JP5377219B2 - 磁気共鳴画像診断装置および磁気共鳴画像撮像方法 - Google Patents

磁気共鳴画像診断装置および磁気共鳴画像撮像方法 Download PDF

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Description

この発明は、磁気共鳴画像診断装置および磁気共鳴画像撮像方法に関する。
従来より、磁気共鳴画像診断装置では、寝台上の天板マットに乗せられた被検者が、必要に応じて局所撮像用ＲＦコイルが装着されたうえで開口部を有する磁石の内部に送り込まれ、磁気共鳴画像の撮像が行なわれる。具体的には、磁気共鳴画像診断装置は、所定のデータ収集法（例えば、Spin Echo法、Fast Spin Echo法など）に基づいて、静磁場に置かれた被検者に対する高周波（ＲＦ：Radio Frequency）磁場の照射および高周波磁場により被検者から発せられる磁気共鳴（ＭＲ： Magnetic Resonance）信号の収集を行なうことで磁気共鳴画像を再構成する。
ところで、撮像中に被検者が動くと、動きによるアーチファクトが磁気共鳴画像に生じてしまう。このようなアーチファクトは、医師による磁気共鳴画像を用いた画像診断を困難とさせる原因となる。このため、一般的に、磁気共鳴画像診断装置の操作者は、撮像前に被検者に対し「撮像中は動かないで下さい」と口頭で伝えている。
しかし、口答により被検者に動かないように伝えたうえで撮像を開始しても、撮像中に被検者が動いたことにより画像診断不可能な磁気共鳴画像しか撮像されないと判断した場合、操作者は、撮像を中断し、同じ条件で再撮像を行うこととなる。特に、高齢や疾病などのために静止した状態を維持することが困難である被検者を撮像する場合では、再撮像となる可能性が高くなる。
そこで、再撮像を回避するために、被検者の動きを補正処理することができるデータ収集法によって磁気共鳴画像の撮像を行うことが行なわれている。
例えば、PROPELLER (periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction)法によって収集されたデータを用いることで、被検者の動きを補正した磁気共鳴画像を再構成することができる（例えば、非特許文献１参照）。
ここで、PROPELLER法とは、図１０に示すように、複数の平行なデータ収集軌跡により形成される「blade」と呼ばれる帯状領域を繰り返し時間ごとに回転させることによって、周波数領域におけるｋ空間データを非直交状に収集して充填する方法である。なお、PROPELLER法は、BLADE法とも呼ばれており、以下では、単に「blade回転データ収集法」と記載し、また、「blade回転データ収集法」によるパルスシーケンスを「blade回転データ収集シーケンス」と記載する。
「blade回転データ収集シーケンス」により収集されたデータでは、図１０に示すように、ｋ空間の中心（位相エンコード方向および周波数エンコード方向の周波数が「０」の箇所）近傍のデータが、各bladeに必ず存在する。したがって、ｋ空間上のデータをbladeごとにフーリエ変換して得られる各画像を比較することで、時系列の異なる各bladeに対応する各画像間の移動量を決定することができる。なお、図１０は、blade回転データ収集法を説明するための図である。
そして、決定した移動量に基づいて、各画像間のずれを相対的な回転移動や並進移動により補正し、補正処理された各bladeに対応する画像から逆フーリエ変換により生成されたｋ空間データを再度フーリエ変換することで、動きの影響が抑制された、すなわち、被検者の動きに起因するアーチファクトが抑制された磁気共鳴画像を再構成することができる。
室伊三男他、「PROPELLER法におけるEcho Train LengthとBlade数が動きの補正に与える影響について（コンピュータシミュレーション）」、日本放射線技術学会雑誌 第60巻 第2号、pp. 264-269
ところで、上記した従来の「blade回転データ収集法」では、周波数領域のｋ空間データを重複して充填させていくので、撮像時間が長くなってしまう。すなわち、医師による画像診断が困難とならないように初めから上記した「blade回転データ収集法」によって撮像を行なうと、個々の被検者ごとの撮像時間が長くなるために、画像診断の効率が悪くなってしまうという課題があった。
