JP5259715B2 - 磁気共鳴イメージング装置および実行順決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴(以下、「NMR」という)信号を計測し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」という)装置に関し、特にSAR(Specific Absorption Rate：比吸収率)制約下で検査効率を向上させる技術に関する。

MRI装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するNMR信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を2次元的に或いは3次元的に画像化する装置である。撮影においては、NMR信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたNMR信号は、2次元又は3次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。

MRI装置では、NMR信号を得るため、高周波磁場を被検体の撮影部位に照射する。この高周波は、被検体を加熱し、体幹部分の体温を上昇させる。安全面から、生体の単位質量当たりの吸収されるエネルギーであるSAR値の上限値が、IEC規格(IEC 60601-2-33：Particular requirements for the safety of magnetic resonance equipment for medical diagnosis)等に定められ、制限されている。

MRI装置が被検体に照射する高周波磁場の共鳴周波数は、MRI装置の静磁場強度に比例する。従って、高磁場MRI装置では、特にSAR値の制約は厳しく、シーケンスパラメータの最適化、照射するRFの調節、SAR低減シーケンスの適用などの手法を用い、被検体のSAR値がIECの規定を超えないようリアルタイムでモニタしながら制御する(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7参照。)。

米国特許第7078900号公報 米国特許第6759847号公報 米国特許第6618609号公報 米国特許第7075302号公報 米国特許第7135864号公報 米国特許第7180291号公報 米国特許第7208950号公報

上記の各手法は、独立した1つの撮像シーケンスに対して適用される。すなわち、被検体が全く高周波磁場に曝されていない状態を初期状態として、規定を満たすよう制御を行う。ところが、一般に、MRI装置を用いる検査では、様々な複数の撮像シーケンスを連続して実行する。このような検査では、先の撮像シーケンスが終了した時点で、被検体は既に所定時間、高周波磁場に曝されているが、上記各手法は、このような状況は考慮されていない。従って、そのまま適用しようとする場合、先の撮像シーケンス終了後、SAR値が次に実行する撮像シーケンスのSAR値に影響を与えない値になるまで待つ必要がある。

撮像シーケンス間の待ち時間は、両撮像シーケンスのSAR値の時間変化の様子に応じて異なる。従って、様々な複数の撮像シーケンスを連続して行う検査では、その実行順が最適化されていないと、待ち時間が増大し、検査効率が悪化する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、異なる撮像シーケンスを含む複数の撮像シーケンスを連続して実行する検査において、SAR制限による検査効率の低下を最小限に抑えることを目的とする。

本発明では、検査全体でのSAR値の時間変化を考慮し、撮像シーケンス間の待ち時間が最小となるよう撮像シーケンスを実行する順序を決定する。

具体的には、本発明のMRI装置は、複数の撮像シーケンスからなる検査を実行するものであって、複数の撮像シーケンスは、所定時間内の平均比吸収率の時間変化が異なる撮像シーケンスを含み、所定時間内の平均比吸収率を所定の範囲に収め、かつ、検査時間が最短となるよう複数の撮像シーケンスの実行順を決定する実行順決定部と、実行順決定部が決定した実行順に従って複数の撮像シーケンスを実行する撮像部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の複数の撮像シーケンスについての実行順決定方法は、撮像パラメータを用いて、複数の撮像シーケンスそれぞれの電磁波の所定時間内の平均比吸収率の時間変化を算出する時間変化算出ステップと、複数の撮像シーケンスの可能な実行順を計測パターンとして、全ての可能な計測パターンを抽出する計測パターン抽出ステップと、抽出した全計測パターンそれぞれについて、当該計測パターンの順序で所定時間内の平均比吸収率を所定の範囲に収めながら検査を実行した場合の検査時間を算出する検査時間算出ステップと、算出した各計測パターンの検査時間から、最短の検査時間となる計測パターンを実行順と決定する実行順決定ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、異なる撮像シーケンスを含む複数の撮像シーケンスを連続して実行する検査において、SAR制限による検査効率の低下を最小限に抑えることができる。

第一の実施形態のMRI装置の全体構成を示すブロック図。 第一の実施形態の規制の範囲で実行可能な撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化のパターンを示す図。 第一の実施形態の複数の撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化の一例を示す図。 第一の実施形態の計測パターンの例を示す図。 第一の実施形態の実行順決定処理の処理フロー。 第一の実施形態の実施形態の待ち時間算出処理の処理フロー。 第一の実施形態の制約条件入力画面例を示す図。 第二の実施形態の実行順決定処理フロー。 第二の実施形態の待ち時間表示画面例を示す図。 第三の実施形態の撮像処理の処理フロー。

＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用した第一の実施形態を図面を用いて説明する。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。

まず、本実施形態のMRI装置の全体構成について説明する。図1は、本実施形態のMRI装置100の全体構成を示すブロック図である。本実施形態のMRI装置100は、NMR現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、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とを備える。

