JP5049598B2 - 磁気共鳴イメージング装置及びその撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像位置を変えながらの複数回の撮像を行うことで広領域を撮像する磁気共鳴イメージング装置及びその撮像方法に関するものである。

近年、磁気共鳴イメージング装置では、寝台を移動させつつ複数回の撮像をその合間に行うことで、１回に撮像できない広い範囲を撮像するものとして、広領域撮像や寝台移動撮像と称される手法が利用されるようになってきている。

一方で、磁気共鳴イメージング装置では、画像が歪まないで撮像することができる領域は限られている。

したがって、広い領域を撮像をする時に、撮像したい範囲を指定するのに、１回に撮像できる範囲(１つのステーション)で撮像範囲を指定し、次に隣接する撮像範囲を指定する、という操作を撮像したい範囲の最後まで繰り返すことが必要であった。また、撮像位置を指定する時に、磁場中心から離れすぎると、撮像した画像の端が歪んでしまうことがあるため、離れすぎないことを意識して撮像位置を設定する必要がある。
特開２００５−３４２５１５号公報

ところで、前述したように、広い領域を撮像する時に撮像したい範囲を指定するのに、１回に撮像できる範囲で撮像範囲を指定し、次に隣接する撮像範囲を指定するという操作を、撮像したい範囲の最後まで繰り返すのは、時間と手間がかかるものであった。

また、設定した撮像位置が磁場中心から離れすぎると、前述したように歪んだ画像が撮像されてしまい、再撮像が必要になってしまう。或いは、撮像前に、装置によって許容値以上の歪が発生する位置が撮像範囲内にあると認識されると、撮像を行うことができないため、撮像条件の変更や撮像位置、方向の再設定を行わないと撮像を行うことができない、といった手間を要するという課題を有していた。

したがって本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一度に撮像できない広い範囲（最大ＦＯＶよりも広い範囲）を撮像する際に、撮像条件の変更や撮像位置、方向の再設定を行わなくともよく、時間や手間がかかることのない磁気共鳴イメージング装置及びその撮像方法を提供することである。

すなわち本発明は、最大撮像範囲よりも広い所望の撮像範囲を指定可能とする指定手段と、前記指定手段で指定された前記所望の撮像範囲を複数の撮像範囲に分割するものであって、再構成画像に所定の許容値以上の磁場歪みを含まない撮像領域及び前記複数の撮像範囲のオーバーラップ量に基づいて前記所望の撮像範囲を前記複数の撮像範囲に分割する分割手段と、前記分割手段で分割された前記複数の撮像範囲で撮像する撮像手段とを具備することを特徴とする。

本発明は、最大撮像範囲よりも広い範囲を撮像する際に、予め被検体に対して撮像する撮像範囲を指定するステップと、前記指定された撮像範囲を複数の撮像範囲に分割するものであって、再構成画像に所定の許容値以上の磁場歪みを含まない撮像領域及び前記複数の撮像範囲のオーバーラップ量に基づいて前記指定された撮像範囲を前記複数の撮像範囲に分割するステップと、前記分割された撮像範囲に基づいて前記被検体を移動させながら複数回の撮像を行って、前記被検体の指定された撮像範囲の画像を得るステップとを具備することを特徴とする。

本発明によれば、一度に撮像できない広い範囲を撮像する際に、撮像条件の変更や撮像位置、方向の再設定を行わなくともよく、時間や手間がかかることのない磁気共鳴イメージング装置及びその撮像方法を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置と略記する）の構成を示すブロック図である。

図１に於いて、ＭＲＩ装置２０は、静磁場磁石１と、傾斜磁場コイル２と、傾斜磁場電源３と、寝台４と、寝台制御部５と、送信ＲＦコイル６と、送信部７と、受信ＲＦコイル８と、受信部９及び計算機システム１０を有して構成される。

前記静磁場磁石１は、中空の円筒形をなして、内部の空間に一様な静磁場を発生するためのものである。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て構成されるもので、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種類のコイルが組み合わされている。そして、傾斜磁場コイル２は、前記３つ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の各軸に沿って変化する傾斜磁場を発生する。尚、Ｚ軸方向は、例えば静磁場と同方向とする。