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、被検者の動きに起因するアーチファクトが抑制された磁気共鳴画像を確実に撮像することを保証して画像診断の効率を向上することが可能となる磁気共鳴画像診断装置および磁気共鳴画像撮像方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、被検者内からの磁気共鳴信号を所定のデータ収集法により収集して磁気共鳴画像を撮像するように制御し、前記被検者の動きが検出された場合に、前記所定のデータ収集法から、当該所定のデータ収集法より撮像時間の短いデータ収集法、または、前記被検者の動きを補正可能なデータ収集法である第二のデータ収集法に切替えて前記磁気共鳴信号を収集するように制御するデータ収集制御部と、前記データ収集制御部の制御により実行されたデータ収集法に基づいて収集された前記磁気共鳴信号から前記磁気共鳴画像を再構成する画像再構成部と、を備える。
また、請求項１９記載の本発明は、被検者内からの磁気共鳴信号を所定のデータ収集法により収集して磁気共鳴画像を撮像するように制御し、前記被検者の動きが検出された場合に、前記所定のデータ収集法から、当該所定のデータ収集法より撮像時間の短いデータ収集法、または、前記被検者の動きを補正可能なデータ収集法である第二のデータ収集法に切替えて前記磁気共鳴信号を収集するように制御するデータ収集制御ステップと、前記データ収集制御ステップの制御により実行されたデータ収集法に基づいて収集された前記磁気共鳴信号から前記磁気共鳴画像を再構成する画像再構成ステップと、を含む。
請求項１または１９の発明によれば、被検者の動きに起因するアーチファクトが抑制された磁気共鳴画像を確実に撮像することを保証して画像診断の効率を向上することが可能となる。
図１は、本実施例における磁気共鳴画像診断装置の構成を説明するための図である。 図２は、本実施例における計算機システムの詳細な構成を示す機能ブロック図である。 図３は、体動対応シーケンス記憶部を説明するための図である。 図４は、シーケンス切り替え制御部を説明するための図である。 図５は、本実施例における磁気共鳴画像診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。 図６は、第四の方法を説明するための図（１）である。 図７は、第四の方法を説明するための図（２）である。 図８は、第四の方法を説明するための図（３）である。 図９は、第四の方法を説明するための図（４）である。 図１０は、blade回転データ収集法を説明するための図である。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る磁気共鳴画像診断装置および磁気共鳴画像撮像方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係る磁気共鳴画像撮像方法を実行する磁気共鳴画像診断装置を実施例として説明する。
まず、本実施例における磁気共鳴画像診断装置の構成について説明する。図１は、本実施例における磁気共鳴画像診断装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施例における磁気共鳴画像診断装置１００は、静磁場磁石１と、傾斜磁場コイル２と、傾斜磁場電源３と、寝台４と、寝台制御部５と、送信ＲＦコイル６と、送信部７と、受信ＲＦコイル８と、受信部９と、計算機システム１０とを備える。
静磁場磁石１は、中空の円筒形状に形成された磁石であり、例えば、永久磁石や超伝導磁石などの磁石からなる。静磁場磁石１は、図示しない静磁場電源から供給される電流により被検者Ｐが配置される筒内部の空間に一様な静磁場を発生させる。
傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形状に形成されたコイルであり、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つのコイルが組み合わされて形成されており、これら３つのコイルは、後述する傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。なお、Ｚ軸方向は、静磁場と同方向とされる。
傾斜磁場電源３は、計算機システム１０から送られる設定パルスシーケンス（後述）に基づいて、傾斜磁場コイル２に電流を供給する装置である。
寝台４は、被検者Ｐが載置される天板４ａを備えた装置であり、後述する寝台制御部５による制御のもと、天板４ａを、被検者Ｐが載置された状態で傾斜磁場コイル２の空洞（撮像口）内へ挿入する。なお、寝台４は、長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように設置される。
また、図１に示すように、天板４ａには、圧力センサ４ｂが取り付けられており、圧力センサ４ｂは、天板４ａに加えられている圧力を検知する。なお、圧力センサ４ｂについては、後に詳述する。
寝台制御部５は、寝台４の動きを制御する装置であり、寝台４を駆動して、天板４ａを長手方向および上下方向へ移動する。
送信ＲＦコイル６は、傾斜磁場コイル２の内側に配置されたコイルであり、送信部７から供給される高周波パルスにより高周波磁場を発生する。
