JP5144106B2

JP5144106B2 - イメージング装置

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Publication number: JP5144106B2
Application number: JP2007103507A
Authority: JP
Inventors: 雅子小原; アントワンショパン
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2027-04-11
Also published as: JP2008259604A

Description

本発明は、イメージング装置に関し、特に、呼吸動作を行う被検体の撮影領域について、その呼吸動作に同期するようにスキャンを実施することによって、その撮影領域についてイメージングするイメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）装置などのイメージング装置は、被検体の撮影領域についてスキャンを実施することによって、その撮影領域についての画像を生成する。

たとえば、磁気共鳴イメージング装置においては、静磁場が形成される撮像空間において被検体の撮影領域にＲＦパルスを送信することにより、その撮影領域におけるプロトンのスピンを核磁気共鳴（ＮＭＲ：ＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ）現象によって励起させ、その励起されたスピンにより発生する磁気共鳴（ＭＲ）信号を受信する。その後、このスキャンにより得られた磁気共鳴信号を、ローデータ（ＲａｗＤａｔａ）として、その被検体の撮影領域についてのスライス画像を生成する。

このようなイメージング装置においては、人体などの生体である被検体が呼吸動作を行うことによって、その生成した画像に体動アーチファクトが生ずることを抑制するために、その被検体の呼吸動作に同期するように、スキャンを複数回実施し、そのスキャンにて得られたローデータに基づいて、画像を生成している（たとえば、特許文献１，特許文献２参照）。

特開２００６−１５８７６２号公報特開２００３−３０５０１９号公報

このように、呼吸に同期してスキャンを複数回実施する際には、たとえば、ベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）を被検体の腹部に装着し、その腹部の動きを計測することによって、呼吸信号を取得し、その呼吸信号の波形を監視する。そして、その監視している呼吸信号の波形において、呼吸が安定している波形位置でトリガー信号を生じさせることによって、スキャンを実施する。たとえば、その呼吸信号の波形における位相が、予め定めた閾値よりも大きくなった後に、再度、その閾値よりも小さくなった際には、呼吸動作によって体動が少ない状態になるために、上記のトリガー信号を生じさせ、スキャンを実施する。

しかしながら、上記のように複数回のスキャンを実施している際に、被検体の呼吸動作が安定せず、呼吸が浅いときには、トリガー信号が発生されずにスキャンが開始されない場合が生じ、一方で、呼吸が深いとき及び呼吸動作が速いときには、画像にアーチファクトが生ずる場合などの不具合が生ずる場合がある。

すなわち、呼吸同期のスキャンを実施する際には被検体の呼吸状態において呼吸の深さが一定であることが必要となるが、その被検体の呼吸動作が不安定な場合には、呼吸に同期させてスキャンを実施できない場合があるため、撮影効率が低下する場合があった。また、画像品質が低下する場合があった。

したがって、本発明の目的は、呼吸同期にてスキャンを実施する際に、撮影効率を向上可能であって、画像品質を向上可能なイメージング装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のイメージング装置は、呼吸動作を行う被検体の撮影領域について、前記呼吸動作に同期するようにスキャンを実施することによって、前記被検体の撮影領域をイメージングするイメージング装置であって、前記被検体の呼吸動作による呼吸状態を計測することによって呼吸信号を取得する呼吸計測部と、前記呼吸計測部によって取得された呼吸信号に基づいて、前記呼吸動作についてガイドする呼吸ガイド情報を設定する呼吸ガイド情報設定部と、前記呼吸ガイド情報設定部によって設定された前記呼吸ガイド情報を前記被検体に提供する呼吸ガイド部とを有する。

好適には、前記呼吸ガイド情報設定部は、前記呼吸計測部によって取得された呼吸信号に基づいて、前記被検体における呼吸動作の深さが予め定めた範囲であるかを判定し、当該判定結果において前記呼吸動作の深さが予め定めた範囲を超えて深い場合には、前記被検体に呼吸動作を浅くする旨の情報を、前記呼吸ガイド情報として設定する。

好適には、前記呼吸ガイド情報設定部は、前記判定結果において前記呼吸動作の深さが予め定めた範囲未満である場合には、前記被検体に呼吸動作を深くする旨の情報を、前記呼吸ガイド情報として設定する。

好適には、前記呼吸ガイド情報設定部は、前記呼吸計測部によって収集された呼吸信号に基づいて、前記被検体における呼吸動作の周期が予め定めた時間であるかを判定し、当該判定結果において前記呼吸動作の周期が予め定めた時間を超える場合には、前記被検体に呼吸動作を速くする旨の情報を、前記呼吸ガイド情報として設定する。

好適には、前記呼吸ガイド情報設定部は、前記判定結果において前記呼吸動作の周期が予め定めた時間未満である場合には、前記被検体に呼吸動作を遅くする旨の情報を、前記呼吸ガイド情報として設定する。

好適には、前記呼吸ガイド部は、前記被検体に音声を出力することによって音声情報を提供する音声情報提供部を含み、前記音声情報提供部は、前記呼吸ガイド情報設定部によって設定された前記呼吸ガイド情報を、音声で出力する。

好適には、前記呼吸ガイド部は、前記被検体に画像を表示することによって画像情報を提供する画像情報提供部を含み、前記画像情報提供部は、前記呼吸ガイド情報設定部によって設定された前記呼吸ガイド情報を画像で表示する。

好適には、前記スキャンを実施するスキャン部を有し、前記スキャン部は、静磁場空間において前記被検体の撮影領域にＲＦパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を受信することによって、前記スキャンを実施する。