静磁場発生系2は、垂直磁場方式であれば、被検体1の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、被検体1の体軸方向に均一な静磁場を発生させる。被検体1の周りに配置される永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源により実現される。

傾斜磁場発生系3は、MRI装置100の座標系(静止座標系)である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とを備える。後述のシ-ケンサ4からの命令に従ってそれぞれの傾斜磁場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軸方向に傾斜磁場Gx，Gy，Gzを印加する。撮影時には、スライス面(撮影断面)に直交する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、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの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)とを印加して、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。

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、被検体1に高周波磁場(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(送信コイル)14aとを備える。高周波発振器11から出力されたRFパルスは後述するシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調され、高周波増幅器13で増幅され、被検体1に近接して配置された送信コイル14aから被検体1に照射される。

受信系6は、被検体1の生体組織を構成する原子の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(受信コイル)14bと信号増幅器15と直交位相検波器16と、A/D変換器17とを備える。送信コイル14aから照射されたRFパルスによって誘起された応答のNMR信号は、被検体1に近接して配置された受信コイル14bで検出され、信号増幅器15で増幅され、後述するシーケンサ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、計測データとして信号処理系7に送られる。

シーケンサ4は、所定の撮像シーケンスに従って、RFパルスと傾斜磁場パルスとを繰り返し印加するよう制御するもので、CPU8の制御で動作し、計測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。なお、撮像シーケンスは、RFパルス、傾斜磁場パルス等のon/offのタイミングを規定するタイムチャートと、励起RFパルスの印加間隔(TR)、バンド幅(BW)、加算回数、位相エンコードステップ数等の計測条件(計測パラメータ)とからなり、両者を組み合わせて計測中の計測対象に作用する磁場の時間的変化を規定する。撮像シーケンスは、計測の目的に従って予め作成され、プログラムおよびデータとして後述する記憶装置18等に格納される。

信号処理系7は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、CPU8と、ROM、RAM等の記憶装置18と、光ディスク、磁気ディスク等の外部記憶装置19と、表示装置20とにより構成される。受信系6からの計測データが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の断層画像を表示装置20に表示すると共に、記憶装置18または外部記憶装置19に記録する。

操作部25は、MRI装置100自体の各種制御情報および信号処理系7で行う処理の各種制御情報の入力を受け付けるもので、トラックボール又はマウス、および、キーボード等の入力装置21を備える。操作部25は表示装置20に近接して配置され、オペレータは、表示装置20を見ながら操作部25を介してインタラクティブにMRI装置100の各種処理に必要な情報を入力する。

現在MRI装置の撮像対象核種は、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水素原子核(プロトン)である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を2次元もしくは3次元的に撮像する。

なお、図1において、送信コイル14aと傾斜磁場コイル9とは、被検体1が挿入される静磁場発生系2の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体1に対向して、水平磁場方式であれば被検体1を取り囲むようにして設置される。

また、受信コイル14bは、被検体1に対向して、或いは被検体1を取り囲むように設置される。本実施形態では、この受信コイル14bとして、被検体1の計測対象領域からのNMR信号を複数のコイルで受信する表面コイルと、計測対象領域からのNMR信号を1のコイルで受信可能で、ほぼ均一な感度分布を有する全身コイルとを備える。

本実施形態のMRI装置100は、異なる撮像シーケンス種を含む、複数の撮像シーケンスを連続して実行する。撮像シーケンス種によっては、SAR値をIEC等の制限範囲内に収めるため、直前に実行した撮像シーケンス実行後、SAR値が所定の値に低下するまで待つ必要がある。本実施形態では、1検査内の合計待ち時間を最も短くするよう、撮像シーケンスの実行順を決定し、検査を実行する。

上記処理を実現するため、本実施形態のMRI装置100の信号処理系7は、上述の画像再構成処理を行う画像再構成部に加え、実行順決定部と撮像部とを備える。実行順決定部は、1の検査内で実行する複数の撮像シーケンスの実行順を、SAR値の規制の範囲内で、総実行時間が最短となるよう決定する。各撮像シーケンス自体の実行時間は予め定められているため、本実施形態では、直前の撮像シーケンス終了から、次の撮像シーケンス実行までの間の待ち時間の総合計を算出し、それが最短となる実行順を決定する。なお、1の検査内で実行される撮像シーケンスには、そのSARの時間変化の様子が異なるものが、少なくとも1つは含まれているものとする。また、撮像部は、実行順決定部が決定した実行順で、撮像シーケンスをシーケンサ4に実行させる。画像再構成部は、各撮像シーケンスを実行することにより得られた計測データから、画像を再構成する。

