a)においてx軸はテーブルの移動方向、y軸は位相エンコード傾斜磁場を印加する方向、z軸は鉛直方向である。図9(a)によれば、スラブ901−1では撮影スライス断面の方向がテーブルの移動方向と平行であるが、スラブ901−2では撮影スライス断面の方向がテーブルの移動方向に対して傾きθを持つことがわかる。ここでスラブとは、1つの撮影ブロック内に配置された複数個のマルチスライスのセットのことを示す。
【００３９】
このように撮影スライス断面を設定してグラディエントエコーパルスシーケンスを実行して撮影する場合に、スラブ901−1の撮影をする際の読み出し傾斜磁場出力をGx(t)、スライス傾斜磁場出力をGz(t)とした場合、スラブ901−2を取得する際の読み出し／スライス傾斜磁場出力は、次式1によって表される。
【００４０】
【数１】

【００４１】
(ステップ506)
本計測を始めるために、テーブルを初期位置へ移動する。例えば、被検体の頭部から撮影を開始する場合には、撮影視野の中央に被検体の頭部が配置されるように設定する。
【００４２】
(ステップ507)
テーブルを少しずつ移動させながら撮影を開始する。
【００４３】
(ステップ508)
テーブルを送りながら行う本撮影において、テーブルがステップ504において設定した次の撮影ブロックに移動したかを判断する。次の撮影ブロックへ移動した場合には、ステップ509へ移動する。次の撮影ブロックへ移動しない場合にはステップ510へ移動する。
【００４４】
(ステップ509)
テーブルの位置が次の撮影ブロックの位置へ移動して撮影ブロックの配置される傾き等が変わったり撮影ブロックの大きさが変わったりした場合には、次の撮影ブロックの撮影ができるようにスライス選択の傾斜磁場パルス印加のための設定や、読み出し傾斜磁場パルス印加のための設定をステップ505で行ったブロック毎の撮影条件の設定(記憶された情報)に基づいてCPU8等の制御手段により変更する。例えば、撮影ブロックが図7(a)における701-2から701-3へ移動するような場合には、スライス選択の傾斜磁場の方向及び読み出し傾斜磁場の方向が傾くので、それに合わせてそれぞれオブリーク傾斜磁場を印加できるようにするための設定変更を行う。より具体的には、例えばブロック701-2からブロック701-3へ移動する際には、図7(b)x-z平面上において、703-a2〜703-d2で設定される撮影スライス断面を撮影された後、703-a3〜703-d3で設定される撮影スライス断面について、撮影されるように切り替える。
【００４５】
ここで、各撮影スライス断面について撮影を行う順番は、例えば703-d2→703-c2→703-b2→703-a2→703-a3→703-b3→703-c3→703-d3のようにすれば良い。また、703-a2〜703-d2及び703-a3〜703-d3で表される各撮影スライス断面は、図7(b)に示されているように一部重複するようにすれば良い。また、撮影ブロックが向きは同じでも大きさが変わったような場合には、それに合わせて1回1回のグラディエントエコーパルスシーケンスの実行の際にどの程度ずつスライス選択の傾斜磁場強度を変化させるか等に関する設定変更を行う。
【００４６】
(ステップ510)
スライス選択の傾斜磁場強度、位相エンコード量等をCPU8等の制御手段により逐次変えて、1回1回のグラディエントエコーパルスシーケンスの実行を行う。より具体的には、本実施例における本撮影では、テーブルを少しずつ動かしながら、また、エコー信号を収集する撮影スライス断面の位置等を1つずつ変更させて、グラディエントエコーパルスシーケンスを実行する。テーブルはある予め決められた所定の移動速度で動かされるようになっていて、RFパルス(図2(a)における201)の照射周波数とスライス選択の傾斜磁場(図2(a)における202)の強度等を順次変えて、順次グラディエントエコーパルスシーケンスを行うことにより、各撮影スライス断面からのエコー信号を順次収集する。例えば、マルチスライスの枚数が4枚である場合には、撮影ブロック内のマルチスライスの4枚(702-aから702-dまで)それぞれからエコー信号を順次収集した後、また702-aに戻り702-dまでスライス選択させながら、順次テーブルを送っていくようにする。
【００４７】