送信部７は、計算機システム１０から送られる設定パルスシーケンス（後述）に基づいて、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信ＲＦコイル６に送信する装置であり、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部などを有する。
発振部は、静磁場中における対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波信号を発生する。位相選択部は、上記高周波信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力された高周波信号の周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変調部から出力された高周波信号の振幅を例えばｓｉｎｃ関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力された高周波信号を増幅する。これらの各部の動作の結果として、送信部７は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信ＲＦコイル６に送信する。
受信ＲＦコイル８は、傾斜磁場コイル２の内側に配置されたコイルであり、上記の高周波磁場の影響によって被検者から放射される磁気共鳴信号を受信する。受信ＲＦコイル８は、磁気共鳴信号を受信すると、受信した磁気共鳴信号を受信部９へ出力する。
受信部９は、計算機システム１０から送られる設定パルスシーケンス（後述）に基づいて、受信ＲＦコイル８から出力される磁気共鳴信号を周波数変換してＡ／Ｄ変換することにより磁気共鳴信号データを生成する装置であり、生成した磁気共鳴信号データを計算機システム１０に送信する。
計算機システム１０は、磁気共鳴画像診断装置１００の全体制御や、データ収集、画像再構成などを行う装置であり、図１に示すように、インタフェース部１１と、データ収集部１２と、データ処理部１３と、記憶部１４と、表示部１５と、入力部１６と、制御部１７とを有する。
インタフェース部１１は、傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７および受信部９に接続されており、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制御する処理部である。
データ収集部１２は、インタフェース部１１を介して、受信部９から送信される磁気共鳴信号データを収集するとともに、収集した磁気共鳴信号データをｋ空間に配置することによりｋ空間データとする処理部である。そして、データ収集部１２は、ｋ空間データを記憶部１４に格納する。
データ処理部１３は、記憶部１４が記憶するｋ空間データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成処理を施すことによって画像データ（磁気共鳴画像）を再構成する処理部である。
記憶部１４は、データ収集部１２から受信したｋ空間データや、データ処理部１３によって再構成された磁気共鳴画像などを、被検者Ｐごとに記憶する記憶部である。
表示部１５は、制御部１７による制御のもと、磁気共鳴画像など各種情報を表示し、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイなどのモニタ装置である。
入力部１６は、操作者から各種操作や情報入力を受け付け、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やキーボードなどを有し、表示部１５と協働することによって、各種操作を受け付けるためのユーザインタフェースを磁気共鳴画像診断装置１００の操作者に対して提供する。
制御部１７は、図示していないＣＰＵやメモリ等を有し、磁気共鳴画像診断装置１００を総括的に制御する処理部である。
具体的には、制御部１７は、入力部１６を介して操作者から入力されたデータ収集法（例えば、Spin Echo法、Fast Spin Echo法など）に基づく各種撮像パラメータ（スライス位置、スライス方向、スライス枚数、スライス厚、繰り返し時間、エコー時間など）からパルスシーケンスを生成する。そして、制御部１７は、入力部１６を介して操作者から撮像開始指示が入力された場合、生成したパルスシーケンスを設定パルスシーケンスとして、インタフェース部１１を介して傾斜磁場電源３、送信部７および受信部９に送信することで、磁気共鳴画像の撮像を実行させる。