なお、画像再構成部、実行順決定部および撮像部は、記憶装置に格納されたプログラムをメモリにロードし、CPU8が実行することにより実現する。なお、本実施形態では、これらの機能を、MRI装置100内のCPU8がプログラムを実行することにより実現しているが、これに限られない。例えば、MRI装置100とデータの送受信が可能な、独立した情報処理装置において、これらの機能の少なくとも一つを実現するよう構成し、結果のみMRI装置100に送信するよう構成してもよい。

以下、本実施形態の実行順決定部の処理について説明する。説明に先立ち、撮像シーケンスとSAR値の時間的変化について説明する。SAR値は、IECにより、所定の時間T(6分間または10秒間)内の平均値に制限が設けられている。以下、本明細書では、直前の時間T間の平均のSAR値を時間平均SARと呼び、規定されている最大値(制限値)をSAR_Limitと呼ぶ。また、時間平均SARの時間変化が一定となる状態を定常状態と呼び、撮像シーケンス実行中に、時間平均SARの最大値をSAR_Maxと呼ぶ。

図2に、このような規制内で実行可能な撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化のパターンを示す。図2(a)は、時間平均SARが定常状態になるときにはSAR_Limitを超え、かつ、SAR_Limitを超える前に撮像シーケンスが終了する例である。以下、時間平均SARがこのような時間変化を示すパターンを(i)パターンと呼ぶ。時間平均SARの時間変化が(i)パターンを示す撮像シーケンスには、例えば、FSE系シーケンスがある。

図2(b)は、時間平均SARが定常状態になってもIECの制限値を超えない例である。以下、時間平均SARがこのような時間変化を示すパターンを(ii)パターンと呼ぶ。時間平均SARの時間変化が(ii)パターンを示す撮像シーケンスには、例えば、GｒＥ系シーケンスがある。なお、実行を予定している各撮像シーケンスが(i)パターン、(ii)パターンのいずれに属するかは、その撮像シーケンスに用いる撮像パラメータが入力された時点で定まる。なお、規制内で実行可能な撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化は、(i)、(ii)パターンのいずれかの時間変化パターン、計測時間、SAR_Maxの値等により、特定される。

ここで、異なる時間平均SARの時間変化を示す複数の撮像シーケンスを実行する場合、その実行順により待ち時間が発生する例を説明する。ここでは、3つの撮像シーケンスからなる検査を考える。各撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化を図3に示す。それぞれ、第一の撮像シーケンス201、第二の撮像シーケンス202、第三の撮像シーケンス203と呼び、時間平均SARの時間変化パターンは、それぞれ、(i)パターン、(ii)パターン、(ii)パターンとする。本例では、第一の撮像シーケンス201のSAR_MaxはSAR_Limitと等しく、また、第二の撮像シーケンス202のSAR_Maxは、第三の撮像シーケンス203のSAR_Maxより大きいものとする。

本検査において考えられる撮像シーケンスの実行順(以後、計測パターンと呼ぶ。)を図4に示す。本図に示すように、考えられる計測パターンは6通りである。図4(a)は、201、202、203の順、図4(b)は、201、203、202の順、図4(ｃ)は、202、203、201の順、図4(ｄ)は、202、201、203の順、図4(ｅ)は、203、201、202の順、図4(f)は、203、202、201の順である。これらを、それぞれ、計測パターン301、302、303、304、305、306とする。本図に示すように、本例では、(i)パターンの撮像シーケンス201が、(ii)パターンの撮像シーケンス202，203のいずれかの後に実行される計測パターン303，304，305，306の場合、撮像シーケンス間に待ち時間が必要となる。

これは、本例の(ii)パターンの撮像シーケンス202、203は、定常状態の時間平均SARがSAR_Limit以下であり、かつ、SAR_Maxと等しいため、直前の撮像シーケンスの計測が終了した時点で開始することができ、一方、本例の(i)パターンの撮像シーケンス201は、定常状態の時間平均SAR(撮像シーケンス実行時間外)がSAR_Limitを越えるため、計測開始時の時間平均SARが、SAR_LimitとSAR_Maxとの差以下になった時点まで、開始を待たなくてはいけないためである。本例の場合、(i)パターンの撮像シーケンスのSAR_MaxはSAR_Limitと等しいため、直前に実行した撮像シーケンスの時間平均SARが、0になるまで待つ必要がある。

従って、計測パターン303，304，305，306の場合、現在のIECの規定によれば、直前の撮像シーケンス終了後、撮像シーケンス201の実行開始まで、時間平均SARが0となるまでの間のT時間、待たなければならない。しかし、計測パターン301，302の場合は、SAR値の制限による不要な待ち時間は発生しない。

