JP5180514B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）に係り、特に複数の受信コイルが接続されたＭＲＩ装置において、撮影断面に合わせて最適な受信コイルを自動選択可能なＭＲＩ装置に関する。

ＭＲＩ装置では、被検体（患者）からＮＭＲ信号を検出するためにＲＦ受信コイルが用いられる。受信コイルには、被検体の全身からの信号を計測する全身コイルや検査部位（局所）からの信号を計測する部分コイルがあり、検査部位の形状に合わせて種々の形態、形状、サイズのものが用いられる。また被検体の比較的広い領域を撮影する場合や複数の検査部位を撮影する場合には、受信コイルとして複数の受信コイルを組み合わせて用いられる。さらに複数の受信コイルの感度分布の違いを利用して、通常の位相エンコードよりも少ない位相エンコードで撮影する所謂パラレルイメージングにおいても、複数の受信コイルを組み合わせたものが用いられる。

複数の受信コイルを組み合わせた受信コイルとしては、マルチアレイコイルと呼ばれる受信コイルのように、複数の小型コイルを所定の配列で配置し、一つのコイル装置に一体的に組み込んだものもあるが、種類や形状が一定ではない複数の受信コイルを任意に配置して組み合わせる場合もある。このような複数の受信コイルは、それぞれ、切替器を介して、受信信号を処理する信号処理系に選択的に接続され、信号処理系のチャンネル数に対応する数の受信コイルのみが作動するようになっている。

撮影に際しては、被検体に受信コイルを装着した状態で、作動すべき受信コイルが静磁場空間のほぼ中心に位置するように、被検体を静磁場空間に移動させて撮影を行なう。被検体を静磁場空間に配置した後、複数の受信コイルから所望のものを操作者が選択し、作動状態に切替え、撮影を行なう。

複数の受信コイルを切替える技術として、例えば、特許文献１には撮影部位を含む領域を複数の領域に分けて撮影する際に、変化する撮影部位に応じて受信コイルを切替えて撮影することが記載されている。またパラレルイメージングにおいて、撮影断面や軸に応じて最適な組み合わせを選択することが特許文献２に記載されている。ただしこれら特許文献では、複数の受信コイルから最適な受信コイルを選択するための具体的な手法は開示されていない。
特開平７−８４７０号公報 特開２００２−２４８０８９号公報

複数の受信コイルを用いて撮影する場合、被検体の撮影部位に対し、そこからの信号が最大となる受信コイルが選択されていることが望ましい。しかし、撮影部位は位置決め画像から装置座標に基いて選択されるのに対し、受信コイルは実空間における撮影部位との関係で操作者が任意に選択しているため、撮影部位によっては選択された受信コイル以外の受信コイルを用いたほうが、よい画像が得られる場合がある。例えば、撮影部位によっては、静磁場空間のほぼ中心に位置するように配置された受信コイルが最大のエコー信号を取得するとは限らないし、また操作者によって任意に選択された受信コイルが最大のエコー信号を取得するとは限らない。

さらに被検体を載せたテーブルの移動があった場合や、撮影対象自体が変わった場合などは、その都度、受信コイルを選択し、設定しなおす必要がある。

そこで本発明は、撮影位置の変更、被検体位置の移動、撮影対象の変更などの条件変更があった場合にも、自動的に最適な受信コイルを選択してアクティブにすることができるＭＲＩ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、複数の受信コイルからなる受信コイルについて、各受信コイルの受信信号を検査する手段を備え、常に最大信号が得られる受信コイルを選択することが可能なＭＲＩ装置を提供する。

即ち、本発明のＭＲＩ装置は、静磁場発生手段と、前記静磁場発生手段が発生する静磁場空間内に配置された検査対象に傾斜磁場および高周波磁場を印加する各磁場発生手段と、前記検査対象が発生する核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記核磁気共鳴信号を用いて前記検査対象の画像を再構成する画像再構成手段と、前記各磁場発生手段、受信手段および画像再構成手段を制御する制御手段とを備え、前記受信手段は、互いに重ならずに配置された種類が異なる相互に独立した複数の受信コイルと、前記複数の受信コイルの作動・非作動を切替える切替手段とを備え、前記制御手段は、受信コイル毎に、同じ撮影位置からの受信信号の信号値を検査し、信号値が最大となる受信コイルを前記複数の受信コイルから選択するコイル選択手段を備えたことを特徴とする。

コイル選択手段は、具体的には、受信コイル毎に核磁気共鳴信号を取得する予備パルスシーケンスの実行を制御するシーケンス制御手段と、前記予備パルスシーケンスの実行により受信コイル毎に取得された信号値を比較し、信号値が最大である受信コイルを判定する判定手段とを備える。