ここで、テーブルを送りながらどの位置の撮影スライス断面を撮影するかの手順に関する説明を図8を用い行う。ただし、図8において(a)と(b)は図7(a)における701-1あるいは701-2のように撮影ブロックの配置された方向がテーブルの移動方向に対して平行な場合の例であり、図8(c)と(d)は図7(a)における701-3あるいは701-4のように撮影ブロックの配置された方向がテーブルの移動方向に対して平行でなく傾斜を持つ場合の例である。そして、図8において(a)と(c)は横軸がテーブルの移動方向の位置x、縦軸が位相エンコード量のx-ky(x-PE)平面を示し、(b)と(d)は横軸がテーブルの移動方向の位置x、縦軸が鉛直方向のスライス位置zを表すx-z平面を示している。また、図8(b)と(d)は、図8(a)と(c)におけるA−A‘断面で切断したところを示している。
【００４８】
下記に示すグラディエントエコーパルスシーケンスの実行では、図8(a)における801-1の位置において、図8(b)の断面における801-1a、801-1b、801-1c、801-1dの順に順次撮影を行い、次に位相エンコード量を1ステップ増加させて図8(a)のx-ky平面上における801-2の位置に移り図8(b)の801-1a、801-1b、801-1c、801-1dとz方向に同じ高さの撮影スライス断面の撮影を順次行い、その後順次、位相エンコード量を1ステップ増加させて図8(a)における矢印802に従って801-7まで撮影を行う。801-7まで終了したら位相エンコード量801-1と同じ量まで戻し、図8(a)のx-ky断面の801-8の位置の撮影スライス断面について撮影を行い、その後位相エンコード量を1ステップずつ増加させて矢印803に従って撮影するようにする。
【００４９】
撮影ブロックがテーブルの移動方向に対して傾いている図8(c)及び(d)の場合も同様であり、図8(c)における804-1の位置において、図8(d)の断面における804-1a、804-1b、804-1c、804-1dの順に順次撮影を行い、次に位相エンコード量を1ステップ増加させて図8(c)のx-ky平面上における804-2の位置に移り図8(c)の804-1a、804-1b、804-1c、804-1dとz方向に同じ高さの撮影スライス断面の撮影を順次行い、その後順次、位相エンコード量を1ステップずつ増加させて図8(c)における矢印805に従って804-7まで撮影を行い、804-7まで終了したら位相エンコード量804-1と同じ量まで戻し、図8(c)のx-ky断面の804-8の位置の撮影スライス断面について撮影を行い、その後位相エンコード量を1ステップずつ増加させて矢印806に従って撮影するようにする。
【００５０】
(ステップ511)
テーブルが最終的に移動される位置に到達し、必要なエコー信号を全て収集できたかを判断し、すべてのエコー信号が収集できたならばステップ512へ、すべてのエコー信号が収集できていなければ、ステップ508へ移動する。
【００５１】
(ステップ512)
各ブロックで取得されたエコー信号データを磁気ディスク18からCPU8内のメモリーに読み込み、CPU8内の合成手段により結合処理する。
結合の方法は図4(d)で説明した方法に準じて行う。つまり、取得されたエコー信号データをx方向(テーブル移動方向)に一次元フーリエ変換した後に、図7(a)において配置された撮影ブロックに沿って合成手段内のCPU8内に配置された接続手段により繋ぎ合わせる。例えばこの接続は、接続されるデータ間の空間的な位置配置が合うように各撮影ブロック4スライス配置されている撮影スライス断面のうち一番上のもの702-a1〜702-d1を繋ぎ合わせて704-aとし、撮影スライス断面のうち鉛直方向702-a1〜702-d1の下にある702-a1〜702-d1を繋ぎあわせて704-bとし、撮影スライス断面のうち鉛直方向702-a1〜702-d1の下にある703-a1〜703-d1を繋ぎあわせて704-cとし、撮影スライス断面のうち鉛直方向703-a1〜703-d1の下にある704-a1〜704-d1を繋ぎ合わせて704-dとし、図4(d)で説明したようなハイブリッドデータを生成する。
【００５２】
(ステップ513)
ステップ512で結合されたデータ(704-a〜704-d)を位相エンコード方向(図4(d)におけるky方向)にフーリエ変換して全体画像を作成する。この演算は、CPU8内で行い、得られた結果を図7(c)に示す。ハイブリッドデータ704-a〜704-dに対応して全体画像705-a〜705-dが示されている。図7(c)によれば、本実施例では撮影スライス断面をオブリークさせる部分を設けたために、膝部と足先部で画像が途切れること無く連続画像として示されている。
【００５３】
(ステップ514)
全体画像作成ステップ513で作成された全体画像を、例えばディスプレイ20に表示する。また、全体画像データは、磁気ディスク18内に一時記憶される。