本実施形態の実行順決定部は、このように、実行する撮像シーケンス群の考えられる全ての計測パターンについて、それぞれの待ち時間を算出し、それが最も短くなる計測パターンを、撮影の実行順と決定する。以下、本実施形態の実行順決定部の実行順決定処理について説明する。なお、各撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化は、撮像パラメータが入力されると決定する。本実施形態では、各撮像シーケンスについて、撮像パラメータが入力された後、ユーザが実行順を決定する指示を行うものとする。ここでは、実行する撮像シーケンス数をN個(Nは自然数)とし、それぞれの時間平均SARの時間変化は異なるものとする。すなわち、全計測パターンはN！通りである。

図5は、ユーザから実行順を決定する指示を受け付けた後の、実行順決定部による実行順決定処理の処理フローである。なお、各ステップでの算出結果は、記憶装置18に格納される。

実行順決定部は、入力された撮像パラメータを用い、各撮像シーケンスについて、時間平均SARの時間変化を特定可能な関数を算出する(ステップS501)。次に、時間平均SARの時間変化が異なるN個の撮像シーケンスの考えられる計測パターン(ここでは、N！通り)を抽出する(ステップS502)。抽出したN！通りの全計測パターンについて、それぞれ、1の検査に要する待ち時間の総計である総待ち時間を計算する(待ち時間算出処理)(ステップS503)。最も総待ち時間の短い計測パターンを、実行順と決定し(ステップS504)、決定した実行順を撮影部に通知し(ステップS505)、実行順決定処理を終了する。撮影部は、通知された実行順に従って、検査を実行する。なお、上記実行順決定処理において、ステップS501とステップS502との処理順はいずれが先であってもよい。

次に、上記ステップS503の待ち時間算出処理の処理手順について説明する。図6は、本実施形態の待ち時間算出処理の処理フローである。ここでは、1つの計測パターンにおける総待ち時間TWTの計算を、全計測パターン数N！回繰り返す。また、1つの計測パターンにおける総待ち時間TWTは、n-1番目(nは2≦n≦Nを満たす自然数)の撮像シーケンス実行後、n番目の撮像シーケンス開始までの待ち時間WT(n)を、nが2からNまで算出し、加算する。

まず、実行順決定部は、計測パターン数カウンタMに1を代入し(ステップS601)、撮像シーケンスカウンタnに2を代入する(ステップS602)。実行順決定部は、n番目のシーケンスの時間平均SARの時間変化パターンが(i)パターンであるか、(ii)パターンであるか判別する(ステップS603)。

(i)パターンと判別された場合、n-1番目の撮像シーケンス終了直後にn番目の撮像シーケンスを実行した場合、n番目の撮像シーケンス実行中にSAR_Limitを超えるか否かを判別する(ステップS604)。ここでは、n番目の撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化のSAR_Max(n)と、n-1番目の撮像シーケンスの終了時の時間平均SAR、すなわち、SAR_Max(n-1)との和が、SAR_Limitを超えるか否かを判別する。具体的には、n番目の撮像シーケンスの平均SAR上昇率a(n)、n番目の撮像シーケンスの計測時間をST(n)、n-1番目の撮像シーケンスの終了時の時間平均SARをSf(n-1)とすると、以下の式(1)を満たすか否かを判別する。

a(n)×ST(n)+Sf(n-1)≧SAR_Limit 式(1)
なお、Sf(n-1)は、SAR―Max(n-1)である。

式(1)を満たす場合、待ち時間が発生するため、待ち時間WT(n)を以下の式(2)に従って、計算する(ステップS605)。以下の式(2)において、Sｓ(n)は、n番目の撮像シーケンス実行開始時の時間平均SARである。

WT(n)＝{Sｓ(n)-Sf(n-1)}×T/Sf(n-1) 式(2)
なお、Sf(n)は、SAR_Max(n)、である。

待ち時間WT(n)計算後、実行順決定部は、全ての撮像シーケンスについて、待ち時間を計算したか否かを判別する(n＝N？)(ステップS607)。計算し終えていない場合(n＜N)、nを1インクリメントし(ステップS608)、ステップS603へ戻る。

一方、ステップS603で、n番目の撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化パターンが、(ii)パターンであれば、待ち時間WT(n)を0とする(ステップS606)。そして、ステップS607へ進む。また、ステップS604において、結果が式(1)を満たさない場合、ステップS606へ移行し、待ち時間WT(n)を0とする。

また、ステップS607において、全ての撮像シーケンスについて、待ち時間WT(n)を計算し終えていた場合、各撮像シーケンス間の待ち時間WT(n)(n＝2〜N)の総和として総待ち時間TWTを計算し(ステップS609)、全ての計測パターンについて処理を終えたか判別する(ステップS610)。ここでは、M＝N！であるか判別する。未処理の計測パターンがある場合は、カウンタMを1インクリメントし、ステップS602へ戻る。一方、全ての計測パターンの処理を終えている場合は、待ち時間算出処理を終了する。