このように、本実施例における磁気共鳴画像診断装置１００は、被検者内から発せられる磁気共鳴信号を設定パルスシーケンスにより収集して磁気共鳴画像を撮像する際に、以下で詳細に説明する制御部１７の処理により、被検者の動きに起因するアーチファクトが抑制された磁気共鳴画像を確実に撮像することを保証して画像診断の効率を向上することが可能となることに主たる特徴がある。この主たる特徴について、図２〜図４を用いて説明する。ここで、図２は、本実施例における計算機システムの詳細な構成を示す機能ブロック図であり、図３は、体動対応シーケンス記憶部を説明するための図であり、図４は、シーケンス切り替え制御部を説明するための図である。
なお、図２は、制御部１７および記憶部１４が有する構成のうち本発明に特に関連する構成と、インタフェース部１１、データ収集部１２、データ処理部１３、記憶部１４、制御部１７、圧力センサ４ｂ、傾斜磁場電源３、送信部７、受信部９などの間でやり取りされる信号の相互関係とを示している。
記憶部１４は、図２に示すように、体動対応シーケンス記憶部１４ａ、収集データ記憶部１４ｂおよび画像データ記憶部１４ｃを有する。
収集データ記憶部１４ｂは、上述したデータ収集部１２が収集し、ｋ空間に配置したｋ空間データを記憶する。画像データ記憶部１４ｃは、上述したデータ処理部１３が再構成処理により生成した磁気共鳴画像を記憶する。
体動対応シーケンス記憶部１４ａは、後述するシーケンス切り替え制御部１７ｂによって参照される体動対応シーケンスを撮像部位ごとに記憶する。ここで、体動対応シーケンスは、操作者が入力した撮像パラメータによって生成された設定パルスシーケンスを通常撮像シーケンスとした場合、通常撮像シーケンスより撮像時間の短いデータ収集法に基づくパルスシーケンス、または、被検者Ｐの動きを補正可能なデータ収集法に基づくパルスシーケンスのことである。
例えば、高速にデータを収集することで撮像時間を通常撮像シーケンスより短縮可能な体動対応シーケンスとしては、磁気共鳴信号の収集時に、位相エンコード勾配方向と周波数エンコード勾配方向との勾配磁場を高速に切替えてｋ空間を一筆書きのように充填する「Echo Planar Imaging法」に基づくパルスシーケンスが挙げられる。
また、データ収集量を少なくすることで撮像時間を通常撮像シーケンスより短縮可能な体動対応シーケンスとしては、未収集の磁気共鳴信号をエルミート対称性により補完することができる性質に基づいて、ｋ空間を半分のみ充填した磁気共鳴信号を収集する「ハーフフーリエ法」に基づくパルスシーケンスなどが挙げられる。この他、撮像時間を短縮可能な体動対応シーケンスとしては、Fast Field Echo法や、Spiral Fast Imaging法などに基づくパルスシーケンスも挙げられる。
また、被検者Ｐの動きを検出可能な体動対応シーケンスとしては、複数の平行なデータ収集軌跡により形成される「blade」と呼ばれる帯状領域を繰り返し時間ごとに回転させることによって、周波数領域におけるｋ空間データを非直交状に収集して充填する「blade回転データ収集法」に基づくパルスシーケンスである「blade回転データ収集シーケンス」が挙げられる。
このように、体動対応シーケンスは、被検者Ｐの体動に対応するためのパルスシーケンスとして、操作者によって入力部１６を介して撮像部位ごとに予め設定され、体動対応シーケンス記憶部１４ａに格納される。
これにより、体動対応シーケンス記憶部１４ａは、例えば、図３に示すように、撮像部位が「頭部」である際の体動対応シーケンスとして「Ａ」を記憶し、撮像部位が「腹部」である際の体動対応シーケンスとして「Ｂ」を記憶し、撮像部位が「四肢」である際の体動対応シーケンスとして「Ｃ」を記憶し、撮像部位が「骨盤部」である際の体動対応シーケンスとして「Ｄ」を記憶する。例えば、操作者は、「Ａ」や「Ｂ」として、上記した「blade回転データ収集シーケンス」を設定する。また、操作者は、「Ｃ」として、上記した「Echo Planar Imaging法」に基づくパルスシーケンスを設定し、「Ｄ」として、上記した「ハーフフーリエ法」に基づくパルスシーケンスを設定する。
なお、本実施例では、撮像部位ごとに体動対応シーケンスが設定される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、撮像部位のほかに、撮像される磁気共鳴画像の種別（Ｔ１強調画像またはＴ２強調画像）にさらに対応付けて体動対応シーケンスが設定される場合であってもよい。
図２に戻って、制御部１７は、体動判定部１７ａと、シーケンス切り替え制御部１７ｂとを有する。
体動判定部１７ａは、天板４ａに加えられている圧力を圧力センサ４ｂからインタフェース部１１を介して順次受信する。そして、体動判定部１７ａは、圧力センサ４ｂから圧力を受信するごとに、圧力の変動量を算出し、算出した変動量が所定の閾値以上となった場合に、被検者Ｐに体動が発生したと判定する。
シーケンス切り替え制御部１７ｂは、体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定された場合に、以下に説明する制御を実行する。