以上説明したように、実施例1では、撮影対象部位の配置状況(傾き等)に対応させて撮影断面を最適に設定することができる。
【実施例2】
【００５４】
本発明の実施例2を図9を用い説明する。ただし、本実施例は、設定した撮影ブロックがテーブルの移動方向に平行なものと、平行でない傾きを持つものがある場合についての実施例である。本実施例は、平行でない傾きを持つ撮影ブロックから得られたハイブリッドデータにデータ補間処理を行い、テーブルの移動方向に平行に配置された格子上の値を求めた後、各撮影ブロック間のデータ補間処理後のハイブリッドデータを正しく接続し、位相エンコード方向にフーリエ変換して最終的な画像を得る実施例である。また、本実施例は実施例1の図5に示されたフローチャートとステップ511のみ異なりステップ511aとしたので、その部分のみ説明を行う。
【００５５】
(ステップ511a)
本ステップでは先ず、それぞれのスラブで取得したエコー信号データを読み出し傾斜磁場印加方向にそれぞれフーリエ変換して、ハイブリッドデータを作成する。図9(b)及び図9(c)を用いその様子を説明する。図9(b)において左側の902−1は図9(a)におけるスラブ901−1において計測したエコー信号データをそのまま並べたものであり、右側の903-1は902−1を読み出し傾斜磁場の印加方向にフーリエ変換して、更にx軸上での位置を適切にしてハイブリッドデータとして配置したものである。また、図9(c)において左側の902−2は図9(a)におけるスラブ901−2において計測したエコー信号データをそのまま並べたものであり、右側の903−2は902−2を読み出し傾斜磁場印加方向にフーリエ変換して、更にx軸上での位置を適切にしてハイブリッドデータとして配置したものである。図9(b)及び(c)で右側に配置したハイブリッドデータによれば、各ハイブリッドデータはテーブルの移動に合わせて少しずつずれていることがわかる。
【００５６】
次に図9(b)及び(c)において得られたハイブリッドデータにz軸方向の位置情報を加味し、仮想3次元空間上に配置すると、例えば図9(d)のようになる。図9(d)では左側がスラブ901−2に対応するものであり、右側はスラブ901−1に対応するものである。右側のようにスラブ901−1がテーブルの移動方向に対して平行の場合には、ハイブリッドデータがテーブルの移動方向に平行に配置された格子上に載るので、特別な変換はする必要はないが、左側のようにスラブ901−2がテーブルの移動方向に対して傾いている場合には、補間処理を行い、テーブルの移動方向に平行に配置された格子上の値を計算する必要がある。
【００５７】
図9(e)は、図9(d)における点線904上の一部分を拡大して示した図であり、実線905−1及び905−2はスラブ901−2における撮影スライス断面、906−1〜906−7は撮影スライス断面上のデータ、907−1〜907−5はテーブルの移動方向に平行に配置された格子の一部である。
【００５８】
図9(e)に示されたような例では、撮影スライス断面上のデータの位置とテーブルの移動方向に平行に配置された格子点の位置が一致しないことが多い。そこで、格子上の点を補間により求める。この補間の処理は907−1から907−5までのそれぞれについて求めるが、本実施例では907−3に例をとって説明する。
【００５９】
格子点907−3上の値を求める場合には、所定の範囲を例えば正方形の908として定め、その範囲内の撮影スライス断面上のハイブリッドデータを用いCPU8内に内臓された補間手段により補間処理を行う。図9(e)で示された例では、906−2、906−3、906−5を用い次式2の計算式を用い計算を行う。
【００６０】
【数２】

【００６１】
式2において、P(m)はm番目(1≦m≦M：Mは格子点の総数)の格子点907−3を表し、N(m)はm番目の格子点の周囲にある有効範囲内のデータ数、D(m，n)はm番目の注目格子点の周りの有効範囲内のn番目の計測データの値、r(m，n)は注目格子点mの位置と計測データnの位置との間の距離、W(r(m，n))はその距離に応じた重み関数である。重み関数W(r)の例としては、次式3で表されるSinc関数を用いることが考えられる(ここでαは任意の距離)。
【００６２】
【数３】

【００６３】
図9(f)における左側の909は、上述した様にスラブ901−2におけるハイブリッドデータを補間によって格子点上のデータに直したものをx-ky平面上に表したものである。
図9(f)における909はスラブ901−1において求めたハイブリッドデータ903−1と結合できるようになっていて、結合すると図9(f)の右側のようになる。