実行順決定部は、待ち時間算出処理で算出した、各計測パターンの総待ち時間を、それぞれの計測パターンに対応づけて記憶装置18に格納し、図5のステップS504において、それらを比較し、最も総待ち時間の短い計測パターンを実行順と決定する。

以上説明したように、本実施形態によれば、時間平均SARの時間変化が異なる撮像シーケンスが少なくとも1つ含まれている複数の撮像シーケンスを実行する検査において、SAR値規制の範囲内で、最も待ち時間が少ない、すなわち、全計測時間が最も短くなる実行順で検査を実行することができる。従って、SAR値規制を遵守しつつ、最短の時間で検査を行うことができ、検査全体の効率が向上する。

なお、上記各実施形態では、各パターンの総待ち時間を計算し、実行順を決定しているが、これに限られない。総計測時間を計算し、実行順を決定してもよい。総計測時間は、総待ち時間に、各撮像シーケンス実行時間の総和を加算すればよい。

また、上記実施形態では、撮像シーケンスの実行順に制約がない場合を例にあげて説明している。しかし、実行順に制約がある場合も、基本的には同様に処理を行うことができる。ここで、実行順の制約とは、例えば、撮像シーケンスAは必ず撮像シーケンスBより先に行う、撮像シーケンスCと撮像シーケンスDは、この順に連続して行う、といったものである。

実行順に制約がある場合は、上記ステップS502において抽出される計測パターン数が異なる。例えば、撮像シーケンスA、Bを含むN個の撮像シーケンスについて、撮像シーケンスAは、必ず撮像シーケンスBより前に実行するという制約条件がある場合、抽出される計測パターン数は、N！/2である。また、必ず、撮像シーケンスAの直後に撮像シーケンスBを実行する(撮像シーケンスAと撮像シーケンスBとはこの順に連続して行う)という制約条件がある場合、抽出される計測パターン数は、(N-1)！である。このように、実行順決定部は、制約条件に基き、ステップS502において計測パターンを抽出し、ステップS503において、それぞれの待ち時間を算出する。

なお、制約条件は、予め定められ、記憶装置18に格納されていても良いし、ユーザから指示を受け付けるよう構成してもよい。この場合、実行順決定部が生成し、表示する画面例(制約条件入力画面700)を図7に示す。本図に示すように、本実施形態の制約条件入力画面700は、ユーザが実行順に制約のある撮像シーケンスを入力するシーケンス入力領域701と、条件(順序のみ制約か、連続して行う制約まで有か等)を入力する条件入力領域702と、入力の確定またはキャンセルの意思を入力する確定ボタン領域703とを備える。実行順決定部は、これらの各領域701、702、703を介して入力された制約条件に従って、可能な計測パターンを特定する。

また、本実施形態では、実行する撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化が全て異なる場合を例にあげて説明している。しかし、少なくとも1つ異なるものが含まれてさえいれば、実行する撮像シーケンス群の中に、時間平均SARの時間変化が全く同じものが含まれていてもよい。なお、時間平均SARの時間変化が同じものが含まれている場合、ステップS503において各計測パターンの待ち時間を算出するにあたり、このような状態を考慮し、算出回数を削減するよう構成してもよい。

すなわち、実行順決定部に、ステップS501で各撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化を特定可能な関数を算出後、同一の関数となるものがあるか否かを判別させ、ある場合、同一の関数となる撮像シーケンスが入れ替わっている計測パターンについては、その中のいずれか1種につき、待ち時間算出処理により待ち時間を算出させるよう構成してもよい。

さらに、例えば、(i)パターンの撮像シーケンスで、そのSAR_Maxが、SAR_Limitに等しいものがある場合、その撮像シーケンスの中の1つを必ず、最初に実行するよう処理してもよい。このような撮像シーケンスは、その実行前に必ず時間平均SARが0のレベルになるまで待つ必要があるためである。この場合、残りのN-1個の撮像シーケンスによる、(N-1)！種の計測パターンについて、それぞれ総待ち時間を算出し、比較すればよい。このように構成することで、待ち時間算出処理の処理時間を短縮することができる。

また、本実施形態の実行順決定部で決定した実行順を、記憶装置18に保存し、同一の撮像シーケンス群からなる検査を行う場合、その実行順で行うよう構成してもよい。この場合、同一の検査が複数回実行される場合、各検査において、実行順決定処理を行わなくてよいため、さらに、検査全体の時間を短縮できる。さらに、所定の検査について、予め他の情報処理装置において、最短の実行順を算出しておき、記憶装置18に格納しておき、当該検査については、実行順算出処理を行わず、格納されている実行順に従って撮影を行うよう構成してもよい。

＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第二の実施形態について説明する。本実施形態のMRI装置100は、基本的に第一の実施形態と同様である。ただし、本実施形態の実行順決定部は、複数の撮像シーケンスの各計測パターンの総待ち時間を算出後、ユーザに提示する。そして、ユーザからの指示に従って、実行順を決定する。撮影部は、決定した実行順に従って撮影を実行する。以下、第一の実施形態と異なる構成である、実行順決定部の処理に主眼をおいて説明する。

