JP5319183B2 - 磁気共鳴診断装置および医用観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、化学シフトの空間分布を表した化学シフト画像を生成する磁気共鳴診断装置および医用観察装置に関する。

ＭＲＳ（magnetic resonance spectroscopy）により測定された磁気共鳴スペクトルに基づき、化学シフトの空間分布を表した化学シフト画像を得るＣＳＩ（chemical shift imaging）は広く知られている。

このＣＳＩでは、２次元、３次元、あるいは４次元の化学シフト画像を生成可能である。そして２次元の化学シフト画像は、磁気共鳴スペクトルの収集を行ったスライスに関して生成されている。
特開２００７−１１７６６５

磁気共鳴スペクトルの測定を複数のスライスに関して行うことにより、これら複数のスライスのそれぞれに関した２次元の化学シフト画像を生成することができる。そしてこのような複数の化学シフト画像から、スライス方向についての様々な位置での化学シフトの様子を観察することが可能である。

しかしながら、スライスに交差する面における化学シフトの空間分布を化学シフト画像から直接的に観察することはできなかった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、磁気共鳴スペクトルを測定するスライスに交差する面における化学シフトの空間分布を容易に観察可能とすることにある。

本発明の第１の態様による磁気共鳴診断装置は、被検体の少なくとも一部を含んだ３次元の第１の領域内に設定される多数のボクセルのそれぞれに関して磁気共鳴スペクトルを測定する測定手段と、前記第１の領域を通る任意の方向の断面をユーザによる指定に応じて設定する設定手段と、測定された前記磁気共鳴スペクトルに基づいて前記断面における化学シフトの分布を表した化学シフト画像を生成する手段と、前記第１の領域の少なくとも一部を含む３次元の第２の領域から磁気共鳴データを収集する手段と、収集された前記磁気共鳴データに基づいて前記断面における前記被検体の形態を表した形態画像を生成する手段と、前記化学シフト画像と前記形態画像とをフュージョンしたフュージョン画像を生成する生成手段とを備える。

本発明の第２の態様による医用観察装置は、磁気共鳴診断装置によって被検体の少なくとも一部を含んだ３次元の第１の領域内に設定される多数のボクセルのそれぞれに関して測定された磁気共鳴スペクトルに関する情報をユーザに観察させる医用観察装置において、前記第１の領域を通る任意の方向の断面をユーザによる指定に応じて設定する設定手段と、測定された前記磁気共鳴スペクトルに基づいて前記断面における化学シフトの分布を表した化学シフト画像を生成する手段と、前記第１の領域の少なくとも一部を含む３次元の第２の領域から収集された磁気共鳴データに基づいて前記断面における前記被検体の形態を表した形態画像を生成する手段と、前記化学シフト画像と前記形態画像とをフュージョンしたフュージョン画像を生成する生成手段とを備える。

本発明によれば、磁気共鳴スペクトルを測定するスライスに交差する面における化学シフトの空間分布を容易に観察可能とすることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態につき説明する。

図１は本実施形態に係る磁気共鳴診断装置１００の構成を示す図である。磁気共鳴診断装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、ＲＦコイルユニット６ａ，６ｂ，６ｃ、送信部７、選択回路８、受信部９および計算機システム１０を具備する。

静磁場磁石１は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。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、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種のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイル２は、上記の３種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の各軸に沿って傾斜する傾斜磁場を発生する。なお、Ｚ軸方向は、例えば静磁場と同方向とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場の組み合わせにより、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およびリードアウト用傾斜磁場Ｇrが形成される。スライス選択用傾斜磁場Ｇsは、任意に撮影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。

被検体２００は、寝台４の天板４ａに載置された状態で傾斜磁場コイル２の空洞（撮影空間）内に挿入される。寝台４は、寝台制御部５により駆動され、天板４ａをその長手方向（図１中における左右方向）および上下方向に移動する。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。

ＲＦコイルユニット６ａは、１つまたは複数のコイルを円筒状のケースに収容して構成される。ＲＦコイルユニット６ａは、傾斜磁場コイル２の内側に配置される。ＲＦコイルユニット６ａは、送信部７から高周波パルス（ＲＦパルス）の供給を受けて、高周波磁場を発生する。

ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃは、天板４ａ上に載置されたり、天板４ａに内蔵されたり、あるいは被検体２００に装着される。そして撮影時には、被検体２００とともに撮影空間内に挿入される。ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃとしては、アレイコイルが利用される。すなわちＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃは、それぞれ複数の要素コイルを備える。ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃに備えられた要素コイルはそれぞれ、被検体２００から放射される磁気共鳴信号を受信する。要素コイルのそれぞれの出力信号は、個別に選択回路８に入力される。受信用のＲＦコイルユニットは、ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃに限らず、様々なタイプのものが任意に装着可能である。また受信用のＲＦコイルユニットは、１つまたは３つ以上が装着されても良い。