本発明によれば、呼吸同期にてスキャンを実施する際に、撮影効率を向上可能であって、画像品質を向上可能なイメージング装置を提供することができる。

本発明にかかる実施形態について説明する。

（装置構成）
図１は、本発明にかかる実施形態において、磁気共鳴イメージング装置１の構成を示す構成図である。

図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１は、スキャン部２と、操作コンソール部３とを有している。

ここで、スキャン部２は、図１に示すように、静磁場マグネット部１２と、勾配コイル部１３と、ＲＦコイル部１４と、被検体移動部１５と、呼吸ガイド部２１と、ＲＦ駆動部２２と、勾配駆動部２３と、データ収集部２４とを有している。そして、操作コンソール部３は、図１に示すように、制御部３０と、データ処理部３１と、操作部３２と、表示部３３と、記憶部３４とを有する。また、図１に示すように、呼吸ガイド部２１は、画像情報提供部２１ａと、音声情報提供部２１ｂとを有する。さらに、操作コンソール部３のデータ処理部３１は、図１に示すように、画像生成部３１１と、呼吸計測部３１２と、呼吸ガイド情報設定部３１３とを有する。

スキャン部２について説明する。

スキャン部２は、静磁場が形成された撮像空間Ｂの内部において、被検体ＳＵの撮影領域のスピンを励起するように被検体ＳＵにＲＦパルスを送信すると共に、そのＲＦパルスが送信された被検体ＳＵに勾配パルスを送信することによって、被検体ＳＵにおいて発生する磁気共鳴信号を得るスキャンを実施する。本実施形態においては、スキャン部２は、呼吸動作を行う生体である被検体ＳＵの撮影領域について、その呼吸動作に同期するようにスキャンを実施する。

スキャン部２の各構成要素について、順次、説明する。

静磁場マグネット部１２は、たとえば、超伝導磁石（図示なし）により構成されており、被検体ＳＵが収容される撮像空間Ｂに静磁場を形成する。ここでは、静磁場マグネット部１２は、被検体移動部１５に載置される被検体ＳＵの体軸方向（ｚ方向）に沿うように静磁場を形成する。なお、静磁場マグネット部１２は、一対の永久磁石により構成されていてもよい。

勾配コイル部１３は、静磁場が形成された撮像空間Ｂに勾配磁場を形成し、磁気共鳴信号に空間位置情報を付加する。ここでは、勾配コイル部１３は、静磁場方向に沿ったｚ方向と、ｘ方向と、ｙ方向との互いに直交する３軸方向に対応するように３系統からなる。これらは、撮像条件に応じて、周波数エンコード方向と位相エンコード方向とスライス選択方向として、それぞれに勾配パルスを送信することによって勾配磁場を形成する。具体的には、勾配コイル部１３は、被検体ＳＵのスライス選択方向に勾配磁場を印加し、ＲＦコイル部１４がＲＦパルスを送信することによって励起させる被検体ＳＵのスライスを選択する。また、勾配コイル部１３は、被検体ＳＵの位相エンコード方向に勾配磁場を印加し、ＲＦパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を位相エンコードする。そして、勾配コイル部１３は、被検体ＳＵの周波数エンコード方向に勾配磁場を印加し、ＲＦパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を周波数エンコードする。

ＲＦコイル部１４は、静磁場マグネット部１２によって静磁場が形成される撮像空間Ｂ内において、電磁波であるＲＦパルスを被検体ＳＵの撮影領域に送信して高周波磁場を形成し、被検体ＳＵのイメージング領域におけるプロトンのスピンを励起する。そして、ＲＦコイル部１４は、その励起された被検体ＳＵの撮影領域内のプロトンから発生する電磁波を磁気共鳴信号として受信する。本実施形態においては、ＲＦコイル部１４は、図１に示すように、第１ＲＦコイル１４ａと、第２ＲＦコイル１４ｂとを有する。ここで、第１ＲＦコイル１４ａは、たとえば、バードゲージ型のボディコイルであり、被検体ＳＵの撮影領域を囲むように配置されており、ＲＦパルスを送信する。一方、第２ＲＦコイル１４ｂは、たとえば、フェーズドアレイコイルであり、被検体ＳＵの撮影領域の表面に沿って複数の表面コイルが配置されており、被検体ＳＵにて生じた磁気共鳴信号を受信する。

被検体移動部１５は、クレードル部１５ａとクレードル移動部１５ｂとを有しており、制御部３０からの制御信号に基づいて、撮像空間Ｂの内部と外部との間において、クレードル部１５ａをクレードル移動部１５ｂが移動する。ここで、クレードル部１５ａは、被検体ＳＵが載置される載置面を備えたテーブルであり、図１に示すように、クレードル移動部１５ｂによって、水平方向ｘｚと上下方向ｙとのそれぞれの方向に移動され、静磁場が形成される撮像空間Ｂに搬出入される。クレードル移動部１５ｂは、クレードル部１５ａを撮像空間Ｂの内部と外部との間で移動する。クレードル移動部１５ｂは、たとえば、ローラー式駆動機構を備えており、アクチュエータによりローラーを駆動させてクレードル部１５ａを水平方向ｘｚに移動する。また、クレードル移動部１５ｂは、たとえば、アーム式駆動機構を備えており、交差した２本のアーム間の角度を可変することにより、クレードル部１５ａを上下方向ｙに移動する。

呼吸ガイド部２１は、図１に示すように、画像情報提供部２１ａと、音声情報提供部２１ｂとを有しており、呼吸ガイド情報設定部３１３によって設定された呼吸ガイド情報を被検体に提供する。