まず、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、操作者により設定された通常撮像シーケンスによる本撮像の開始前に、体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定された第一の場合、体動対応シーケンス記憶部１４ａを参照して、被検者Ｐの撮像部位に対応する体動対応シーケンスに通常撮像シーケンスから切替えるように制御する。具体的には、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、第一の場合、体動対応シーケンス記憶部１４ａを参照して、被検者Ｐの撮像部位に対応する体動対応シーケンスに基づいてパルスシーケンスを生成し、体動対応シーケンスに基づいて生成したパルスシーケンスを、本撮像開始指示の受け付け時において、インタフェース部１１を介して傾斜磁場電源３、送信部７および受信部９に送信する。
なお、本撮像の開始前とは、天板４ａに乗せられた被検者Ｐが傾斜磁場コイル２の空洞内へ移動されてから、「撮像プランニングをするための位置決め画像の撮像」、「位置決め画像を参照しての撮像パラメータの入力」および「入力された撮像パラメータから通常撮像シーケンスとしての設定パルスシーケンスの生成」を経て、本撮像開始指示を操作者から受け付けるまでの期間のことである。
また、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、設定パルスシーケンスとして通常撮像シーケンスによる本撮像中に体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定された時点で、既に収集された磁気共鳴信号のデータ量が所定の量より少ない第二の場合においても、体動対応シーケンス記憶部１４ａを参照して、被検者Ｐの撮像部位に対応する体動対応シーケンスに通常撮像シーケンスから切替えるように制御する。
具体的には、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、通常撮像シーケンスによる本撮像中に被検者Ｐに体動が検出された際に、ｋ空間データを記憶する収集データ記憶部１４ｂを参照し、図４の（Ａ）に示すように、データ収集量が、例えば、８０％未満であるならば、通常撮像シーケンスによる撮像を中止して、体動対応シーケンスに切替えて再撮像するように制御する。
また、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、設定パルスシーケンスとして通常撮像シーケンスによる本撮像中に体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定された時点で、既に収集された磁気共鳴信号のデータ量が所定の量以上である第三の場合において、本撮像を中止して、収集されたｋ空間データのみで磁気共鳴画像を再構成するようにデータ処理部１２を制御する。
具体的には、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、通常撮像シーケンスによる本撮像中に被検者Ｐに体動が検出された際に、ｋ空間データを記憶する収集データ記憶部１４ｂを参照し、図４の（Ａ）に示すように、データ収集量が、例えば、８０％以上であるならば、撮像を中止するようにインタフェース部１１を介して傾斜磁場電源３、送信部７および受信部９を制御するとともに、未収集のｋ空間領域に対してはゼロで充填するゼロ充填法による画像再構成により磁気共鳴画像を生成するようにデータ処理部１２を制御する。
なお、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、設定パルスシーケンスとして「blade回転データ収集シーケンス」によりｋ空間データの充填が行なわれた場合、図４の（Ｂ）に示すように、被検者Ｐの体動がキャンセルされたｋ空間データを生成して磁気共鳴画像を再構成するようにデータ処理部１２を制御する。
具体的には、データ処理部１２は、「blade回転データ収集シーケンス」によりｋ空間データの充填が行なわれた場合、シーケンス切り替え制御部１７ｂの制御に基づいて、bladeごとの画像をフーリエ変換により生成し、生成した各画像を比較することで、各bladeに対応する各画像間の移動量を決定する。そして、データ処理部１２は、決定した移動量に基づいて、各画像間のずれを相対的な回転移動や並進移動により補正する補正パラメータを算出する。そして、データ処理部１２は、算出した補正パラメータに基づいて各画像を回転移動や並進移動によって動き補正を行ない、動き補正した各画像を逆フーリエ変換することで、被検者Ｐの体動がキャンセルされたｋ空間データを生成する。そして、データ処理部１２は、体動がキャンセルされたｋ空間データを再度フーリエ変換することで、被検者Ｐの動きに起因するアーチファクトが抑制された磁気共鳴画像を再構成する。