図9(f)の右側のように結合されたハイブリッドデータを更にky方向にフーリエ変換を行うと、最終的な全体画像が得られる。
以上説明したように、第2の実施例では、撮影ブロック毎に傾きを異ならせて撮影スライス断面を指定しても、位置情報を用いて補間処理を行ったデータを結合することにより、全体画像の空間情報を正しくさせて再構成することができる。
【実施例3】
【００６４】
本発明の実施例3を図10を用い説明する。本実施例は実施例1における図5のフローチャートとステップ504とステップ505、ステップ511のみ異なりステップ504b、ステップ505b、ステップ511bとなるので、その部分のみ説明を行う。本実施例は撮影ブロック間で、それらの大きさや、各撮影ブロック内に配置される撮影スライス断面の方向及び読み出し傾斜磁場を印加する方向を異ならせて行う撮影方法である。以下、本実施例におけるステップ504b、505b及びステップ511bを順に説明する。
【００６５】
(ステップ504b)
本ステップにおける撮影ブロックの設定では、各撮影ブロック毎に大きさを異ならせる。本ステップにおける設定例を図10(a)に示す。図10(a)によれば、被検体の胸部と腹部を撮影するために鉛直方向(z方向)に厚さの大きい1001−1が設定されていて、被検体の脚部を撮影するために鉛直方向(z方向)に厚さの小さい1001−2が設定されている。
【００６６】
(ステップ505ｂ)
本実施例における撮影スライス断面の設定では、撮影ブロック毎に撮影スライス断面の設定方向を異ならせ、更に各撮影スライス断面で撮影のために印加する読み出し傾斜磁場の方向も変える。
【００６７】
本設定における撮影スライス断面及び読み出し傾斜磁場や位相エンコード傾斜磁場の方向の設定例を図10(b)に示す。図10(b)によれば、撮影ブロック1001−1では撮影スライス断面がx軸方向に垂直に設定されており、読み出し傾斜磁場の方向がz軸方向であり、位相エンコード傾斜磁場の方向がy軸方向であり1002−1で示されているようになっているのに対して、撮影ブロック1001−2では撮影スライス断面がz軸方向に垂直に設定されており、読み出し傾斜磁場の方向がx軸方向であり、位相エンコード傾斜磁場の方向がy軸方向であり1002−2で示されているようになっている。
【００６８】
(ステップ511b)
本実施例におけるステップ511bでは、取得されたエコー信号データを読み出し傾斜磁場を印加した方向に1次元フーリエ変換する。そして、得られたデータを仮想3次元ハイブリッド空間上に配置すると、図10(c)及び図10(d)のようになる。ただし、図10(c)は仮想3次元ハイブリッド空間上に配置されたハイブリッドデータのx-ｋy平面に平行な断面で切った断面図を示した図であり、図10(d)はハイブリッドデータのx-z平面に平行な断面で切った断面図を示した図である。また、図10(c)はz軸方向に任意の位置についてのデータであり、図10(d)はｋy軸方向に任意の位置についてのデータであり、図中点および実線は、1つのエコー信号から生成したハイブリッドデータに対応し、図中矢印は各ハイブリッドデータを生成するためのエコー信号を収集した時間的な順序を表す。
【００６９】
テーブルは計測中少しずつx軸の＋方向に動いているので、各エコー信号によって得られるハイブリッドデータも少しずつx軸の−の方向に移動している。また、撮影ブロック1001−1では撮影スライス断面がy−z平面であるので、ハイブリッドデータの図10(c)のx−ｋy平面上での配置は点状となるが、図10(d)のx−z平面上では線上となる。一方、撮影ブロック1001−2は撮影スライス断面がx−y平面であるので、ハイブリッドデータの図10(c)のx−ｋy平面上での配置は線状となるが、図10(d)のx−z平面上での配置は線上となる。
【００７０】
(ステップ512b)
図10(c)及び(d)に示された仮想3次元ハイブリッド空間上に配置されたデータを基にデータ補間処理を行い、ハイブリッドデータの予め定められた格子上での値を求める。例えば、図10(c)及び(d)において点線で示した格子上の点についての値をそれぞれ求めてハイブリッド補間データとする。更に、ハイブリッド補間データをky方向にフーリエ変換を行うことで、最終的な全体画像が得られる。ただし、図10(d)においてハイブリッド補間データは1003−2と1003−3のz軸方向の位置に対応するデータがないので、その部分は0の値を持つデータで穴埋めをすれば良いと考えられる。
【００７１】