送信部７は、ラーモア周波数に対応するＲＦパルスをＲＦコイルユニット６ａに供給する。

選択回路８は、ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃから出力される多数の磁気共鳴信号のうちのいくつかを選択する。そして選択回路８は、選択した磁気共鳴信号を受信部９へ与える。どのチャネルを選択するかは、計算機システム１０から指示される。

受信部９は、増幅器、位相検波器およびアナログディジタル変換器を有する処理系を複数チャネル備えている。これら複数チャネルの処理系へは、選択回路８が選択する磁気共鳴信号がそれぞれ入力される。増幅器は、磁気共鳴信号を増幅する。位相検波器は、前置増幅器から出力される磁気共鳴信号の位相を検波する。アナログディジタル変換器は、位相検波器から出力される信号をディジタル信号に変換する。受信部９は、各処理系により得られるディジタル信号をそれぞれ出力する。

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

インタフェース部１１には、傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、受信部９および選択回路８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から出力されるディジタル信号を収集する。データ収集部１２は、収集したディジタル信号、すなわち磁気共鳴信号データを記憶部１４に格納する。

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２００内の所望核スピンのスペクトラムデータある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あるいは画像データとを、被検者毎に記憶する。

表示部１５は、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を主制御部１７の制御の下に表示する。表示部１５としては、液晶表示器など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などのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、ある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。

主制御部１７は、ＣＰＵやメモリ等を有しており、磁気共鳴診断装置１００を総括的に制御する。主制御部１７は、次のようないくつかの機能を備える。上記機能の１つは、被検体２００の少なくとも一部を含んだ３次元領域（以下、測定領域と称する）内に設定される多数のボクセルのそれぞれに関して磁気共鳴スペクトルを測定するように傾斜磁場電源３、送信部７、選択回路８、受信部９、データ収集部１２および再構成部１３などを制御する。上記機能の１つは、上記の測定領域の少なくとも一部を含んだ３次元領域（以下、収集領域と称する）から磁気共鳴データを収集するように傾斜磁場電源３、送信部７、選択回路８、受信部９、データ収集部１２および再構成部１３などを制御する。上記機能の１つは、上記の測定領域を通る任意の方向の表示断面を設定する。上記機能の１つは、測定された磁気共鳴スペクトルに基づいて上記表示断面における化学シフトの分布を表した化学シフト画像を生成する。上記機能の１つは、収集された磁気共鳴データに基づいて上記表示断面における被検体２００の形態を表した形態画像を生成する。上記機能の１つは、化学シフト画像と形態画像とを比較可能に表す比較用画像を生成する。

次に以上のように構成された磁気共鳴診断装置１００の動作について説明する。なお、本実施形態の磁気共鳴診断装置１００における特徴的な動作は、任意断面に関する化学シフト画像の生成機能と、当該化学シフト画像と形態画像との比較表示機能とにあるので、この機能に係わる動作を中心に説明する。

図２は主制御部１７における処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳａ１において主制御部１７は、測定領域および収集領域をそれぞれ設定する。ここで測定領域は、磁気共鳴スペクトルの測定の対象となる領域である。また収集領域は、イメージングのための磁気共鳴信号を収集する領域である。主制御部１７は、これら測定領域および収集領域を例えばユーザによる指示に応じてそれぞれ任意に設定する。ただし主制御部１７は、少なくとも一部が互いに重複するように測定領域および収集領域を設定する。測定領域および収集領域として同一の領域を設定することをユーザが希望する場合には、ユーザにより指定された１つの領域を測定領域および収集領域としてそれぞれ設定しても良い。

ステップＳａ２において主制御部１７は、ステップＳａ１で設定した収集領域についての磁気共鳴データの収集を行うように傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、選択回路８、受信部９およびデータ収集部１２などを制御する。この磁気共鳴データの収集は、周知のパルスシーケンスを適宜に使用して行うことができる。

ステップＳａ３において主制御部１７は、上記のように収集領域から収集された磁気共鳴データに基づいて、収集領域内の複数スライスのそれぞれについての複数の形態画像を生成する。図３はここで生成される複数の形態画像の一例を示す図である。