図8は、本実施形態の実行順決定部による実行順決定処理フローである。本実施形態の実行順決定部は、入力された撮像パラメータを用い、各撮像シーケンスについて、時間平均SARの時間変化パターンを特定可能な関数を算出する(ステップS801)。次に、時間平均SARの時間変化が異なるN個の撮像シーケンスの考えられる計測パターン(ここでは、N！通り)を抽出する(ステップS802)。抽出したN！通りの全計測パターンについて、それぞれ、総待ち時間を計算する(待ち時間算出処理)(ステップS803)。待ち時間算出処理は、第一の実施形態と同様であるため、ここでは説明しない。実行順決定部は、得られた各計測パターンの待ち時間を、待ち時間表示画面として生成し、入力装置20に表示する(ステップS804)。

ここで、待ち時間表示画面の画面例を示す。図9は、本実施形態の待ち時間表示画面の一例である。本図に示すように、本実施形態の待ち時間表示画面900は、各計測パターンの撮像シーケンスの実行順序を表示する順序表示領域901と、各計測パターン(N！＝M通りとする。)の総待ち時間を表示する待ち時間表示領域902と、実行順として採用する計測パターンの指示をユーザから受け付ける選択入力領域903と、実行順決定の意思をユーザから受け付ける決定ボタン領域904とを備える。ユーザは、この待ち時間表示画面900の表示を見て、所望の計測パターンの上部に表示される選択入力領域903を操作部25を用いてクリックする等により選択し、その後、決定ボタン領域904を押下することにより決定の意思を入力する。

実行順決定部は、ユーザからこの待ち時間表示画面900の決定ボタン領域904を介して決定の指示を受け付けると(ステップS805)、選択入力領域903を介して指示された計測パターンを実行順と決定し(ステップS806)、決定した実行順を撮影部に通知し(ステップS807)、本実施形態の実行順決定処理を終了する。通知を受けた撮影部の処理は第一の実施形態と同様である。また、第一の実施形態同様、上記ステップS801およびステップS802の処理順は問わない。

以上説明したように、本実施形態によれば、各計測パターンの並び順および総待ち時間を見て、ユーザが所望の計測パターンを選択し、実行順とすることができる。従って、ユーザは、複数の撮像シーケンスの実行順と総待ち時間との総合的観点から、検査に最適な実行順を決定し、その実行順で検査を行うことができる。

なお、本実施形態では、全計測パターンの総待ち時間をそれぞれ表示するよう構成しているが、これに限られない。例えば、総待ち時間の短いものから、所定数Jのみ表示するよう構成してもよい。この場合、実行順決定部が、ステップS602で算出した結果から、総待ち時間の短い計測パターンをJ個抽出し、表示させる。

本実施形態においても、第一の実施形態と同様に、1の検査の総待ち時間の代わりに、総計測時間を用いてもよい。また、制約条件を予め設定、または、指定可能なよう構成してもよい。さらに、時間平均SARの時間変化が全く同じものが含まれる場合、これを考慮して計算時間を短縮するよう構成してもよい。また、(i)パターンの撮像シーケンスで、そのSAR_Maxが、SAR_Limitに等しいものがある場合、その撮像シーケンスの中の1つを必ず、最初に実行するよう構成してもよい。また、決定した実行順を記憶装置18に格納し、後の同一検査時に用いることができるよう構成してもよい。

＜＜第三の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第三の実施形態について説明する。本実施形態のMRI装置100は、基本的に上記各実施形態のいずれか1つと同様である。ただし、本実施形態では、実行順決定処理を、必要に応じて1の撮像シーケンスを実行する毎に行い、直前に実行された撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化の想定値からのずれを実行順の決定にフィードバックする。以下、上記各実施形態と異なる構成である、実行順決定部および撮像部の処理に主眼をおいて説明する。以下、第一の実施形態を基礎として本実施形態を説明する。

本実施形態では、実行順決定部は、撮影部から指示を受け、実行順決定処理を実行する。以下、本実施形態の実行順決定部による実行順決定処理を含む、撮像部による撮像処理の処理手順について説明する。図10は、本実施形態の撮像処理の処理フローである。

ユーザから撮像パラメータの入力と撮像実行の指示とを受け付けると、撮像部は、実行順決定部に実行順決定処理を行うよう指示する。指示を受け、実行順決定部は、入力された撮像パラメータを用い、各撮像シーケンスについて、時間平均SARの時間変化パターンを特定可能な関数を算出し、予測パターンとして記憶装置18に格納する(ステップS1001)。次に、時間平均SARの時間変化パターンが異なるN個の撮像シーケンスの考えられる計測パターン(ここでは、N！通り)を抽出する(ステップS1002)。抽出されたN！通りの全計測パターンについて、それぞれ、総待ち時間を計算する(待ち時間算出処理)(ステップS1003)。最も総待ち時間の短い計測パターンを、実行順と決定し(ステップS1004)、決定した実行順を撮影部に通知する(ステップS1005)。