ここで、呼吸ガイド部２１の画像情報提供部２１ａは、画像を表示する表示パネルを含む。画像情報提供部２１ａは、図１に示すように、その表示パネルが撮像空間Ｂ以外の空間に設置されており、制御部３０からの制御信号に基づいて、被検体ＳＵに画像を表示することによって、画像情報を提供する。詳細については後述するが、本実施形態においては、画像情報提供部２１ａは、呼吸ガイド情報設定部３１３からの指令に応じて制御部３０から出力される制御信号に基づいて、呼吸ガイド情報を画像で表示し、撮像空間Ｂに収容された被検体ＳＵへ呼吸ガイド情報を提供する。

また、呼吸ガイド部２１の音声情報提供部２１ｂは、スピーカーを含むように構成されており、制御部３０からの制御信号に基づいて、そのスピーカーから被検体ＳＵに音声を出力することによって、音声情報を提供する。詳細については後述するが、本実施形態においては、音声情報提供部２１ｂは、呼吸ガイド情報設定部３１３からの指令に応じて制御部３０から出力される制御信号に基づいて、呼吸ガイド情報を音声で出力し、撮像空間Ｂに収容された被検体ＳＵへ呼吸ガイド情報を提供する。

ＲＦ駆動部２２は、ＲＦコイル部１４を駆動させて撮像空間Ｂ内にＲＦパルスを送信することによって、高周波磁場を形成する。ＲＦ駆動部２２は、制御部３０からの制御信号に基づいて、ゲート変調器を用いてＲＦ発振器からの信号を所定のタイミングおよび所定の包絡線の信号に変調した後に、そのゲート変調器により変調された信号を、ＲＦ電力増幅器によって増幅してＲＦコイル部１４に出力し、ＲＦパルスを送信させる。

勾配駆動部２３は、制御部３０からの制御信号に基づいて、勾配コイル部１３を駆動させることによって、静磁場が形成されている撮像空間Ｂ内に勾配磁場を発生させる。勾配駆動部２３は、３系統の勾配コイル部１３に対応して３系統の駆動回路（図示なし）を有する。

データ収集部２４は、制御部３０からの制御信号に基づいて、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号を収集する。ここでは、データ収集部２４は、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号をＲＦ駆動部２２のＲＦ発振器の出力を参照信号として位相検波器が位相検波する。その後、Ａ／Ｄ変換器を用いて、このアナログ信号である磁気共鳴信号をデジタル信号に変換して出力する。

操作コンソール部３について説明する。

操作コンソール部３は、スキャン部２が被検体についてスキャンを実施するように制御し、そのスキャン部２が実施したスキャンによって得られた磁気共鳴信号に基づいて、被検体の画像を生成すると共に、その生成した画像を表示する。

操作コンソール部３を構成する各部について、順次、説明する。

制御部３０は、コンピュータと、コンピュータに所定のデータ処理を実行させるプログラムを記憶するメモリとを有しており、各部を制御する。ここでは、制御部３０は、操作部３２からの操作データが入力され、その操作部３２から入力される操作データに基づいて、ＲＦ駆動部２２と勾配駆動部２３とデータ収集部２４とのそれぞれに、制御信号を出力し、スキャンを実行させる。

本実施形態においては、制御部３０は、被検体の呼吸動作に同期するように、このスキャンを実施させる。詳細については後述するが、被検体ＳＵの腹部に装着されたベローズ（図示なし）から出力される呼吸信号を呼吸計測部３１２が取得後、その取得された呼吸信号の位相が、吸気によって予め定めた閾値よりも大きくなった後に、再度、呼気によって、その閾値よりも小さくなって安定した状態になった際に、トリガー信号を生じさせて、スキャン部２にスキャンを実施させる。そして、この動作を繰り返して、複数回、スキャンを実施する。

また、詳細については後述するが、制御部３０は、このスキャンを実行させる際において、データ処理部３１の呼吸ガイド情報設定部３１３が被検体ＳＵに提供する呼吸ガイド情報を設定した場合には、その呼吸ガイド情報を被検体ＳＵに提供するように、呼吸ガイド部２１に呼吸ガイド動作を実施させる。ここでは、制御部３０は、呼吸ガイド部２１の画像情報提供部２１ａが被検体ＳＵに画像を表示するように、画像情報提供部２１ａを制御することによって、この呼吸ガイド情報を画像で表示させる。また、制御部３０は、呼吸ガイド部２１の音声情報提供部２１ｂが被検体ＳＵに音声を出力するように、音声情報提供部２１ｂを制御することによって、この呼吸ガイド情報を音声で出力させる。

データ処理部３１は、コンピュータと、そのコンピュータを用いて所定のデータ処理を実行するプログラムを記憶するメモリとによって構成されており、制御部３０からの制御信号に基づいて、所定のデータ処理を実施する。本実施形態においては、データ処理部３１は、図１に示すように、画像生成部３１１と、呼吸計測部３１２と、呼吸ガイド情報設定部３１３とを有しており、プログラムがコンピュータを画像生成部３１１と呼吸計測部３１２と呼吸ガイド情報設定部３１３との各部として機能させる。

ここで、画像生成部３１１は、被検体ＳＵの撮影領域について実施されたスキャンによって得られた磁気共鳴信号を、ローデータとして、その被検体ＳＵの撮影領域についての画像を再構成する。また、本実施形態においては、画像生成部３１１は、呼吸ガイド情報設定部３１３によって設定された呼吸ガイド情報を示す画像を、その設定された呼吸ガイド情報に基づいて生成する。

呼吸計測部３１２は、被検体の呼吸動作による呼吸状態を計測することによって呼吸信号を取得する。本実施形態においては、呼吸計測部３１２は、被検体ＳＵの腹部に装着されたベローズ（図示なし）から出力される信号を、呼吸信号として取得する。

