JP5097406B2

JP5097406B2 - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP5097406B2
Application number: JP2007010937A
Authority: JP
Inventors: 雄治岩舘; 健一神田
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-01-22
Also published as: JP2008173356A; US7834623B2; CN101259020B; US20080211497A1; CN101259020A

Description

本発明は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に関し、さらに詳しくは、ベローズや圧力センサや光センサのような検出器を用いる必要がなく且つ被検体の体動情報を操作者が容易に知ることが出来るＭＲＩ装置および被検体の体動情報に応じて撮影条件を自動的に最適化できるＭＲＩ装置に関する。

ベローズや圧力センサや光センサのような検出器を用いて被検体の呼吸情報を取得し、その呼吸情報に基づいて呼吸に同期した撮影を実施するＭＲＩ装置が知られている（例えば特許文献１、２参照。）。
他方、ナビゲータ（navigator）・パルスシーケンスにより被検体の体動位置を検出し、その体動位置と体動近似関数から本スキャン時の体動位置を予測し、予測した体動位置に合わせて撮影スライス位置および位相エンコード量を制御する技術が知られている（例えば特許文献３参照。）。
特開平０５−０４９６２１号公報特開２００２−０２８１４８号公報特開２００６−２６０７６号公報

特許文献１や特許文献２の従来技術では、ベローズや圧力センサや光センサのような検出器により取得した被検体の体動情報を操作者が容易に知りうるため、その体動情報を参考にして操作者が本スキャン・パルスシーケンスの条件を設定できる利点がある。
しかし、ベローズや圧力センサや光センサのような検出器が必要であり、構成が煩雑になる問題点がある。
他方、特許文献３に記載の従来技術では、ベローズや圧力センサや光センサのような検出器を用いる必要がない。
しかし、被検体の体動情報が操作者に知らされないため、体動情報を参考にして本スキャン・パルスシーケンスの条件を操作者が設定できない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、ベローズや圧力センサや光センサのような検出器を用いる必要がなく且つ被検体の体動情報を操作者が容易に知ることが出来るＭＲＩ装置を提供することにある。また、被検体の体動情報に応じて撮影条件を自動的に最適化できるＭＲＩ装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、被検体の呼吸による体動情報をナビゲータ・パルスシーケンスにより取得するナビゲータ手段と、前記ナビゲータ手段により取得した体動情報に基づいて呼吸波形を表示する呼吸波形表示手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１の観点によるＭＲＩ装置では、ナビゲータ・パルスシーケンスにより被検体の体動情報を取得するので、ベローズや圧力センサや光センサのような検出器を用いる必要がない。そして、取得した体動情報を基に呼吸波形を作成し表示するので、その呼吸波形を参考にして操作者が本スキャン・パルスシーケンスの条件（例えば撮影時間や撮影タイミング）を設定できる。

第２の観点では、本発明は、被検体の呼吸による体動情報をナビゲータ・パルスシーケンスにより取得するナビゲータ手段と、前記ナビゲータ手段により取得した体動情報に基づいて呼吸周期を表示する呼吸周期表示手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第２の観点によるＭＲＩ装置では、ナビゲータ・パルスシーケンスにより被検体の体動情報を取得するので、ベローズや圧力センサや光センサのような検出器を用いる必要がない。そして、取得した体動情報を基に呼吸周期を算出し表示するので、その呼吸周期を参考にして操作者が本スキャン・パルスシーケンスの条件（例えば撮影時間や撮影タイミング）を設定できる。

第３の観点では、本発明は、前記第２の観点によるＭＲＩ装置において、前記呼吸周期表示手段は、所定時間内の体動のサイクル時間の平均値を呼吸周期として表示することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第３の観点によるＭＲＩ装置では、所定時間内の体動のサイクル時間の平均値を呼吸周期とするので、体動のサイクル時間に若干の変動があっても不都合を生じない。

第４の観点では、本発明は、被検体の呼吸による体動情報をナビゲータ・パルスシーケンスにより取得するナビゲータ手段と、前記ナビゲータ手段により取得した体動情報に基づいて１分間の呼吸数を表示する呼吸数表示手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第４の観点によるＭＲＩ装置では、ナビゲータ・パルスシーケンスにより被検体の体動情報を取得するので、ベローズや圧力センサや光センサのような検出器を用いる必要がない。そして、取得した体動情報を基に１分間の呼吸数を算出し表示するので、その呼吸数を参考にして操作者が本スキャン・パルスシーケンスの条件（例えば撮影時間）を設定できる。