また本発明のＭＲＩ装置は、複数の受信コイルの少なくとも一つの選択を受け付ける入出力手段を備える。制御手段は、例えば、撮影時に、切替手段を制御し、コイル選択手段により選択された受信コイルを作動させる。或いは、受信コイルの作動を、コイル選択手段により選択された受信コイルから入出力手段が選択を受け付けた受信コイルに変更する。

本発明によれば、ＭＲＩ装置の制御手段が、所望の撮影位置において受信信号が最大となる受信コイルを選択する手段を備えているので、撮影位置の変更や被検体を載せたベッドの位置の変更等の撮影条件の変更があった場合にも、常に最適な受信コイルを作動させることができ、良好な画像を得ることができる。
またコイル選択手段を、入出力手段を介して動作させるとともに選択の結果を表示可能にしたことにより、操作者は受信コイルの確認や変更を容易に行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体構成を示す図、図２はその受信部および制御部の詳細を示す図である。

このＭＲＩ装置は、被検体112が置かれる空間（計測空間）に均一な静磁場を発生する静磁場磁石101と、計測空間に傾斜磁場を与える傾斜磁場コイル102およびその傾斜磁場電源103と、被検体の生体組織を構成する原子の原子核にＮＭＲ現象を起こさせる高周波パルス（以下、ＲＦパルスという）を照射コイル104と、高周波発信器や変調器を備え、照射コイル104を駆動する送信系105と、ＮＭＲ現象による放出されるエコー信号を検出する受信コイル106と、受信コイル106が受信した信号を検波するとともにＡ/Ｄ変換等を行なう受信系107と、この受信系107で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算、補正計算等の演算を行なうとともに所定のパルスシーケンスに従い送信系105および受信系107を制御するＣＰＵ108と、画像を表示する表示部（ディスプレイ）109と、ユーザーによる入力を行なうための操作卓110と、ＣＰＵ108が行なう演算および制御に必要なプログラムやパラメータ、補正係数等および演算途中のデータや結果データを蓄積する記憶装置111を備えている。

被検体112は、検査台114に寝かせられた状態で計測空間に移動され、撮影が行なわれる。検査台114の位置は、検査台114に備えられた位置検出器113（例えば、エンコーダ）によって検出され、その位置情報は、撮影を制御するＣＰＵ108に渡される。ＣＰＵ108による撮影の制御は、撮影方法によって決まるパルスシーケンスを介して行なわれる。各種パルスシーケンスは、ＣＰＵ108内にプログラムとして内蔵されている。本実施の形態では、通常の撮影用パルスシーケンス（本撮影パルスシーケンス）の他に、例えば、核磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を取得するための中心周波数のサーチなど撮影の準備として行われるプリスキャンシーケンスが備えられている。また本実施の形態のＭＲＩ装置では、プリスキャンは受信コイル選択のための予備パルスシーケンスを含んでいる。予備パルスシーケンスについては、後述する。

図では、被検体112の上下それぞれに、静磁場磁石101、傾斜磁場コイル102、照射コイル104および受信コイル106が示されているが、これは円筒状のものの垂直な断面を示すものと理解してもよいし、被検体112の上下に配置された一対の要素を示すものと理解してもよい。

静磁場磁石101、傾斜磁場コイル102および照射コイル104は、従来のＭＲＩ装置と同様であり、また本発明はどのようなタイプであっても適用可能であるのでここでは説明を省略する。

本実施の形態のＭＲＩ装置は、図２に示すように、受信コイル106は、複数(図では３個）の受信コイル201、202、203から構成されている。これら受信コイル201、202、203は、一つのコイル装置に組み込まれていてもよいし、それぞれ別個であってもよい。また同種であっても異種であってもよい。各受信コイルは、それぞれ切替器205に接続され、切替器205により選択的に受信系107のＡ/Ｄ変換部やＱＤ検波部206に接続される。記憶装置111には、ＭＲＩ装置で用いることが可能な種々の受信コイル（ＩＤ）が予め登録されており、複数の受信コイルがＭＲＩ装置に接続されると、接続された受信コイルの数や種類を自動的に判定することができるようになっている。

切替器205の動作は、ＣＰＵ108の一つの機能である制御部207によって制御される。なお図では、切替器205は、各受信コイル201、202、203とは別の回路として示しているが、例えば各受信コイルが制御信号によってオンオフ制御されるダイオードなどのスイッチ手段を備えていてもよい。

制御部207は、シーケンス制御部2071、信号値比較判定部2072、コイル選択部2073などを備えている。シーケンス制御部2071は、操作卓110からの指令や設定されたパラメータに基き本撮影パルスシーケンスやプリスキャンパルスシーケンスを実行するとともに、必要に応じてプリスキャンとして予備パルスシーケンスを実行する。予備パルスシーケンスは、所定の撮影位置を選択的に励起する高周波磁場パルス及び傾斜磁場パルスの印加と、当該撮影位置から発生する1ないし複数のエコー信号の計測とからなり、位相エンコードは付与されない短いシーケンスである。予備パルスシーケンスは、複数の受信コイルを順次切替えて繰り返し、実行され、受信コイル毎にエコー信号を得る。受信コイルの組を切替える場合には、組み合わせの数だけ、エコー信号を得る。