ステップＳａ４において主制御部１７は、ステップＳａ１で設定した測定領域内の各ボクセルについての磁気共鳴スペクトルを測定するように傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、選択回路８、受信部９、データ収集部１２および再構成部１３などを制御する。なお、磁気共鳴スペクトルの測定は、周知の手順で行うことが可能である。図４は測定領域と磁気共鳴スペクトルを測定するボクセルとの関係および各ボクセルについて磁気共鳴スペクトルが測定されている様子を示す図である。図４に示される大きな直方体の領域が測定領域であり、この測定領域の内部に示される小さな直方体の領域がボクセルである。そして各ボクセルの中に示される波形が、そのボクセルに関して測定された磁気共鳴スペクトルを模式的に示したものである。なお、図４において磁気共鳴スペクトルは一部のボクセルについてのみ図示しているが、これはその他のボクセルについての図示を省略しているだけであって、実際には図４に示される全てのボクセルについて磁気共鳴スペクトルが測定される。

ステップＳａ５において主制御部１７は、ステップＳａ１で設定した測定領域内の全ボクセルに関して、上記のように測定された磁気共鳴スペクトルからＣＳＩ演算を行うことによって、３次元化学シフト画像を生成する。図５は３次元化学シフト画像の一例を示す図である。なお、図５においては、３次元化学シフト画像はモノクロ画像として表しているが、一般的にはカラー画像となる。

ステップＳａ６において主制御部１７は、表示断面をユーザ指定に応じて設定するための設定用画面を作成し、この設定用画面を表示部１５に表示させる。図６は設定用画面の一例を示す図である。図６に示すように設定用画面には、３次元化学シフト画像からＭＰＲ処理により切り出した任意断面の２次元化学シフト画像２１と、この２次元化学シフト画像に重ねたＭＰＲカーソル２２とを示す。なお、上記の任意断面は例えばアキシャル断面とする。なお、図６においては、２次元化学シフト画像２１はモノクロ画像として表しているが、一般的にはカラー画像となる。

ステップＳａ７において主制御部１７は、ユーザ指定に応じて表示断面を設定する。具体的には、ユーザによりＭＰＲカーソル２２の移動指示が入力部１６より入力されたことに応じて、主制御部１７はＭＰＲカーソル２２の表示位置を変更する。そしてユーザにより表示断面の決定指示が入力部１６より入力されたことに応じて、主制御部１７はその時点でのＭＰＲカーソル２２において２次元化学シフト画像２１の断面に直交する断面として表示断面を設定する。なお、決定指示がなされるより前の期間には、ユーザ指示に応じて２次元化学シフト画像２１の断面位置や断面方向を変更しても良い。

ステップＳａ８において主制御部１７は、表示断面に関する２次元化学シフト画像を３次元化学シフト画像からＭＰＲ処理により生成する。図７は３次元化学シフト画像におけるＭＰＲ処理の断面位置の一例を示す図である。

ステップＳａ９において主制御部１７は、表示断面に関する２次元形態画像をＭＰＲ処理により生成する。なお、２次元形態画像を生成するためのＭＰＲ処理は、ステップＳａ２で収集された磁気共鳴データに基づいて行っても良いし、ステップＳａ３で生成した複数の形態画像に基づいて行っても良い。図８は収集領域におけるＭＰＲ処理の断面位置の一例を示す図である。

ステップＳａ１０において主制御部１７は、ステップＳａ８で生成した２次元化学シフト画像とステップＳａ９で生成した２次元形態画像とをフュージョンしたフュージョン画像を生成し、これを表示部１５に表示させる。図９はフュージョン画像の一例を示す図である。

このようにフュージョン画像を表示部１５に表示させた状態で主制御部１７は、ステップＳａ１１に移行する。ステップＳａ１１において主制御部１７は、表示断面の変更が要求されるのを待ち受ける。そして表示断面の変更を要求する操作が入力部１６にてユーザにより行われたならば、主制御部１７はステップＳａ１１からステップＳａ１２へ進む。

ステップＳａ１２において主制御部１７は、表示断面の設定用画面を作成し、これを表示部１５に表示させる。ここで作成する設定用画面は、ステップＳａ６において作成するのと同様な画面であっても良いし、図１０に示すようにそれまでに表示していたフュージョン画像にＭＰＲカーソル２２を重ねて示した画面としても良い。これら２つのタイプの設定用画面のいずれを表示するかを、ユーザの指示に応じて主制御部１７が切り替えるようにすれば、ユーザニーズに応じた柔軟な動作が実現されて利便性が向上する。

そしてこの後に主制御部１７は、ステップＳａ７以降の処理を前述したのと同様にして繰り返す。これにより、ユーザが新たに指定した表示断面に関するフュージョン画像が表示部１５に新たに表示されるようになる。図１１は図１０に示すようにＭＰＲカーソル２２が位置した状態にて決定指示がなされた場合に生成されるフュージョン画像の一例を示す図である。