第５の観点では、本発明は、被検体の呼吸による体動情報をナビゲータ・パルスシーケンスにより取得するナビゲータ手段と、前記ナビゲータ手段により取得した体動情報に基づいて呼気時間を表示する呼気時間表示手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第５の観点によるＭＲＩ装置では、ナビゲータ・パルスシーケンスにより被検体の体動情報を取得するので、ベローズや圧力センサや光センサのような検出器を用いる必要がない。そして、取得した体動情報を基に呼気時間を算出し表示するので、その呼気時間を参考にして操作者が本スキャン・パルスシーケンスの条件（例えば撮影時間）を設定できる。

第６の観点では、本発明は、前記第５の観点によるＭＲＩ装置において、前記呼気時間表示手段は、体動の振幅内の所定位置を吸気側から呼気側へと通過したのち呼気側から吸気側へと通過するまでの経過時間を呼気時間とすることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第６の観点によるＭＲＩ装置では、体動の振幅を基に呼気時間を算出することが出来る。

第７の観点では、本発明は、前記第５または第６の観点によるＭＲＩ装置において、前記呼気時間表示手段は、所定時間内の呼気時間の平均値を表示することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第７の観点によるＭＲＩ装置では、所定時間内の呼気時間の平均値を表示するので、体動のサイクル時間に若干の変動があっても不都合を生じない。

第８の観点では、本発明は、前記第５または第６の観点によるＭＲＩ装置において、前記呼気時間表示手段は、所定時間内の呼気時間の最小値を表示することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第８の観点によるＭＲＩ装置では、所定時間内の呼気時間の最小値を表示するので、呼気時間より長い撮影時間となることを回避しやすくなる。

第９の観点では、本発明は、前記第１から前記第８のいずれかの観点によるＭＲＩ装置において、操作者が前記ナビゲータ手段を作動させるための指示を操作者が入力するための操作手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第９の観点によるＭＲＩ装置では、操作者が所望のタイミングでナビゲータ・パルスシーケンスを実行させることが出来る。

第１０の観点では、本発明は、前記第１から前記第９のいずれかの観点によるＭＲＩ装置において、前記ナビゲータ手段により取得した被検体の体動情報が適正か否かを判定し不適正な場合にその旨を報知する警報手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１０の観点によるＭＲＩ装置では、被検体の呼吸が乱れた場合などに操作者に警告することが出来る。

第１１の観点では、本発明は、前記第１０の観点によるＭＲＩ装置において、体動情報が不適正な場合にナビゲータ・パルスシーケンスの条件を再設定可能とする条件再設定手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１１の観点によるＭＲＩ装置では、被検体の呼吸が乱れた場合などにナビゲータ・パルスシーケンスの条件を再設定することが出来る。

第１２の観点では、本発明は、被検体の呼吸による体動情報をナビゲータ・パルスシーケンスにより取得するナビゲータ手段と、前記ナビゲータ手段により取得した体動情報に基づいて撮影時間を最適化する撮影時間最適化手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１２の観点によるＭＲＩ装置では、撮影時間が自動的に最適化されるので、操作者の負担が軽くなる。

第１３の観点では、本発明は、前記第１２の観点によるＭＲＩ装置において、前記撮影時間最適化手段は、撮影時間中の体動が所定の許容値に収まるように撮影時間を決定することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１３の観点によるＭＲＩ装置では、撮影時間中の体動が所定の許容値に収まるように撮影時間が自動的に最適化されるので、操作者の負担が軽くなり、体動によるアーチファクトを抑制できる。

第１４の観点では、本発明は、前記第１３の観点によるＭＲＩ装置において、前記撮影時間最適化手段は、最適化した撮影時間に応じてスライス枚数を調整することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１４の観点によるＭＲＩ装置では、最適化した撮影時間に適合したスライス枚数に自動的に調整されるので、操作者の負担が軽くなる。