以上説明したように、第二の実施例では、撮影ブロック間で読み出し方向を異ならせて撮影しても、位置情報を整合させてデータを結合することにより、全体画像の空間情報が正しくなるようにして再構成をすることができる。本実施例は、被検体の撮影部位によってより良い画像を得るために、異なる撮影方法で撮影した方が良い場合に有用な方法である。
【実施例4】
【００７２】
本発明の実施例4を図11のフローチャート及び図12を用い説明する。ただし、本実施例はテーブル移動により連続的に被検体の撮影を行っている最中に、撮影スライス断面をリアルタイムに変更する実施例である。次に図11のフローチャートを用い説明する。ただし、図11は実施例1の図5と比較してステップ群501がなく、代わりにステップ1108及び1109があるので、異なるステップ1108及び1109のみを説明する。
【００７３】
(ステップ1108)
本ステップでは撮影中に、グラフィックユーザインターフェイス等を用いて撮影スライス断面の傾き等をリアルタイムに変更するか。変更する場合はステップ1109へ、変更しない場合はステップ510へ移動する。
【００７４】
(ステップ1109)
撮影スライス断面の傾き等の撮影条件の変更をリアルタイムに入力する。その様子を図12を用いて説明する。図12は、ディスプレイ20上に表示された被検体の位置決め画像(例えば、仰向けに横たわらされた被検体を横から見た図)を示している。図12において、1201は被検体、1202−1及び1202−2は撮影スライス断面を表すボックスである。本実施例において撮影スライス断面を表すボックスは現在撮影中の位置と、過去に撮影した位置と、これから撮影する位置とを区別して表示されるようになっている。
【００７５】
例えば、図12(a)の場合には、1202−1で示した実線のボックスはそのボックス内の撮影スライス断面が撮影中であることを示していて、1202−2で示した点線のボックスはそのボックス内の撮影スライス断面を次に撮影することを示している。時間の経過とともにテーブルが動かされると、撮影スライス断面は被検体の腹部方向に移動され、それにつれて被検体の位置決め画像の腹部側が表示されるようにある。図12(b)は図12(a)の時より所定の時間経過した後の位置決め画像を示していて、ボックス1202−2が実線になり撮影中のボックスになっている。図12(b)のタイミングでは、次に撮影するボックス1202−3を、被検体の脚が傾きに合わせて傾かせて配置するように入力する。この入力のためには、図1におけるトラックボール又はマウス23やキーボード24等を用いる。
【００７６】
図2(b)のタイミングより更に撮影が進行した結果が図12(c)である。図12(c)によれば、1202−2は撮影中のボックスになり実線になっている。図12(c)のタイミングでは、次に撮影するボックス1202−4を、被検体の脚が傾いているのに合わせて傾かせて配置するように入力する。
【００７７】
ステップ510ではステップ1109等で入力された撮影条件等の変更に基づいてシーケンスの実行を行う。
以上の操作を撮影が終わるまで繰り返すことで、撮影中に任意に撮影スライス断面を更新できる。
【００７８】
本実施例では、撮影中にステップ1108において次に撮影するボックスを傾かせて設定した場合には、その入力情報を基に、次のボックスの撮影ができるようにステップ1109においてオブリーク傾斜磁場を印加等するための設定を行い、ステップ510でその傾きに合わせてグラディエントエコーパルスシーケンスを行うことができるようにした。そのため、テーブル移動により連続的に被検体の撮影を行っている最中に、撮影スライス断面をリアルタイムに変更することが可能となった。
【００７９】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できる。例えば、本実施例では、グラディエントエコーパルスシーケンスで撮影する場合を示したが、他のシーケンスも適用できる。また、データ結合処理を全計測終了後に行う場合を示したが、計測中でも必要なデータがそろった時点で直ちに結合処理を行うことも可能である。
更に、撮影中の断面変更の回数として、2回あるいは3回の場合を示したが、変更回数はこれに限定されない。また、本実施例では3次元的なデータ取得方法として、マルチスライスで計測する場合を示したが、スライス方向にエンコード傾斜磁場を用いて3次元計測を行うことも可能である。
【００８０】
また、上記実施例では、撮影ブロック間であるいはボックス間でそれぞれの傾きをテーブルの移動方向に対して異ならせることがあるが、それぞれの撮影ブロックあるいはそれぞれのボックスで得られたデータによりハイブリッドデータ等をうまく接続させるためには、それぞれの撮影ブロックあるいはそれぞれのボックスで収集するエコー信号の領域を一部重複させるようにすると、接続の際の断絶がなく好適になると考えられる。