以上のように本実施形態によれば、ユーザが希望する任意の表示断面に関しての２次元化学シフト画像を生成できる。かくしてユーザは、この２次元化学シフト画像を目視することによって、任意の断面における化学シフトの分布を観察できる。

さらに本実施形態によれば、２次元化学シフト画像を同一の表示断面に関して生成した形態画像にフュージョンしたフュージョン画像を生成できる。かくしてユーザは、このフュージョン画像を目視することによって、任意の断面における化学シフトの分布を、被検体２００の形態と関連付けて観察できる。

さらに本実施形態によれば、フュージョン画像を表示部１５に表示するので、ユーザはフュージョン画像を表示するための別途の装置を使用すること無しに、簡単にフュージョン画像を目視できる。

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

(1) 図１２に示すように、主制御部１７は、３次元化学シフト画像と複数の形態画像とをそれぞれフュージョンしたフュージョン画像をさらに生成しても良い。

(2) 磁気共鳴診断装置によって生成された形態画像および３次元スペクトル画像を当該磁気共鳴診断装置から受け取って、上記実施形態と同様な処理によって２次元化学シフト画像やフュージョン画像を生成する医用観察装置として本発明を実現することも可能である。

(3) フュージョン画像の表示を行わずに、任意の表示断面についてＭＰＲにより生成した２次元化学シフト画像の表示を行っても良い。あるいは、それらの画像をユーザの指示に応じて選択的に作成しても良い。

(4) ２次元化学シフト画像と形態画像とを比較可能に表す比較用画像はフュージョン画像には限らず、２次元化学シフト画像と形態画像とを並べて表すなどした別の画像としても良い。あるいは、これら複数種類の比較用画像をユーザの指示に応じて選択的に作成しても良い。

(5) ２次元化学シフト画像やフュージョン画像の表示は、磁気共鳴診断装置１００で行わずに別の装置において行っても良い。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明の一実施形態に係る磁気共鳴診断装置１００の構成を示す図。 図１中の主制御部１７における処理手順を示すフローチャート。 複数の形態画像の一例を示す図。 測定領域と磁気共鳴スペクトルを測定するボクセルとの関係および各ボクセルについて磁気共鳴スペクトルが測定されている様子を示す図。 ３次元化学シフト画像の一例を示す図。 設定用画面の一例を示す図。 ３次元化学シフト画像におけるＭＰＲ処理の断面位置の一例を示す図。 収集領域におけるＭＰＲ処理の断面位置の一例を示す図。 フュージョン画像の一例を示す図。 表示断面の変更設定のための設定用画面の一例を示す図。 図１０に示すようにＭＰＲカーソル２２が位置した状態にて決定指示がなされた場合に生成されるフュージョン画像の一例を示す図。 ３次元化学シフト画像と複数の形態画像とをそれぞれフュージョンしたフュージョン画像の一例を示す図。

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、６ａ，６ｂ，６ｃ…ＲＦコイルユニット、７…送信部、８…選択回路、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…主制御部、１００…磁気共鳴診断装置、２００…被検体。

Claims (2)

1. 被検体の少なくとも一部を含んだ３次元の第１の領域内に設定される多数のボクセルのそれぞれに関して磁気共鳴スペクトルを測定する測定手段と、
   前記第１の領域を通る任意の方向の断面をユーザによる指定に応じて設定する設定手段と、
   測定された前記磁気共鳴スペクトルに基づいて前記断面における化学シフトの分布を表した化学シフト画像を生成する手段と、
   前記第１の領域の少なくとも一部を含む３次元の第２の領域から磁気共鳴データを収集する手段と、
   収集された前記磁気共鳴データに基づいて前記断面における前記被検体の形態を表した形態画像を生成する手段と、
   前記化学シフト画像と前記形態画像とをフュージョンしたフュージョン画像を生成する生成手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴診断装置。
2. 磁気共鳴診断装置によって被検体の少なくとも一部を含んだ３次元の第１の領域内に設定される多数のボクセルのそれぞれに関して測定された磁気共鳴スペクトルに関する情報をユーザに観察させる医用観察装置において、
   前記第１の領域を通る任意の方向の断面をユーザによる指定に応じて設定する設定手段と、
   測定された前記磁気共鳴スペクトルに基づいて前記断面における化学シフトの分布を表した化学シフト画像を生成する手段と、
   前記第１の領域の少なくとも一部を含む３次元の第２の領域から収集された磁気共鳴データに基づいて前記断面における前記被検体の形態を表した形態画像を生成する手段と、
   前記化学シフト画像と前記形態画像とをフュージョンしたフュージョン画像を生成する生成手段とを具備したことを特徴とする医用観察装置。

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