呼吸ガイド情報設定部３１３は、呼吸計測部３１２によって取得された呼吸信号に基づいて、被検体の呼吸動作についてガイドする呼吸ガイド情報を設定する。ここでは、呼吸ガイド情報設定部３１３は、呼吸計測部３１２によって取得された呼吸信号に基づいて、被検体ＳＵにおける呼吸動作の深さが予め定めた範囲であるかを判定し、当該判定結果において前記呼吸動作の深さが予め定めた範囲を超えて深い場合には、被検体に呼吸動作を浅くする旨の情報を、呼吸ガイド情報として設定する。また、呼吸ガイド情報設定部３１３は、上記の判定結果において呼吸動作の深さが予め定めた範囲未満である場合には、被検体ＳＵに呼吸動作を深くする旨の情報を、呼吸ガイド情報として設定する。この他に、呼吸ガイド情報設定部３１３は、呼吸計測部３１２によって取得された呼吸信号に基づいて、被検体ＳＵにおける呼吸動作の周期が予め定めた時間であるかを判定し、当該判定結果において呼吸動作の周期が予め定めた時間を超える場合には、被検体ＳＵに呼吸動作を速くする旨の情報を、呼吸ガイド情報として設定する。そして、この場合においては、呼吸ガイド情報設定部３１３は、上記の判定結果において呼吸動作の周期が予め定めた範囲時間である場合には、被検体に呼吸動作を遅くする旨の情報を、呼吸ガイド情報として設定する。本実施形態においては、呼吸ガイド情報設定部３１３は、呼吸ガイド情報を設定し、音声情報提供部２１ｂにその呼吸ガイド情報を音声で出力させる。また、呼吸ガイド情報設定部３１３は、画像情報提供部２１ａに、その設定した呼吸ガイド情報を画像で表示させる。

操作部３２は、キーボードやポインティングデバイスなどの操作デバイスにより構成されている。操作部３２は、オペレータによって操作データが入力され、その操作データを制御部３０に出力する。

表示部３３は、ＣＲＴなどの表示デバイスにより構成されており、制御部３０からの制御信号に基づいて、表示画面に画像を表示する。たとえば、表示部３３は、オペレータによって操作部３２に操作データが入力される入力項目についての画像を表示画面に複数表示する。また、表示部３３は、被検体ＳＵからの磁気共鳴信号に基づいて再構成される被検体ＳＵの磁気共鳴画像についてのデータを、データ処理部３１から受け、表示画面にその磁気共鳴画像を表示する。

記憶部３４は、メモリにより構成されており、各種データを記憶している。記憶部３４は、その記憶されたデータが必要に応じて制御部３０によってアクセスされる。本実施形態においては、記憶部３４は、画像生成部３１１によって生成された画像を記憶する。

（動作）
以下より、上記の本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置１の動作について説明する。

図２は、本発明にかかる実施形態において、被検体ＳＵの撮影領域を撮像する際の動作を示すフロー図である。

図２に示すように、まず、被検体ＳＵを載置する（Ｓ１１）。

ここでは、クレードル部１５ａの載置面に被検体を載置する。

つぎに、図２に示すように、被検体ＳＵの撮影領域を撮像空間Ｂへ搬入する（Ｓ２１）。

ここでは、クレードル移動部１５ｂがクレードル部１５ａを移動させることによって、被検体ＳＵの撮影領域を撮像空間Ｂに搬入する。

つぎに、図２に示すように、被検体ＳＵの撮影領域についてスキャンを実施する（Ｓ３１）。

ここでは、静磁場が形成された撮像空間Ｂ内において、被検体ＳＵの撮影領域におけるスピンを励起するように被検体ＳＵの撮影領域にＲＦパルスを送信すると共に、そのＲＦパルスが送信された被検体ＳＵの撮影領域に勾配パルスを送信することによって、被検体ＳＵにおいて発生する磁気共鳴信号を得るスキャンを、スキャン部２が実施する。

本実施形態においては、呼吸同期にてスキャンを実施させる。

図３は、本発明にかかる実施形態において、被検体ＳＵを呼吸同期にてスキャンを実施する際のタイムチャート図である。図３において、（ａ）は、被検体ＳＵにおいて腹部に装着されたベローズ（図示なし）から出力される呼吸信号を示している。そして、（ｂ）は、スキャンを実施するタイミングチャートであって、ＯＮが実施をしていることを示しており、ＯＦＦが停止していることを示している。

図３（ａ）に示すように、被検体ＳＵの腹部に装着されたベローズ（図示なし）から出力される呼吸信号において、その位相が、予め定めた閾値ＴＨよりも大きくなった後に、再度、その閾値ＴＨよりも、その位相が小さくなった時点ｔ０以後は、呼吸が吸気から呼気へ替わり、呼吸による体動が少ない期間が一定時間続いた状態になる。このため、図３（ｂ）に示すように、その時点ｔ０から所定の遅延時間ｔｄを経過後に、制御部３０がトリガー信号を発生させて各部を制御することによって、スキャンを開始させ、その呼吸による体動が少ない期間の間、そのスキャンを継続する。このようにして、各スキャンの実施を呼吸に同期させる。

しかし、前述したように、呼吸同期にてスキャンを実施する際において、被検体ＳＵの呼吸動作が安定でない状態になり、たとえば、呼吸が浅いときには、トリガー信号が発生されずにスキャンが開始されない不具合が生じる場合がある。一方で、呼吸が深いときや、呼吸動作が速いときには、画像にアーチファクトが生ずる場合などの不具合が生ずる場合がある。