【００８１】
また、上記実施例ではテーブルを連続的に移動させる非特許文献1に開示されているような場合について、本発明はテーブルをステップ毎に移動させて撮影する特許文献1のような場合に適用できることは言うまでもない。
【００８２】
また、データの補間の際に用いた重み関数はSinc関数でなくても良く、Kaiser Bessel関数等の他の関数を用いても良いことは言うまでもない。
【００８３】
また、被検体の各部位が配置されている傾きや大きさを検出するためにスキャノグラム等を撮影しなくても良く、カメラ等を用いて被検体を横から撮影しても良い。
【００８４】
また、被検体の各部位が配置されている状況に対応させるために撮影ブロックを複数個入力しなくても良く、直線や折れ線、曲線を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図1】本発明に係る一般的なMRI装置の概略。
【図2】(a)撮影パルスシーケンスの一例。(b)エコー信号をｋ空間上に配置した例を示す図。
【図3】(a)被検体と撮影空間との関係がテーブルを動かすのに従ってどのように変化するかを示した図。(b)テーブルを連続的に移動させながら撮影する方法を示す図。
【図4】(a)テーブルに横たわらされた被検体を鉛直方向上側から見た図。(b)テーブルに横たわらされた被検体を真横から見た図。(c)エコー信号を読み出し傾斜磁場の方向(ky方向)に一次元フーリエ変換して得られたハイブリッドデータを示した図。(d)位相エンコード量の対応するハイブリッドデータを繋げた例を示す図。
【図5】実施例1におけるMRIの手順を表すフローチャートを示す図。
【図6】撮影ブロックの設定例を示す図。
【図7】(a)撮影ブロック内への撮影スライス断面の設定例を示す図。(b)傾きの異なる撮影ブロックへ移動する際、どのように撮影スライス断面を切り替えるかを示す図。(c)実施例1において生成した全体画像を示す図。
【図8】(a)撮影ブロックがテーブルの移動方向に対して平行な場合な場合について、撮影スライス断面を切り替えて撮影する様子をx-ky平面から見た図。(b)撮影ブロックがテーブルの移動方向に対して平行な場合な場合について、撮影スライス断面を切り替えて撮影する様子をx-z平面から見た図。(c)撮影ブロックがテーブルの移動方向に対して傾斜を持つ場合について、撮影スライス断面を切り替えて撮影する様子をx-ky平面から見た図。(d)撮影ブロックがテーブルの移動方向に対して傾斜を持つ場合な場合について、撮影スライス断面を切り替えて撮影する様子をx-z平面から見た図。
【図9】(a)撮影ブロック毎に角度を異ならせて撮影スライス断面を指定した一例を示す図。(b)スラブ901−1において計測したエコー信号データをそのまま並べて示した図(左側)及び902−1を読み出し傾斜磁場の印加方向にフーリエ変換して、更にx軸上での位置を適切にしてハイブリッドデータとして配置した図(右側)。(c)スラブ901−2において計測したエコー信号データをそのまま並べて示した図(左側)及び902−2を読み出し傾斜磁場印加方向にフーリエ変換して、更にx軸上での位置を適切にしてハイブリッドデータとして配置した図(右側)。(d)図9(b)及び(c)において得られたハイブリッドデータにz軸方向の位置情報を加味し、仮想3次元空間上に配置した図(左側はスラブ901−2に対応する図、右側はスラブ901−1に対応する図。)。(e)ハイブリッドデータの補間処理を説明するための図。(f)異なるスラブによるハイブリッドデータを結合する様子を示す図。
【図10】(a)実施例3における撮影ブロックの設定例を示す図。(b)実施例3における撮影スライス断面及び読み出し傾斜磁場と位相エンコード傾斜磁場の方向の設定例を示す図。(c)実施例3における仮想3次元ハイブリッド空間上に配置されたハイブリッドデータのx-ky平面に平行な断面で切った断面図。(d)実施例3における仮想3次元ハイブリッド空間上に配置されたハイブリッドデータのx-z平面に平行な断面で切った断面図。
【図11】実施例4におけるフローチャートを示す図。
【図12】実施例4における位置決め画像の表示例を示す図。
【符号の説明】
【００８６】
1 被検体、2 静磁場発生系、3 傾斜磁場発生系、4 シーケンサ、5 送信系、6 受信系、7 信号処理系、8 中央処理装置(CPU)、9 傾斜磁場コイル、10 傾斜磁場電源、11 高周波発信器、12 変調器、13 高周波増幅器、14ａ高周波コイル(送信コイル)、14b 高周波コイル(受信コイル)、15 信号増幅器、16 直交位相検波器、17 A/D変換器、18 磁気ディスク、19 光ディスク、20 ディスプレイ、21 ROM、22 RAM、23 トラックボール又はマウス、24 キーボード