また、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、設定パルスシーケンスとして「ハーフフーリエ法」に基づくパルスシーケンスによりｋ空間データの充填が行なわれた場合、未収集の磁気共鳴信号に対してはエルミート対称性を利用した補完処理することで、磁気共鳴画像を再構成するようにデータ処理部１２を制御する。
次に、図５を用いて、本実施例における磁気共鳴画像診断装置の処理について説明する。図５は、本実施例における磁気共鳴画像診断装置の処理を説明するためのフローチャートである。
図５に示すように、本実施例における磁気共鳴画像診断装置１００は、操作者の指示により、寝台制御部１５によって、被検者Ｐが静磁場磁石１の内部に移動されると（ステップＳ５０１肯定）、体動判定部１７ａは、天板４ａに加えられている圧力を圧力センサ４ｂからインタフェース部１１を介して順次受信して圧力の変動量を算出し、算出した変動量と所定の閾値とを比較することで、被検者Ｐに体動が発生したか否かを判定する（ステップＳ５０２）。
ここで、体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定されなかった場合（ステップＳ５０２否定）、制御部１７は、本撮影の開始指示を操作者から入力部１６を介して受け付けたか否かを判定し（ステップＳ５０４）、本撮影の開始指示を受け付けていない場合（ステップＳ５０４否定）、ステップＳ５０２に戻り、被検者Ｐの体動判定処理を行なう。
一方、体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定された場合（ステップＳ５０２肯定、第一の場合）、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、体動対応シーケンス記憶部１４ａを参照して、通常撮像シーケンスから被検者Ｐの撮像部位に対応する体動対応シーケンスに切替えるように制御する（ステップＳ５０３）。すなわち、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、被検者Ｐの撮像部位に対応する体動対応シーケンスに基づくパルスシーケンスを生成して、生成したパルスシーケンスを設定パルスシーケンスとする。
そして、制御部１７は、本撮影の開始指示を操作者から入力部１６を介して受け付けた場合（ステップＳ５０４肯定）、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、通常撮像シーケンスまたは体動対応シーケンスを設定パルスシーケンスとしてインタフェース部１１を介して傾斜磁場電源３、送信部７および受信部９に送信することで、設定パルスシーケンスに基づき本撮像を開始させる（ステップＳ５０５）。
そののち、体動判定部１７ａは、本撮像の開始前と同様に、被検者Ｐに体動が発生したか否かを判定し（ステップＳ５０６）、被検者Ｐに体動が発生していない場合（ステップＳ５０６否定）、制御部１７は、ｋ空間データの収集が終了したか否かを判定する（ステップＳ５１０）。
ここで、ｋ空間データの収集が終了していない場合（ステップＳ５１０否定）、制御部１７は、設定パルスシーケンスによる撮像を継続するように制御し（ステップＳ５１１）、ステップＳ５０６に戻って、被検者Ｐの体動判定処理を行なうように、体動判定部１７ａを制御する。
一方、体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定された場合（ステップＳ５０６肯定）、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、設定パルスシーケンスが体動対応シーケンスであるならば（ステップＳ５０７否定）、制御部１７は、ｋ空間データの収集が終了したか否かを判定する（ステップＳ５１０）。ここで、ｋ空間データの収集が終了していない場合（ステップＳ５１０否定）、制御部１７は、体動対応シーケンスによる撮像を継続するように制御し（ステップＳ５１１）、ステップＳ５０６に戻って、被検者Ｐの体動判定処理を行なうように、体動判定部１７ａを制御する。
また、体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定された場合（ステップＳ５０６肯定）、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、設定パルスシーケンスが通常撮像シーケンスであるならば（ステップＳ５０７肯定）、ｋ空間データのデータ収集量が８０％以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０８）。