このため、本実施形態においては、被検体ＳＵが安定な呼吸動作を実施可能なように、呼吸ガイド情報を被検体に提供して、呼吸動作をガイドする。

図４は、本発明にかかる実施形態において、呼吸同期によるスキャンを実施する際の動作の詳細を示すフロー図である。

図４に示すように、まず、呼吸信号の取得を実施する（Ｓ３１１）。

ここでは、被検体ＳＵの呼吸動作による呼吸状態を呼吸計測部３１２が計測することによって呼吸信号を取得する。具体的には、被検体ＳＵの腹部に装着されたベローズ（図示なし）から出力される信号を、呼吸計測部３１２が呼吸信号として取得する。

つぎに、図４に示すように、基準とする呼吸パラメータの設定を実施する（Ｓ３２１）。

ここでは、呼吸計測部３１２によって取得された呼吸信号に基づいて、呼吸ガイド情報設定部３１３が、基準とする呼吸パラメータの設定を実施する。そして、この基準とする呼吸パラメータに対応するように、被検体の呼吸動作についてガイドする呼吸ガイド情報を設定する。

図５は、本発明にかかる実施形態において、呼吸信号と、その呼吸信号に基づいて設定された、基準とする呼吸パラメータを示す図である。

図５（ａ）に示すように、呼吸計測部３１２によって呼吸信号ＫＳが取得された際には、その呼吸信号ＫＳの周期，振幅などの因子を解析し、その被検体ＳＵの呼吸の深さ，速さ，対称性などの呼吸パラメータを算出する。たとえば、呼吸信号の各周期、各振幅の平均値に基づいて、その被検体ＳＵの呼吸の深さ，速さ，対称性などの呼吸パラメータを算出する。そして、その算出した呼吸の深さ，速さ，対称性などの呼吸パラメータを、その被検体ＳＵにおいて基準とする呼吸パラメータとして設定する。すなわち、図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）に示した呼吸信号ＫＳと同様な周期および振幅を描く呼吸信号ＫＳｋになるように、基準とする呼吸パラメータを設定する。ここでは、呼吸信号の振幅の基準位置、および、呼吸信号の振幅の基準範囲についても、設定する。

つぎに、図４に示すように、呼吸ガイド情報の提供を実施する（Ｓ３３１）。

ここでは、呼吸ガイド情報設定部３１３によって設定された呼吸ガイド情報を、呼吸ガイド部２１が被検体ＳＵに提供する。

本実施形態においては、呼吸ガイド情報設定部３１３からの指令に応じて制御部３０から出力される制御信号に基づいて、呼吸ガイド部２１の画像情報提供部２１ａが、呼吸ガイド情報を画像で表示し、撮像空間Ｂに収容された被検体ＳＵへ呼吸ガイド情報を提供する。また、この他に、呼吸ガイド情報設定部３１３からの指令に応じて制御部３０から出力される制御信号に基づいて、呼吸ガイド部２１の音声情報提供部２１ｂが呼吸ガイド情報を音声で出力し、撮像空間Ｂに収容された被検体ＳＵへ呼吸ガイド情報を提供する。

図６は、本発明にかかる実施形態において提供する呼吸ガイド情報を示す図である。

図６に示すように、基準となる呼吸パラメータに対応する呼吸信号ＫＳｋを、画像情報提供部２１ａが、呼吸ガイド情報として画像で表示することによって、撮像空間Ｂに収容された被検体ＳＵへ呼吸ガイド情報を提供する。ここでは、図６に示すように、画像生成部３１１が、呼吸信号を示す画像を生成すると共に、その呼吸信号の振幅の基準位置を、たとえば、一点鎖線ＳＬの画像で表示し、さらに、その呼吸信号の振幅の基準範囲を２本の平行線ＰＬの画像で表示する。

つぎに、図４に示すように、呼吸信号の取得を行う（Ｓ３４１）。

ここでは、上記と同様に、被検体ＳＵの呼吸動作による呼吸状態を呼吸計測部３１２が計測することによって呼吸信号を取得する。そして、このとき、その取得した呼吸信号に基づいて、その呼吸信号を示す画像を、画像生成部３１１が生成し、その画像を呼吸ガイド部２１の画像情報提供部２１ａが表示する。

図７は、本発明にかかる実施形態において、呼吸信号の取得を実施後に、呼吸ガイド情報として、その呼吸信号を示す画像を示す図である。

図７に示すように、図６に示した呼吸ガイド情報を示す画像に、被検体ＳＵにおいて取得された呼吸信号ＫＳｒを示す画像を重畳するように、表示する。ここでは、その取得された呼吸信号の計測に対して、リアルタイムになるように、この被検体ＳＵにおいて取得された呼吸信号ＫＳｒを示す画像を表示する。

つぎに、図４に示すように、呼吸信号が、基準とする呼吸パラメータの範囲内であるか、否かについて、判定する（Ｓ３５１）。

ここでは、呼吸計測部３１２によって取得された呼吸信号に基づいて、被検体ＳＵにおける呼吸動作が、基準とする呼吸パラメータの範囲内であるか否かを、呼吸ガイド情報設定部３１３が判定する。

そして、基準とする呼吸パラメータの範囲内である場合（Ｙｅｓ）には、図４に示すように、１ビューの磁気共鳴信号の収集を実施する（Ｓ３６１）。

一方で、その基準とする呼吸パラメータの範囲内でない場合（Ｎｏ）には、図４に示すように、基準とする呼吸パラメータの範囲内でない旨を呼吸ガイド情報として提供する（Ｓ３５２）。