Claims

水平方向に対して傾いた部位を持つ被検体を撮影空間に配置させるテーブルと、該テーブルを前記水平方向に連続的に移動させるテーブル移動手段と、前記被検体の位置決め画像を表示する表示手段と、前記位置決め画像上に、複数個の領域の領域位置情報を前記水平方向あるいは前記傾いた部位の傾きに合わせて入力する入力手段と、前記複数個の領域内に前記被検体の配置される方向に沿って複数のスライス断面をスライス位置情報として設定し、前記領域位置情報及びスライス位置情報に基づいて、前記被検体の各部位の撮影の制御を行う撮影制御手段と、前記撮影の制御により得られた核磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の広範囲画像を生成する信号処理手段を備え、
前記信号処理手段は、前記スライス断面毎に前記核磁気共鳴信号を第1の一次元フーリエ変換してハイブリッドデータを得て、前記ハイブリッドデータの基となった磁気共鳴信号を取得した時に印加した読み出し傾斜磁場パルスの読み出し傾斜方向が互いに異なる隣り合う前記複数個の領域同士で前記ハイブリッドデータを繋ぎ合わせた後、更に第2の一次元フーリエ変換をして、前記広範囲画像を得る磁気共鳴イメージング装置において、
前記信号処理手段は、前記テーブルの移動方向に対して傾きを持って配置された撮影スライス断面のハイブリッドデータの少なくとも一部に基づいて、前記移動方向に平行に配置された格子上のデータを求め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、
前記領域位置情報は、前記被検体の各部位を含む複数個の領域をそれぞれ表す複数の図形として入力され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、
前記複数のスライス断面の数は、各直方体の領域それぞれについて同数であり、前記信号処理手段は、前記各直方体の領域内の前記各スライス断面より発生した前記核磁気共鳴信号を処理して得られたデータを順次繋ぎ合わせて、前記広範囲画像を生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乃至3のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記複数個の領域位置情報は、互いに大きさの異なるもの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1記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記複数個の領域位置情報間で、前記スライス断面の設定される方向あるいは読み出し傾斜磁場を印加する方向が互いに異なるもの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1記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記信号処理手段は、前記ハイブリッドデータを補間により繋ぎ合わせることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項6記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記信号処理手段は、前記ハイブリッドデータを補間により繋ぎ合わせる際に、前記ハイブリッドデータの配置された空間的位置と、該補間により求められる注目格子点の空間的位置との距離に応じた重み関数を用いることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項7記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記重み関数は、前記距離をパラメータとするsinc関数を少なくとも一部に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7記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記重み関数は、前記距離が所定以上の場合にゼロとなる関数であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。