前記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及びリードアウト用傾斜磁場Ｇｒにそれぞれ対応している。スライス選択用傾斜磁場Ｇｓは、任意に撮像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。

寝台４は、その天板４１に被検体Ｐを載置するためのものである。被検体Ｐは、寝台４の天板４１に載置された状態で傾斜磁場コイル２の空洞（撮像口）内に挿入される。寝台４の天板４１は寝台制御部５により駆動されるもので、その長手方向及び上下方向に移動される。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。

送信ＲＦコイル６は、傾斜磁場コイル２の内側に配置される。この送信ＲＦコイル６は、送信部７から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。

送信部７は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部等を内蔵している。前記発振部は、静磁場中に於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高周波パルスを送信ＲＦコイル６に送信する。

受信ＲＦコイル８は、前記傾斜磁場コイル２の内側に配置される。受信ＲＦコイル８は、前述した高周波磁場の影響により、被検体Ｐから放射される磁気共鳴信号を受信する。受信ＲＦコイル８からの出信号は、受信部９に入力される。

受信部９は、受信ＲＦコイル８からの出力信号に基づいて磁気共鳴信号データを生成する。

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

前記インタフェース部１１には、前述した傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、受信ＲＦコイル８及び受信部９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から出力されるデジタル信号を、インタフェース部１１を介して収集する。このデータ収集部１２で収集したデジタル信号、すなわち磁気共鳴信号データは、記憶部１４に格納される。

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、或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或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或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、液晶表示器等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等のポインティングデバイス、モード切り替えスイッチ等の選択デバイス、或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、図示されないＣＰＵやメモリ等を有して構成されるもので、本実施形態のＭＲＩ装置２０を総括的に制御する。制御部１７は、ＭＲＩ装置２０に於ける周知の機能を実現するための制御機能の他に、以下のような各種の機能を有している。

この機能の１つは、繋ぎ合わせる対象となる複数枚、例えば２枚の画像（親画像）のそれぞれに、オペレータ操作に応じて関心領域（ＲＯＩ）を設定する。前記機能の１つは、親画像のそれぞれについて、その関心領域から画像の連続性を評価するための親画像の特徴を表した評価画像としてエッジ画像を生成する。前記の機能の１つは、エッジ画像に於ける接線ベクトルを抽出する。また、前記の機能の１つは、抽出した接線ベクトルに基づいて親画像を繋ぎ合わせて接合画像を生成する。前記の機能の１つは、エッジ画像の相対的な位置関係を操作者による操作に応じて設定する。更に前記の機能の１つは、エッジ画像の位置関係に基づく位置関係で配置した親画像を繋ぎ合わせて接合画像を生成する。前記の機能の１つは、生成した接合画像を、必要に応じて最大値投影（ＭＩＰ：maximum intensity projection)画像または脊椎画像を重畳して表示部１５に表示させる。

次に、このように構成されたＭＲＩ装置２０の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。

尚、被検体Ｐを撮像するための動作は、従来よりあるＭＲＩ装置と同様であるので、ここではその詳細な説明は省略する。

図２は、本実施形態に於いて撮像領域よりも広い広領域撮像により歪みのない撮像画像を得るための動作を説明するためのフローチャートである。尚、この処理動作は、主に制御部１７の制御によって行われる。

本シーケンスが開始されると、先ず、ステップＳ１に於いて、表示部（モニタ）１５に、図３（ａ）に示されるように、撮像範囲を指定するための被検体の画像２１、２２が表示される。次いで、ステップＳ２にて、表示部１５に表示されている画像について、広領域撮像を行うシーケンスがオペレータにより選択されて、撮像条件が決定される。これらの撮像条件は、入力部１６を介して入力される。尚、ここで選択されるシーケンスは、１種類であっても、撮像毎に異なる複数のシーケンスであっても指定することが可能である。