第１５の観点では、本発明は、被検体の呼吸による体動情報をナビゲータ・パルスシーケンスにより取得するナビゲータ手段と、前記ナビゲータ手段により取得した体動情報および設定された撮影時間に基づき撮影タイミングを最適化する撮影タイミング最適化手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１５の観点によるＭＲＩ装置では、撮影タイミングが自動的に最適化されるので、操作者の負担が軽くなる。

第１６の観点では、本発明は、前記第１５の観点によるＭＲＩ装置において、前記撮影タイミング最適化手段は、撮影時間中の体動が最も小さくなるように撮影タイミングを決定することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１６の観点によるＭＲＩ装置では、撮影時間中の体動が最も小さくなるように撮影タイミングが自動的に最適化されるので、操作者の負担が軽くなり、体動によるアーチファクトを抑制できる。

第１７の観点では、本発明は、前記第１から前記第１６のいずれかの観点によるＭＲＩ装置において、前記ナビゲータ・パルスシーケンスは、ラインスキャン型のパルスシーケンスまたは２Ｄ選択励起型のパルスシーケンスまたは位相コントラスト型のパルスシーケンスであることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１７の観点によるＭＲＩ装置では、既存のナビゲータ技術を利用して横隔膜の動きを好適に検出できる。

本発明のＭＲＩ装置によれば、ベローズや圧力センサや光センサのような検出器を用いる必要がなく且つ被検体の体動情報を操作者が容易に知ることが出来る。また、撮影条件が自動的に最適化されるので、操作者の負担が軽くなる。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係るＭＲＩ装置１００の機能構成を示すブロック図である。
このＭＲＩ装置１００において、マグネットアセンブリ１は、内部に被検体を挿入するための空間部分（ボア）を有し、この空間部分を取りまくようにして、Ｘ軸勾配磁場を形成するＸ軸勾配コイル１Ｘと、Ｙ軸勾配磁場を形成するＹ軸勾配コイル１Ｙと、Ｚ軸勾配磁場を形成するＺ軸勾配コイル１Ｚと、被検体内の原子核のスピンを励起するためのＲＦパルスを与える送信コイル１Ｔと、被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信コイル１Ｒと、静磁場を形成する永久磁石対１Ｍとを具備している。
なお、永久磁石対１Ｍの代わりに超電導マグネットを用いてもよい。

Ｘ軸勾配コイル１ＸはＸ軸勾配コイル駆動回路３Ｘに接続され、Ｙ軸勾配コイル１ＹはＹ軸勾配コイル駆動回路３Ｙに接続され、Ｚ軸勾配コイル１ＺはＺ軸勾配コイル駆動回路３Ｚに接続され、送信コイル１ＴはＲＦ電力増幅器４に接続されている。
Ｘ軸勾配コイル駆動回路３ＸはＸ軸グラジエントアンプを含み、Ｙ軸勾配コイル駆動回路３ＹはＹ軸グラジエントアンプを含み、Ｚ軸勾配コイル駆動回路３ＺはＺ軸グラジエントアンプを含み、ＲＦ電力増幅器４はＲＦアンプを含んでいる。

シーケンス記憶回路８は、計算機７からの指令に従い、記憶しているパルスシーケンスに基づいて勾配コイル駆動回路３Ｘ，３Ｙ，３Ｚを操作し、勾配コイル１Ｘ，１Ｙ，１Ｚから勾配磁場を発生させると共に、ゲート変調回路９を操作し、ＲＦ発振回路１０の搬送波出力信号を所定タイミング・所定包絡線形状・所定位相のパルス状信号に変調し、それをＲＦパルスとしてＲＦ電力増幅器４に加え、ＲＦ電力増幅器４でパワー増幅した後、送信コイル１Ｔに印加する。

受信コイル１Ｒは、前置増幅器５に接続されている。
前置増幅器５は、受信コイル１Ｒで受信された被検体からのＮＭＲ信号を増幅し、位相検波器１２に入力する。位相検波器１２は、ＲＦ発振回路１０の出力する参照信号により前置増幅器５からのＮＭＲ信号を位相検波して、ＡＤ変換器１１に与える。ＡＤ変換器１１は、位相検波後のアナログ信号をデジタルデータに変換して、計算機７に入力する。

計算機７は、操作卓１３から入力された情報を受け取るなどの全体的な制御を受け持つと共に、ＡＤ変換器１１からデジタルデータを読み込み、演算処理を行って画像を生成し、その画像やメッセージを表示装置６に表示する。
計算機７は、ＣＰＵおよびメモリを含んでいる。