信号値比較判定部2072は、予備パルスシーケンスの実行により得られた複数の受信信号の信号値を比較し、最大の受信信号が得られた受信コイルを判定する。コイル選択部2073は、受信系107のコイル切替器205を制御し、信号値比較判定部2072において、最大の受信信号が得られたと判定された受信コイルを受信系107に接続させる。

次に、上記ＭＲＩ装置の動作を説明する。動作のフローを図３、図４に示す。
まず前提として、複数の受信コイルからなる受信コイル106を撮影に使用する受信コイルとして設定する。これは、装置に使用する複数の受信コイルを認識させる操作であり、例えば、複数の受信コイルをコイル切替器205に接続することにより、装置が受信コイルに備えられたＩＤを自動的に認識するようにしてもよいし、操作卓110を介して、予め登録された受信コイルの中から、撮影に使用する受信コイルを操作者が選択するようにしてもよい。

次に、操作卓110を介して、撮影に使用する条件をデータベースから読み込ませる（ステップ301）。もしくは新規に作成する。必要に応じて撮影用のパラメータなどの条件を変更する。撮影に使用する条件とは、被検体の情報、本撮影パルスシーケンス、撮影手法（検査台の移動を伴う撮影か否か）など種々の撮影に必要な条件を含む。本実施の形態では、撮影の条件として、受信コイルの選択モードの設定なども含まれる。受信コイルの選択モードには、撮影に使用する受信コイルを撮影条件設定時に操作者が選択する手動選択モードと、撮影時に受信コイルを自動選択する自動選択モードの２つの選択モードがある。

以上のような条件等の設定が完了した後、操作卓110を介して撮影の開始の指令を受け付けると（ステップ302）、まず受信コイルの選択モードが自動モードか手動モードかを判断する（ステップ303）。使用する受信コイルの設定が手動選択モードの場合には、受信コイルの検出を行なうことなく撮影を後述する手順で撮影が行なわれる（ステップ304）。一方、自動選択モードに設定されていた場合は、受信コイルの検出を行なう（ステップ305）。以後、図４に示す手順に進む。

受信コイルを検出した結果、使用する受信コイル内に複数の受信コイルがある場合には、さらに、現在撮影を行う被検者が初めて撮影を行うか、現在撮影を行う被検者で検査部位に変更があるか、検査台が前回の計測から移動していないか、使用する受信コイルが前回の計測から変更されていないかを順次確認する（ステップ401〜405）。

これらステップ402〜405のひとつでも変更が確認された場合は、プリスキャンを開始し、受信コイルを切替えながら予備パルスシーケンスを実行する（ステップ406）。予備パルスシーケンスは、上述したように、受信コイル毎に１ないし複数のエコー信号を計測するシーケンスであり、短時間に終了する。

予備パルスシーケンスで得られた受信コイル毎のエコー信号の信号値を比較し、最大の信号が得られる受信コイルを選択する（ステップ407）。予備パルスシーケンスで複数のエコー信号を計測した場合は、その加算した値或いは平均値を信号値とし、比較する。比較の結果、最も信号値の高い受信コイルを選択し、切替器を介して受信系に電気的に接続する。次いで、通常のプリスキャンを実行し、中心周波数のサーチなど受信コイルに関するデータ収集以外のデータ収集を行なう。このようなデータ収集が既に行なわれていて変更の必要がない場合には、プリスキャンでは、予備パルスシーケンスのみを実行する。

予備パルスシーケンスを含むプリスキャンの終了後、選択された受信コイルで、本撮影を実行し、MRI画像を取得する（ステップ408）。
撮影終了後、プリスキャン実行時に取得した受信コイル情報を表示する（ステップ409）。受信コイル情報には、エコー信号が最大となった受信コイルの他、受信コイル内にあるすべての受信コイルの情報が含まれる。これら受信コイル情報は、撮影した画像と共にあるいは別個に、ディスプレイ109に表示される。

表示の一例を図５に示す。図示する例では、被検体情報501、撮影が行なわれたときの検査台位置502、信号検出用に用いられた受信コイル情報503、複数の受信コイルからなる受信コイル全体の情報504などが、自動選択された受信コイルで撮影された画像505とともに、表示されている。表示された受信コイル情報503と画像505は、受信コイルの選択の妥当性を確認し、その後の撮影に対しても適用するかを操作者が判断するために使われる。受信コイル全体の情報504は、受信コイルの変更を受け付けるためのＧＵＩとして利用することも可能である。或いは受信コイルの変更を受け付ける受信コイル変更ボタンなどを表示するようにしてもよい。