ここでは、呼吸計測部３１２によって取得された呼吸信号において、被検体ＳＵにおける呼吸パラメータが、基準とした範囲内でない場合（Ｎｏ）には、その旨の情報を、呼吸ガイド情報設定部３１３が呼吸ガイド情報として設定し、その設定された呼吸ガイド情報を呼吸ガイド部２１が被検体ＳＵに提示する。

具体的には、呼吸計測部３１２によって取得された呼吸信号において、被検体ＳＵにおける呼吸動作の深さが予め定めた範囲であるかを判定し、当該判定結果において呼吸動作の深さが予め定めた範囲を超えて深い場合には、被検体に呼吸動作を浅くする旨の情報を、呼吸ガイド情報設定部３１３が呼吸ガイド情報として設定する。そして、その設定された呼吸ガイド情報を、呼吸ガイド部２１が被検体に提供する。

図８は、本発明にかかる実施形態において、呼吸動作の深さが予め定めた範囲を超えて深い場合に、呼吸ガイド情報として表示する画像を示す図である。

図８に示すように、図７と同様に、被検体ＳＵにおいて取得された呼吸信号ＫＳｒを示す画像を重畳するように表示すると共に、被検体ＳＵに呼吸動作を指示する画像ＫＧを、画像情報提供部２１ａが表示画面に表示する。具体的には、呼吸に伴う体動の波形を示す画像を、呼吸信号ＫＳｒを示す画像として表示する。なお、この波形において時間に応じて上昇する部分は、吸気が行われ、被検体の腹部が膨張するように体動したことを示しており、時間に応じて下降する部分は、呼気が行われ、被検体の腹部が収縮するように体動ることを示している。そして、これと共に、たとえば、「より浅く息をして下さい」のように、文字を示した画像を表示する。

そして、さらに、その旨の呼吸ガイド情報を音声情報提供部２１ｂが音声で出力する。たとえば、「より浅く息をして下さい」のような呼吸ガイド情報を、音声で出力する。

一方で、上記判定結果において呼吸動作の深さが予め定めた範囲未満である場合には、被検体ＳＵに呼吸動作を深くする旨の情報を、呼吸ガイド情報として設定し、その設定した呼吸ガイド情報を提供する。たとえば、「より深く息をして下さい」のような呼吸ガイド情報を、画像で表示すると共に、音声で出力する。

また、呼吸計測部３１２によって取得された呼吸信号において、被検体ＳＵにおける呼吸動作の周期が予め定めた時間であるかを判定し、当該判定結果において呼吸動作の周期が予め定めた時間を超えて長い場合には、呼吸動作が遅いため、被検体に呼吸動作を速くする旨の情報を、呼吸ガイド情報設定部３１３が呼吸ガイド情報として設定する。そして、その設定された呼吸ガイド情報を、呼吸ガイド部２１が被検体に提供する。

図９は、本発明にかかる実施形態において、呼吸動作の速さが予め定めた範囲を超えて遅い場合に、呼吸ガイド情報として表示する画像を示す図である。

図９に示すように、被検体ＳＵにおいて取得された呼吸信号ＫＳｒを示す画像を重畳するように表示すると共に、被検体ＳＵに呼吸動作を指示する画像ＫＧを、画像情報提供部２１ａが表示画面に表示する。たとえば、「より速く息をして下さい」のように、文字を示した画像を表示する。

そして、さらに、たとえば、「より速く息をして下さい」のような呼吸ガイド情報を、音声情報提供部２１ｂが音声で出力する。

一方で、上記判定結果において呼吸動作の周期が予め定めた時間未満であって呼吸が速い場合には、被検体ＳＵに呼吸動作を遅くする旨の情報を、呼吸ガイド情報として設定し、その設定した呼吸ガイド情報を被検体ＳＵに提供する。たとえば、「より遅く息をして下さい」のような呼吸ガイド情報を、画像で表示すると共に、音声で出力する。

つぎに、図４に示すように、呼吸信号が、基準とする呼吸パラメータの範囲内であるか、否かについて、判定する（Ｓ３５３）。

ここでは、呼吸計測部３１２によって取得された呼吸信号に基づいて、被検体ＳＵにおける呼吸動作が、基準とする呼吸パラメータの範囲内であるか否かを、再度、呼吸ガイド情報設定部３１３が判定する。

そして、その基準とする呼吸パラメータの範囲内でない場合（Ｎｏ）には、図４に示すように、呼吸ガイド情報の提供を行う（Ｓ３２１）。そして、同様なステップを実施する。ここでは、既に撮影を実施している場合には、その撮影を一時停止して、呼吸パラメータの設定を行い、呼吸ガイド情報を変更する。

一方で、基準とする呼吸パラメータの範囲内である場合（Ｙｅｓ）には、図４に示すように、１ビューの磁気共鳴信号の収集を行う（Ｓ３６１）。

ここでは、上述したように、スキャン部２が呼吸同期にて被検体ＳＵについてスキャンを実施することによって、１ビューの磁気共鳴信号を収集する。

つぎに、図４に示すように、スキャン終了について、判定する（Ｓ３７１）。

ここでは、たとえば、ｋ空間に対応するように、全ての磁気共鳴信号を収集したか否かを、制御部３０が判断する。

そして、ｋ空間に対応する全ての磁気共鳴信号を収集していない場合にはスキャンが終了していないと判断し（Ｎｏ）、図４に示すように、呼吸ガイド情報の提供（Ｓ３３１）から、１ビューの磁気共鳴信号の収集（Ｓ３６１）の各ステップを、順次、実施する。つまり、１ビューの磁気共鳴信号の収集を実施するようにスキャンを繰返し実施することによって、ｋ空間の全てを埋めるまで、磁気共鳴信号を収集する。