撮影部は、通知された実行順に従って検査を開始する。まず、撮像シーケンスカウンタｍを1に設定する(ステップS1006)。そして、実行順がｍ番目の撮像シーケンスを実行する(ステップS1007)。このとき、時間平均SARの時間変化を実測する。実行した撮像シーケンスが、最後から2番目のものでなければ(ｍ＝N-1？)(ステップS1008)、その撮像シーケンスの時間平均SARの時間変化を実測パターンとして取得する(ステップS1009)。そして、実測パターンが、ステップS1001で算出した該当する撮像シーケンスの予測パターンに合致しているか判別する(ステップS1010)。合致していれば、ｍを1インクリメントし(ステップS1011)、ステップS1007へ戻り、検査を継続する。

一方、ステップS1010において、実測パターンと予測パターンとが合致していなければ、ｍ番目の撮像シーケンス終了時の時間平均SARの値Sfｍを実測値に変更し(ステップS1012)、検査で実行する撮像シーケンス数Nから、既に実行した撮像シーケンス数ｍを減算し(ステップS1013)、ステップS1002へ戻り、残りの撮像シーケンス群で、総待ち時間が最小の計測パターンを実行順とする。

なお、ステップS1008において、実行した撮像シーケンスが最後から2番目のものであれば、残りの撮像シーケンスは1つであるため、実測に基づいて実行順の可否を判断せず、最後の撮像シーケンス(N番目の撮像シーケンス)を実行し(ステップS1014)、処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、時間平均SARの時間変化が異なる撮像シーケンスが少なくとも1つ含まれている複数の撮像シーケンスを実行する検査において、SAR値規制の範囲内で、最も待ち時間が少ない、すなわち、全計測時間が最も短くなる実行順で検査を実行することができる。従って、SAR値規制を遵守しつつ、最短の時間で検査を行うことができ、検査全体の効率が向上する。さらに、実際の時間平均SARの時間変化が予測したものと異なる場合、その差による影響を最小限に抑えることができる。

なお、上記ステップS1010での判別は、完全に合致しているか否かではなく、実測パターンが予測パターンの所定の範囲内に収まれば合致していると判別するよう構成してもよい。

なお、本実施形態では、第一の実施形態同様、実行順決定部が、最短の待ち時間の計測パターンを自動的に実行順に決定する場合を例にあげて説明したが、第二の実施形態のように、ユーザに実行順を決定させるよう構成してもよい。

また、上記各実施形態と同様、1の検査の総待ち時間の代わりに、総計測時間を用いてもよい。また、制約条件を予め設定、または、指定可能なよう構成してもよい。さらに、時間平均SARの時間変化が全く同じものが含まれる場合、これを考慮して計算時間を短縮するよう構成してもよい。また、(i)パターンの撮像シーケンスで、そのSAR_Maxが、SAR_Limitに等しいものがある場合、その撮像シーケンスの中の1つを必ず、最初に実行するよう構成してもよい。また、決定した実行順を記憶装置18に格納し、後の同一検査時に用いることができるよう構成してもよい。

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 記憶装置、19 外部記憶装置、20 表示装置、21 入力装置、25 操作部、700 制約条件入力画面、701 シーケンス入力領域、702 条件入力領域、703 確定ボタン領域、900 待ち時間表示画面、901 順序表示領域、902 待ち時間表示領域、903 選択入力領域、904 決定ボタン領域

Claims (15)