そして、ステップＳ３に於いて、撮像条件が決定済みであるか否かが判定される。ここで、まだ撮像条件が決定済されていない場合は前記ステップＳ２に移行する。ステップＳ３にて撮像条件が決定されたならば、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、表示部１５に表示された画像２１、２２上で、撮像する範囲がオペレータによって指定される。この範囲指定は、例えば、マウス等のポインティングデバイスにより、図３（ａ）に示されるように、スタート位置２５とエンド位置２６をクリックする等して行われる。

次に、ステップＳ５に於いて、撮像される範囲の親画像にオーバーラップ領域があるか否かが判定される。ここで、撮像範囲の親画像にオーバーラップ領域が含まれるならば、ステップＳ６に移行して、制御部１７によって隣接する親画像をオーバーラップさせて表示させるようにする。また、親画像にオーバーラップ領域が含まれないならば、ステップＳ６をスキップして、制御部１７は隣接する親画像の端部どうしを接した状態で表示させるようにする。尚、親画像のオーバーラップ量は、オペレータにより入力されるようにしても良いし、撮像時の条件に基づいて制御部１７が自動的に判定するものであっても良い。

その後、ステップＳ７にて設定が終了したか否かが判定される。ここで、まだ設定が終了していない場合は、前記ステップＳ２に移行して以降の処理動作が繰り返される。そして、設定が終了したならば、オペレータによって、入力部１６内の図示されない撮像位置決定釦が押される。

すると、ステップＳ８に於いて、前記ステップＳ２で選択されたシーケンスに従って、オペレータにより設定された撮像条件のスライス枚数とスライスギャップ等から、１回の撮像範囲(１つの撮像範囲（ステーション）)が求められる。すると、前記ステップＳ４にて指定された範囲が分割されて、例えば図３（ｂ）に示されるように、個々の撮像範囲を表すＲＯＩの画像３１、３２、３３、３４が表示部１５に表示される。

図３の例では、親画像２１、２２上で指定されたスタート位置２５及びエンド位置２６から、予め定められた許容値以上の歪が発生する位置が算出された結果、撮像画像が歪まない撮像可能範囲を表すＲＯＩが、図３（ｂ）に示されるように、画像３１、３２、３３、３４として表されている。この場合、スライス枚数は親画像としての２枚を予定していたが、前記歪みが考慮されて、図３（ｃ）に示されるように、画像３１、画像３４と、画像３２及び３３が接合された画像３５の３枚に変更される。

次に、ステップＳ９に於いて、撮像範囲が判定される。ここで、撮像範囲がＯＫでなければ、前記ステップＳ４に移行して以降の処理動作が繰り返される。つまり、撮像範囲を変更する場合は、前記ステップＳ４に移行して、１回で撮像する範囲(１つの撮像範囲（ステーション）)を変更する、撮像回数を変更する、全体の撮像範囲を変更する、或いはステップＳ６にて個々の撮像範囲のオーバーラップ量を変更する、等の条件を変更する。そして、これらの条件が変更されてステップＳ９にて撮像範囲がＯＫとなるまで、前述した処理動作が繰り返される。

そして、撮像範囲と位置が決定されて、ステップＳ９にて撮像範囲がＯＫとなったならば、入力部１６内の撮像開始釦がオペレータにより押されて、撮像が開始される。これにより、インタフェース部１１から寝台制御部５を介して寝台４が駆動されて、前述した撮像範囲に応じて寝台４を移動させながら撮像が行われる。

尚、ＲＯＩに於ける画像の繋ぎ合わせは、例えば、制御部１７にて、親画像のそれぞれに関してエッジ画像を生成し、エッジ画像を構成する線分のうちでＲＯＩ内に含まれるものを対象としてその接線ベクトルを求め、更に、隣接するエッジ画像のそれぞれについて求めた接線ベクトルを評価して、当該画像どうしを繋ぎ合わせて接合画像を生成する。

そして、本実施形態に於ける広領域撮像による撮像画像を得るための動作は、再構成画像に磁場歪みが少ない（磁場歪みが出ない）ＦＯＶでステーション毎に撮像が行われることとし、特に、その機能が複数のステーション間を天板移動するケースで適用されることとする。