一方、ｋ空間に対応するように全ての磁気共鳴信号を収集した場合にはスキャンが終了されたと判断し（Ｙｅｓ）、図４に示すように、スキャンの実施を完了する。そして、クレードル移動部１５ｂがクレードル部１５ａを移動させることによって、被検体ＳＵの撮影領域を撮像空間Ｂから搬出する。このようにして、被検体ＳＵの撮影領域についての撮像を完了させる。

以上のように、本実施形態は、被検体ＳＵの呼吸動作による呼吸状態を計測することによって呼吸信号を取得後、その呼吸信号に基づいて、呼吸動作についてガイドする呼吸ガイド情報を設定する。そして、その設定された呼吸ガイド情報を被検体ＳＵに提供する。たとえば、その取得された呼吸信号に基づいて、被検体ＳＵにおける呼吸動作の深さが予め定めた範囲であるかを判定し、当該判定結果において呼吸動作の深さが予め定めた範囲を超えて深い場合には、被検体ＳＵに呼吸動作を浅くする旨の情報を、呼吸ガイド情報として設定して、提供する。一方で、その判定結果において呼吸動作の深さが予め定めた範囲未満である場合には、被検体ＳＵに呼吸動作を深くする旨の情報を、呼吸ガイド情報として設定し、提供する。また、たとえば、その収集された呼吸信号に基づいて、被検体における呼吸動作の周期が予め定めた範囲であるかを判定し、当該判定結果において呼吸動作の周期が予め定めた範囲を超える場合には、被検体ＳＵに呼吸動作を速くする旨の情報を、呼吸ガイド情報として設定し、提供する。一方で、その判定結果において呼吸動作の周期が予め定めた範囲未満である場合には、被検体に呼吸動作を遅くする旨の情報を、呼吸ガイド情報として設定し、提供する。具体的には、その呼吸ガイド情報を、音声で出力すると共に、画像で表示する。したがって、本実施形態において、呼吸同期のスキャンを実施する際に、被検体の呼吸動作が安定して実施されるため、撮影効率を向上させることができ、これに伴って、画像品質を向上させることができる。

なお、上記の実施形態において、磁気共鳴イメージング装置１は、本発明のイメージング装置に相当する。また、上記の実施形態において、磁気共鳴イメージング装置１は、本発明のイメージング装置に相当する。また、上記の実施形態において、スキャン部２は、本発明のスキャン部に相当する。また、上記の実施形態において、呼吸ガイド部２１は、本発明の呼吸ガイド部に相当する。また、上記の実施形態において、画像情報提供部２１ａは、本発明の音声情報提供部に相当する。また、上記の実施形態において、音声情報提供部２１ｂは、本発明の画像情報提供部に相当する。また、上記の実施形態において、呼吸計測部３１２は、本発明の呼吸計測部に相当する。また、上記の実施形態において、呼吸ガイド情報設定部３１３は、本発明の呼吸ガイド情報設定部に相当する。

また、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。

たとえば、本実施形態においては、ベローズを被検体の腹部に装着し、その腹部の動きを測定することによって、呼吸状態を計測する場合について示したが、これに限定されない。たとえば、呼吸する被検体が呼気または吸気する際の空気圧の変化を測定し、その測定結果に基づいて、呼吸状態を計測する場合においても、適用することができる。また、たとえば、横隔膜からナビゲータエコーを収集し、そのナビゲータエコーに基づいて、呼吸状態を計測する場合においても、適用することができる。

また、本実施形態においては、静磁場が形成される撮像空間Ｂの外部に表示装置を設置し、その表示画面に呼吸をガイドする画像を表示する場合について例示したが、これに限定されない。たとえば、静磁場が形成される撮像空間Ｂ以外にプロジェクタを設置し、そのプロジェクタから画像を撮像空間Ｂへ投射することによって、呼吸をガイドする画像を被検体に表示してもよい。

また、本実施形態においては、磁気共鳴イメージング装置について説明しているが、これに限定されない。たとえば、Ｘ線ＣＴ装置など、他のイメージング装置において適用してもよい。

図１は、本発明にかかる実施形態において、磁気共鳴イメージング装置１の構成を示す構成図である。図２は、本発明にかかる実施形態において、被検体ＳＵの撮影領域を撮像する際の動作を示すフロー図である。図３は、本発明にかかる実施形態において、被検体ＳＵを呼吸同期にてスキャンを実施する際のタイムチャート図である。図４は、本発明にかかる実施形態において、呼吸同期によるスキャンを実施する際の動作の詳細を示すフロー図である。図５は、本発明にかかる実施形態において、呼吸信号と、その呼吸信号に基づいて設定された、基準とする呼吸パラメータを示す図である。図６は、本発明にかかる実施形態において提供する呼吸ガイド情報を示す図である。図７は、本発明にかかる実施形態において、呼吸信号の取得を実施後に、呼吸ガイド情報として、その呼吸信号を示す画像を示す図である。図８は、本発明にかかる実施形態において、呼吸動作の深さが予め定めた範囲を超えて深い場合に、呼吸ガイド情報として表示する画像を示す図である。図９は、本発明にかかる実施形態において、呼吸動作の速さが予め定めた範囲を超えて遅い場合に、呼吸ガイド情報として表示する画像を示す図である。