1. 複数の撮像シーケンスからなる検査を実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記複数の撮像シーケンスは、電磁波の所定時間内の平均比吸収率の時間変化が異なる撮像シーケンスを含み、
   前記所定時間内の平均比吸収率を所定の範囲に収め、かつ、検査時間が最短となるよう前記複数の撮像シーケンスの実行順を決定する実行順決定部と、
   前記実行順決定部が決定した実行順に従って前記複数の撮像シーケンスを実行する撮像部と、を備えること
   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であって、
   前記実行順決定部は、
   撮像パラメータを用いて、前記複数の撮像シーケンスそれぞれの所定時間内の平均比吸収率の時間変化を算出する時間変化算出部と、
   前記複数の撮像シーケンスの可能な実行順を計測パターンとして、全ての可能な計測パターンを抽出する計測パターン抽出部と、
   前記抽出した全計測パターンそれぞれについて、当該計測パターンの順序で前記所定時間内の平均比吸収率を所定の範囲に収めながら前記検査を実行した場合の前記検査時間を算出する検査時間算出部と、を備え、
   前記検査時間算出部が算出した各計測パターンの検査時間から、最短の検査時間となる計測パターンを実行順として決定すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記検査時間算出部は、２番目以降に実行される各撮像シーケンスについて、直前の撮像シーケンス終了後から当該撮像シーケンスが開始するまでの待ち時間であって、前記所定時間内の平均比吸収率を所定の範囲に収めるための待ち時間を算出し、当該算出した待ち時間に基づいて前記検査時間を算出す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２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   表示部と、
   入力部と、
   を備え、
   前記実行順決定部は、前記検査時間算出部が算出した各計測パターンの検査時間を前記表示部に表示し、前記入力部を介して選択された計測パターンを前記実行順として決定すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記撮像部は、
   前記実行順決定部が決定した前記実行順に従って前記複数の撮像シーケンスを実行する中で、撮像シーケンスを実行毎に、当該撮像シーケンスの前記所定時間内の平均比吸収率の時間変化を実測し、前記時間変化算出部が算出した時間変化と比較する比較部と、
   前記比較部による比較の結果、実測結果と算出結果とが所定値以上離れている場合、前記実行順決定部に、未実行の撮像シーケンスについての実行順を決定させる実行順再決定部と、を備え、
   前記未実行の撮像シーケンスを前記再決定された実行順で実行すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記計測パターン抽出部は、前記可能な全実行順の中から、所定の撮像シーケンスの実行順の制約を満たす実行順を前記計測パターンとして抽出すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
7. 請求項６記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記制約の条件の設定を受け付ける制約条件設定部を備えていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
8. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記計測パターン抽出部は、前記可能な全実行順の中から、所定時間内の平均比吸収率の時間変化が所定の特徴を有する撮像シーケンスを最初に実行する実行順を、前記計測パターンとして抽出すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
9. 請求項８記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記計測パターン抽出部は、所定時間内の平均比吸収率の時間変化の最大値（ＳＡＲ−ＭＡＸ）が所定の上限値（ＳＡＲ−Ｌｉｍｉｔ）に等しい撮像シーケンスを最初に実行する実行順を、前記計測パターンとして抽出すること
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
10. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記実行順決定部が決定した、前記複数の撮像シーケンスの実行順を記憶する記憶部を備え、
    前記撮像部は、前記記憶部に記憶された実行順で前記複数のシーケンスを実行すること
    を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
11. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記複数の撮像シーケンスは、ＦＳＥ系シーケンスとＧｒＥ系シーケンスとを含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
12. 複数の撮像シーケンスからなる検査を実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記複数の撮像シーケンスは、電磁波の所定時間内の平均比吸収率の時間変化が異なる撮像シーケンスを含み、
    予め算出され実行順であって、前記所定時間内の平均比吸収率が所定の範囲に収まり、かつ、検査時間が最短となるよう決定された実行順を記憶する記憶部を備え、
    前記記憶部に記憶された実行順を読み出して、前記複数の撮像シーケンスを当該実行順で実行する撮像部、を備えること
    を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
13. 電磁波の所定時間内の平均比吸収率の時間変化が異なる撮像シーケンスを含む複数の撮像シーケンスからなる検査を実行する磁気共鳴イメージング装置における、前記複数の撮像シーケンスの実行順決定方法であって、
    撮像パラメータを用いて、前記複数の撮像シーケンスそれぞれの所定時間内の平均比吸収率の時間変化を算出する時間変化算出ステップと、
    前記複数の撮像シーケンスの可能な実行順を計測パターンとして、全ての可能な計測パターンを抽出する計測パターン抽出ステップと、
    前記抽出した全計測パターンそれぞれについて、当該計測パターンの順序で前記所定時間内の平均比吸収率を所定の範囲に収めながら前記検査を実行した場合の前記検査時間を算出する検査時間算出ステップと、
    前記算出した各計測パターンの検査時間から、最短の検査時間となる計測パターンを実行順として決定する実行順決定ステップと、を備えること
    を特徴とする実行順決定方法。
14. 請求項１３記載の実行順決定方法であって、
    前記検査時間算出ステップは、２番目以降に実行される各撮像シーケンスについて、直前の撮像シーケンス終了後から当該撮像シーケンスが開始するまでの待ち時間であって、前記所定時間内の平均比吸収率を所定の範囲に収めるための待ち時間を算出し、当該算出した待ち時間に基づいて前記検査時間を算出することを特徴とする実行順決定方法。
15. 請求項１３記載の実行順決定方法であって、
    前記実行順決定ステップは、
    前記検査時間算出ステップが算出した各計測パターンの検査時間を表示する表示ステップと、
    表示された複数の計測パターンの内から所望の計測パターンの選択を受け付けるステップと、を備え、
    前記選択された計測パターンを前記実行順として決定すること
    を特徴とする実行順決定方法。

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