図２は、ＭＲＩ装置１００によるナビゲータ・スキャン処理の手順を示すフロー図である。
ステップＷ１では、パルスシーケンスの種類（例えばラインスキャン型のパルスシーケンスまたは２Ｄ選択励起型のパルスシーケンスまたは位相コントラスト型のパルスシーケンス）や励起する空間領域（例えば横隔膜近傍）など、ナビゲータ・パルスシーケンスの条件を設定する。

ステップＷ２では、ナビゲータ・スキャンの開始が操作卓１３から操作者により指示されたかチェックし、指示されたならステップＷ３へ進み、指示されていないならステップＷ１に戻る。

ステップＷ３では、ナビゲータ・パルスシーケンスにより被検体の呼吸による体動情報を取得する。

ステップＷ４では、取得した体動情報が適正か否かを判定し、適正ならステップＷ５へ進み、不適正ならステップＷ７へ進む。例えば、体動の振幅や周期が過小または過大でなければ適正と判定し、そうでなければ不適正と判定する。

ステップＷ５では、例えば図３に示すように、呼吸波形Ｃと、トリガラインＬと、呼吸周期Ｂと、呼吸数Ｎと、呼気時間Ｅとを表示装置６に表示する。
呼吸波形Ｃは、例えば横隔膜の位置の時間変化の波形である。
トリガラインＬは、例えば、図４に示すように体動の振幅の吸気側極値点Ｐmaxと呼気側極値点Ｐminの間を５：１に分割するラインである。
呼吸周期Ｂは、例えば最新の１５秒間の体動のサイクル時間の平均値である。例えば、図４に示すように呼吸波形ＣがトリガラインＬを体動の吸気側から呼気側へと通過する時点Ｐt1，Ｐt3，Ｐt5の時間間隔Ｂ１，Ｂ２が体動のサイクル時間である。
呼吸数Ｎは、例えば呼吸周期Ｂで１分を除算した商である。
呼気時間Ｅは、例えば、図４に示すように呼吸波形ＣがトリガラインＬを体動の吸気側から呼気側へと通過したのち呼気側から吸気側へと通過するまでの経過時間Ｅ１，Ｅ２の、例えば最新の１５秒間の、平均値または最小値とする。

ステップＷ６では、ナビゲータ・スキャンの終了が操作卓１３から操作者により指示されたかチェックし、指示されたなら処理を終了し、指示されていないならステップＷ３に戻る。

ステップＷ７では、取得した体動情報が不適正であるメッセージとナビゲータ・スキャンの条件の再設定を行うか終了するかを問い合わせるメッセージを表示装置６に表示する。

ステップＷ８では、ナビゲータ・スキャンの条件の再設定が操作卓１３から操作者により指示されたならステップＷ１に戻り、終了が指示されたなら処理を終了する。

図５は、ＭＲＩ装置１００による本スキャン処理の手順を示すフロー図である。
ステップＶ１では、表示装置６に表示された呼吸波形，トリガライン，呼吸周期，呼吸数および呼気時間を参考にして、操作者が撮影時間，スライス枚数，撮影タイミングなど、本スキャン・パルスシーケンスの条件を設定する。

ステップＶ２では、撮影時間の最適化が操作卓１３から操作者により指示されたかチェックし、指示されたならステップＶ３へ進み、指示されていないならステップＶ４へ進む。

ステップＶ３では、撮影時間を最適化する。例えば、図６の（ａ）に示すように操作者が設定した撮影時間Ｔ１では呼気期間から吸気期間まで跨ってしまうような場合、図６の（ｂ）に示すように呼吸波形ＣがトリガラインＬより呼気側に入るような撮影時間Ｔ２に変更する。これにより、撮影時間Ｔ２中の体動が振幅Ｐmax-Ｐminの１／６（＝許容値）に収まることになる。そして、この撮影時間Ｔ２に応じてスライス枚数や繰返時間ＴＲなどを調整する。
なお、トリガラインＬとは独立に許容値を定め、撮影時間中の体動がその許容値に収まるように撮影時間を最適化してもよい。

ステップＶ４では、撮影タイミングの最適化が操作卓１３から操作者により指示されたかチェックし、指示されたならステップＶ５へ進み、指示されていないならステップＶ６へ進む。