受信コイル情報と画像の表示は、撮影位置が変わる度に行なってもよいし、複数の受信コイルを順次用いて複数の撮影位置を全て撮影した後に撮影してもよい。後者の場合には、各撮影位置で撮影された画像毎に、そのとき用いた受信コイルやその他の条件を表示する。

撮影後に受信コイルの変更が必要であると判断された場合には、図３に示すフローのステップ301に戻る。或いは、図５に示すようなＧＵＩを介して、自動選択モードに手動モードを割り込ませることも可能である。これにより、再度、撮影条件を入力する煩雑さを避けることができる。この場合の手順の一例を図６に示す。

操作者は、ディスプレイの表示画面から、エコー信号が最大となった受信コイル、その他受信コイルにある全ての受信コイル情報を確認し、本撮影で得られた画像の画質などが所望した結果になっていることかどうかを確認する（ステップ601）。
所望した結果にならない場合、受信コイル情報から他の受信コイルを再選択する（ステップ602）。ＧＵＩを介して、他の受信コイルの再選択の指令を受け付けた場合、再選択された受信コイルを同一被検体内全てに変更を適用するかを確認する表示（ダイアログボックス等）をディスプレイに表示させる（ステップ603）。同一被検体内全てに変更を適用することが選択された場合には、それ以降行われるすべての撮影に対して再選択された受信コイルを適用して、撮影を行なう（ステップ604）。
同一被検体内全てに変更を適用しない場合には、次のスキャンのみに適用して撮影を行ない、次のスキャン終了後、ステップ409に戻る（ステップ605）。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、撮影条件の変更がある度に、各受信コイルの信号強度を検査する予備パルスシーケンスを起動し、最大の信号が得られる受信コイルを選択して撮影することができるので、常に画質の良好な画像を得ることができる。また自動で受信コイルを選択する場合でも、操作者の必要に応じて、任意に受信コイルを切替えることができ、受信コイル選択の自由度を広げることができる。

なお以上の実施の形態では、複数の受信コイルを択一的に選択する場合を主として説明したが、例えば、複数の受信コイルからなる受信コイルにおいて、2以上の受信コイルを組み合わせて選択するような場合にも本発明は適用することが可能である。

本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体概要を示す図 本発明のＭＲＩ装置の受信系と制御部の詳細を示す図 本発明のＭＲＩ装置による受信コイル選択の手順を示す図 受信コイルの自動選択の手順を示す図 受信コイル選択のための表示画面の一例を示す図 受信コイルの自動選択中における手動選択の手順を示す図

符号の説明

101・・・静磁場磁石、102・・・傾斜磁場コイル、103・・・傾斜磁場電源、104・・・照射コイル、106、201〜203・・・受信コイル、107・・・受信系、108・・・ＣＰＵ、109・・・表示部（ディスプレイ）、110・・・操作卓、111・・・記憶装置、205・・・切替器、207・・・制御部、2071・・・シーケンス制御部、2072・・・信号値比較判定部、2073・・・コイル選択部

Claims (6)

1. 静磁場発生手段と、
   前記静磁場発生手段が発生する静磁場空間内に配置された検査対象に傾斜磁場および高周波磁場を印加する各磁場発生手段と、
   前記検査対象が発生する核磁気共鳴信号を受信する受信手段と、
   前記核磁気共鳴信号を用いて前記検査対象の画像を再構成する画像再構成手段と、
   前記各磁場発生手段、受信手段および画像再構成手段を制御する制御手段と
   を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
   前記受信手段は、互いに重ならずに配置された種類が異なる相互に独立した複数の受信コイルと、前記複数の受信コイルの作動・非作動を切替える切替手段とを備え、
   前記制御手段は、前記受信コイル毎に、同じ撮影位置からの受信信号の信号値を検査し、信号値が最大となる受信コイルを前記複数の受信コイルから選択するコイル選択手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記コイル選択手段は、受信コイル毎に核磁気共鳴信号を取得する予備パルスシーケンスの実行を制御するシーケンス制御手段と、前記予備パルスシーケンスの実行により受信コイル毎に取得された信号値を比較し、信号値が最大である受信コイルを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記制御手段は、撮影時に前記切替手段を制御し、前記コイル選択手段により選択された受信コイルを作動させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 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であって、
   前記複数の受信コイルの少なくとも一つの選択を受け付ける入出力手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記制御手段は、前記切替手段を制御し、受信コイルの作動を、前記コイル選択手段により選択された受信コイルから前記入出力手段が選択を受け付けた受信コイルに変更することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記コイル選択手段が選択した受信コイルを、他の受信コイルと識別して表示する手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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