以上のように本実施形態によれば、一度に撮像できない広い範囲（最大ＦＯＶより広い範囲）を撮像する時に、撮像したい範囲の全体を一度指定するだけで、撮像画像が歪まない撮像可能範囲内を１つの撮像範囲（ステーション）として、撮像後に寝台を移動して撮像位置をずらして撮像するという動作を複数回行い、撮像したい範囲を全て撮像することができる。

また、１つの撮像範囲（ステーション）は、磁場歪が生じない最大の撮像領域や、オペレータが任意に指定することにより変更が可能である。更に、隣接する画像の撮像範囲はオーバーラップして撮像するように指定することもできる。

更に、前述した実施形態では、１つの撮像範囲（ステーション）は磁場歪みが生じない範囲として説明したが、例えば、オペレータが主要部位でないと判断した場合等、歪みが生じた部分を含んだものであっても良い。

尚、本実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

親画像は、ボリューム画像とすることもできる。尚、オペレータによる領域の指定は前記実施形態と同様にスライス画像上で行わせ、指定された領域を表示スライスに対してスライス方向に並んだ複数枚のスライスに同様に適用することとすれば、オペレータの操作を簡易とすることができる。

ＲＯＩを設定するためのオペレータによる領域指定は、親画像のそれぞれに対して個別に行わせるようにしても良い。

また、前記と同様な処理を３次元的に行うことにより、３次元画像を繋ぎ合わせた接合画像を生成することもできる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合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、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に於いて撮像領域よりも広い広領域撮像により歪みのない撮像画像を得るための動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に於ける撮像範囲と広領域撮像により歪みのない撮像画像を得るための動作を説明するため図である。

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、６…送信ＲＦコイル、７…送信部、８…受信ＲＦコイル、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、２０…磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）。

Claims (9)

1. 最大撮像範囲よりも広い所望の撮像範囲を指定可能とする指定手段と、
   前記指定手段で指定された前記所望の撮像範囲を複数の撮像範囲に分割するものであって、再構成画像に所定の許容値以上の磁場歪みを含まない撮像領域に基づいて前記所望の撮像範囲を前記複数の撮像範囲に分割する分割手段と、
   前記分割手段で分割された前記複数の撮像範囲で撮像する撮像手段と、
   前記複数の撮像範囲で得られた複数の再構成画像からそれぞれエッジ画像を生成し、各エッジ画像の接線ベクトルを評価して前記複数の再構成画像をつなぎ合わせて接合画像を生成する生成手段とを具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記指定手段により指定されるべく前記被検体の所望の撮像範囲を表示する表示手段を更に具備し、
   前記指定手段は、前記表示手段に表示された前記被検体の画像に、前記所望の撮像範囲を指定可能とすることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記分割手段で分割された前記複数の撮像範囲を表す関心領域を設定する設定手段を更に具備し、
   前記表示手段は、前記設定手段で設定された複数の前記関心領域を表示することを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記表示手段は、前記分割手段で分割される複数の撮像範囲の一部を重畳表示することを特徴とする請求項２若しくは３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記表示手段は、前記複数の撮像範囲の重畳表示部分の量を変更可能であることを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記分割手段は、スライス枚数に従って前記所望の撮像範囲を前記複数の撮像範囲に分割することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記分割手段は、スライスギャップに従って前記所望の撮像範囲を前記複数の撮像範囲に分割することを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記複数の撮像範囲はその数を変更されることができることを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 最大撮像範囲よりも広い範囲を撮像する際に、予め被検体に対して撮像する撮像範囲を指定するステップと、
   前記指定された撮像範囲を複数の撮像範囲に分割するものであって、再構成画像に所定の許容値以上の磁場歪みを含まない撮像領域に基づいて前記指定された撮像範囲を前記複数の撮像範囲に分割するステップと、
   前記分割された撮像範囲に基づいて前記被検体を移動させながら複数回の撮像を行って得られた複数の再構成画像からそれぞれエッジ画像を生成し、各エッジ画像の接線ベクトルを評価して前記複数の再構成画像をつなぎ合わせて接合画像を生成するステップとを具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の撮像方法。

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