符号の説明

１：磁気共鳴イメージング装置（イメージング装置）、
２：スキャン部（スキャン部）、
３：操作コンソール部、
１２：静磁場マグネット部、
１３：勾配コイル部、
１４：ＲＦコイル部、
１５：被検体移動部、
１５ａ：クレードル部、
１５ｂ：クレードル移動部、
２１：呼吸ガイド部、
２１ａ：画像情報提供部（音声情報提供部）、
２１ｂ：音声情報提供部（画像情報提供部）、
２２：ＲＦ駆動部、
２３：勾配駆動部、
２４：データ収集部、
３０：制御部、
３１：データ処理部、
３２：操作部、
３３：表示部、
３４：記憶部、
３１１：画像生成部、
３１２：呼吸計測部（呼吸計測部）、
３１３：呼吸ガイド情報設定部（呼吸ガイド情報設定部）、
Ｂ：撮像空間

Claims

呼吸動作を行う被検体の撮影領域について、前記呼吸動作に同期するようにスキャンを実施することによって、前記被検体の撮影領域をイメージングするイメージング装置であって、
前記被検体の呼吸動作による呼吸状態を計測することによって呼吸信号を取得する呼吸計測部と、
前記呼吸計測部によって取得された呼吸信号に基づいて、前記呼吸動作についてガイドする呼吸ガイド情報を設定する呼吸ガイド情報設定部と、
前記呼吸ガイド情報設定部によって設定された前記呼吸ガイド情報を前記被検体に提供する呼吸ガイド部と
を有し、
前記呼吸ガイド情報設定部は、
前記呼吸計測部によって取得された呼吸信号に基づいて、前記被検体における呼吸動作の深さが予め定めた範囲であるかを判定し、当該判定結果において前記呼吸動作の深さが予め定めた範囲を超えて深い場合には、前記被検体に呼吸動作を浅くする旨の情報を、前記呼吸ガイド情報として設定する、
イメージング装置。
呼吸動作を行う被検体の撮影領域について、前記呼吸動作に同期するようにスキャンを実施することによって、前記被検体の撮影領域をイメージングするイメージング装置であって、
前記被検体の呼吸動作による呼吸状態を計測することによって呼吸信号を取得する呼吸計測部と、
前記呼吸計測部によって取得された呼吸信号に基づいて、前記呼吸動作についてガイドする呼吸ガイド情報を設定する呼吸ガイド情報設定部と、
前記呼吸ガイド情報設定部によって設定された前記呼吸ガイド情報を前記被検体に提供する呼吸ガイド部と
を有し、
前記呼吸ガイド情報設定部は、
前記呼吸計測部によって取得された呼吸信号に基づいて、前記被検体における呼吸動作の深さが予め定めた範囲であるかを判定し、当該判定結果において前記呼吸動作の深さが予め定めた範囲未満である場合には、前記被検体に呼吸動作を深くする旨の情報を、前記呼吸ガイド情報として設定する、
イメージング装置。
呼吸動作を行う被検体の撮影領域について、前記呼吸動作に同期するようにスキャンを実施することによって、前記被検体の撮影領域をイメージングするイメージング装置であって、
前記被検体の呼吸動作による呼吸状態を計測することによって呼吸信号を取得する呼吸計測部と、
前記呼吸計測部によって取得された呼吸信号に基づいて、前記呼吸動作についてガイドする呼吸ガイド情報を設定する呼吸ガイド情報設定部と、
前記呼吸ガイド情報設定部によって設定された前記呼吸ガイド情報を前記被検体に提供する呼吸ガイド部と
を有し、
前記呼吸ガイド情報設定部は、
前記呼吸計測部によって収集された呼吸信号に基づいて、前記被検体における呼吸動作の周期が予め定めた時間であるかを判定し、当該判定結果において前記呼吸動作の周期が予め定めた時間を超える場合には、前記被検体に呼吸動作を速くする旨の情報を、前記呼吸ガイド情報として設定する、
イメージング装置。
呼吸動作を行う被検体の撮影領域について、前記呼吸動作に同期するようにスキャンを実施することによって、前記被検体の撮影領域をイメージングするイメージング装置であって、
前記被検体の呼吸動作による呼吸状態を計測することによって呼吸信号を取得する呼吸計測部と、
前記呼吸計測部によって取得された呼吸信号に基づいて、前記呼吸動作についてガイドする呼吸ガイド情報を設定する呼吸ガイド情報設定部と、
前記呼吸ガイド情報設定部によって設定された前記呼吸ガイド情報を前記被検体に提供する呼吸ガイド部と
を有し、
前記呼吸ガイド情報設定部は、
前記呼吸計測部によって収集された呼吸信号に基づいて、前記被検体における呼吸動作の周期が予め定めた時間であるかを判定し、当該判定結果において前記呼吸動作の周期が予め定めた時間未満である場合には、前記被検体に呼吸動作を遅くする旨の情報を、前記呼吸ガイド情報として設定する、
イメージング装置。
前記呼吸ガイド部は、
前記被検体に音声を出力することによって音声情報を提供する音声情報提供部
を含み、
前記音声情報提供部は、前記呼吸ガイド情報設定部によって設定された前記呼吸ガイド情報を、音声で出力する、
請求項１から４のいずれかに記載のイメージング装置。
前記呼吸ガイド部は、
前記被検体に画像を表示することによって画像情報を提供する画像情報提供部
を含み、
前記画像情報提供部は、前記呼吸ガイド情報設定部によって設定された前記呼吸ガイド情報を画像で表示する、
請求項１から５のいずれかに記載のイメージング装置。
前記スキャンを実施するスキャン部
を有し、
前記スキャン部は、静磁場空間において前記被検体の撮影領域にＲＦパルスを送信し、前記撮影領域において発生する磁気共鳴信号を受信することによって、前記スキャンを実施する、
請求項１から６のいずれかに記載のイメージング装置。