ステップＶ５では、撮影タイミングを最適化する。例えば、図７の（ａ）に示すように呼吸波形ＣがトリガラインＬを体動の吸気側から呼気側へと通過する時点Ｐｔで撮影を開始した場合の撮影時間Ｔ中の体動よりも、図７の（ｂ）に示すように時点Ｐｔから遅延時間ｄをおいて撮影を開始した場合の撮影時間Ｔ中の体動が小さくなるならば、時点Ｐｔから遅延時間ｄをおいて撮影を開始するように撮影タイミングを変更する。これにより、撮影時間Ｔ中の体動を最小に抑えることが出来る。

ステップＶ６では、設定された又は最適化された本スキャン・パルスシーケンスにより被検体の呼吸に同期した撮影を行う。そして、処理を終了する。

実施例１のＭＲＩ装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）ベローズや圧力センサや光センサのような検出器を用いる必要がない。
（２）呼吸波形等を表示するので、その表示を参考にして操作者が本スキャン・パルスシーケンスの条件を設定できる。
（３）操作者が所望のタイミングでナビゲータ・パルスシーケンスを実行させることが出来る。
（４）ナビゲータ・パルスシーケンス実行中に被検体の呼吸が乱れた場合などにおいて操作者に警告できる。
（５）撮影時間や撮影タイミングが自動的に最適化されるので、操作者の負担が軽くなる。

本発明のＭＲＩ装置は、呼吸同期撮影に利用できる。

実施例１に係るＭＲＩ装置の機能構成を示すブロック図である。実施例１に係るナビゲータ・スキャン処理を示すフロー図である。呼吸波形などの表示を示す模式図である。呼吸周期などの算定方法を示す説明図である。実施例１に係る本スキャン処理を示すフロー図である。撮影時間の最適化を示す説明図である。撮影タイミングの最適化を示す説明図である。

符号の説明

１００ＭＲＩ装置
Ｃ呼吸波形

Claims

被検体の呼吸による体動情報をナビゲータ・パルスシーケンスにより取得するナビゲータ手段と、
前記ナビゲータ手段により取得した体動情報に基づいて呼吸波形を作成し表示する呼吸波形表示手段と、
前記作成された呼吸波形における所定の振幅にトリガラインを想定して前記トリガラインを境に呼吸を吸気期間と呼気期間とに分け、前記呼気期間の始まりに基づいて撮影時間を設定したときに、前記撮影時間における呼吸による体動を少なくするように前記設定された撮影時間を変更する撮影時間変更手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１に記載のＭＲＩ装置において、
前記撮影時間変更手段は、前記呼気期間の始まりから撮影時間を設定したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１又は請求項２に記載のＭＲＩ装置において、
前記撮影時間変更手段は、前記設定した撮影時間の終わりが呼気期間を越えて吸気期間にある場合に、撮影時間の終わりが呼気期間にあるように前記設定された撮影時間を短くすることを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１又は請求項２に記載のＭＲＩ装置において、
前記撮影時間変更手段は、前記設定された撮影時間を所定時間遅らせることを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
前記撮影時間変更手段は、撮影時間における呼吸による体動が所定の許容値に収まるように前記設定された撮影時間を変更することを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
前記撮影時間変更手段は、撮影時間における呼吸による体動が最も小さくなるように前記設定された撮影時間を変更することを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１から請求項６のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
前記呼吸波形表示手段は、前記ナビゲータ手段により取得した体動情報に基づいて、前記呼吸波形の他に、呼吸周期、１分間の呼吸数又は呼気時間を算出し表示することを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１から請求項７のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
操作者が前記ナビゲータ手段を作動させるための指示を操作者が入力するための操作手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１から請求項８のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
前記ナビゲータ手段により取得した被検体の体動情報が適正か否かを判定し不適正な場合にその旨を報知する警報手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項９に記載のＭＲＩ装置において、
体動情報が不適正な場合にナビゲータ・パルスシーケンスの条件を再設定可能とする条件再設定手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１から請求項１０のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
前記ナビゲータ・パルスシーケンスは、ラインスキャン型のパルスシーケンス、２Ｄ選択励起型のパルスシーケンス又は位相コントラスト型のパルスシーケンスであることを特徴とするＭＲＩ装置。