ここで、ｋ空間データのデータ収集量が８０％未満である場合（ステップＳ５０８否定、第二の場合）、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、設定パルスシーケンスを、通常撮像シーケンスから体動対応シーケンスに切替えて再撮像すると決定し（ステップＳ５０９）、ステップＳ５０５に戻って、設定パルスシーケンス（体動対応シーケンス）に基づき本撮像を再度開始するように制御する。
一方、ｋ空間データのデータ収集量が８０％以上である場合（ステップＳ５０８肯定、第三の場合）、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、撮像を中止してゼロ充填法による画像再構成を行なうようにデータ処理部１３を制御し（ステップＳ５１２）、データ処理部１３は、ゼロ充填法による画像再構成を行なって（ステップＳ５１３）、処理を終了する。
また、ステップＳ５１０の判定処理の結果、ｋ空間データの収集が終了したと判定された場合（ステップＳ５１０肯定）、データ処理部１３は、シーケンス切り替え制御部１７ｂによる制御に基づいて、通常撮像シーケンス、または、体動対応シーケンスに対応する方法により画像再構成を行なって（ステップＳ５１３）、処理を終了する。
なお、同一被検者に対して複数の磁気共鳴画像を撮像する場合、本実施例における磁気共鳴画像診断装置１００は、ステップＳ５１３における画像再構成処理を実行する直前（または、画像再構成処理を実行した直後）から、ステップＳ５０２に戻って、撮像前の被検者Ｐの体動判定処理から再度上述した一連の処理を実行する。
上述してきたように、本実施例において、体動判定部１７ａは、天板４ａに加えられている圧力を圧力センサ４ｂからインタフェース部１１を介して順次受信して、圧力の変動量を算出し、算出した変動量が所定の閾値以上となった場合に、被検者Ｐに体動が発生したと判定する。
そして、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、操作者により設定された通常撮像シーケンスによる本撮像の開始前に、体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定された第一の場合、体動対応シーケンス記憶部１４ａを参照して、被検者Ｐの撮像部位に対応する体動対応シーケンスに通常撮像シーケンスから切替えるように制御する。
また、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、設定パルスシーケンスとして通常撮像シーケンスによる本撮像中に体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定された時点で収集データ記憶部１４ｂを参照し、既に収集された磁気共鳴信号のデータ量が所定の量より少ない第二の場合、体動対応シーケンス記憶部１４ａを参照して、被検者Ｐの撮像部位に対応する体動対応シーケンスに通常撮像シーケンスから切替えて再撮像するように制御する。
また、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、設定パルスシーケンスとして通常撮像シーケンスによる本撮像中に体動判定部１７ａにより被検者Ｐに体動が発生したと判定された時点で収集データ記憶部１４ｂを参照し、既に収集された磁気共鳴信号のデータ量が所定の量以上である第三の場合において、本撮像を中止して、収集されたｋ空間データのみで磁気共鳴画像を再構成するようにデータ処理部１２を制御する。
したがって、体動対応シーケンスが「blade回転データ収集シーケンス」である場合のみ撮像時間が長くなるものの、再撮像となるのは画像再構成には不十分なデータ量しか収集されていない段階で本撮像中に体動が発生した第二の場合のみとなり、体動が発生したことにより再撮像となる回数を確実に低減することができ、上記した主たる特徴の通り、被検者の動きに起因するアーチファクトが抑制された磁気共鳴画像を確実に撮像することを保証して画像診断の効率を向上することが可能となる。
また、被検者Ｐに体動が発生した場合、自動的に体動対応シーケンスに切替えたり、画像再構成に十分なデータ量が収集されているならば自動的に撮像を中止して画像再構成を実行したりすることができるので、操作者の負担を軽減することが可能となる。
なお、上述した本実施例では、被検者Ｐに体動が発生したか否かを、天板４ａに取り付けた圧力センサ４ｂが取得した圧力によって判定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に説明する４つの方法によって被検者Ｐに体動が発生したか否かを判定する場合であってもよい。
第一の方法は、操作者が被検者Ｐの状態を目視により観察することで、被検者Ｐに体動が発生したか否かを判定する場合である。すなわち、被検者Ｐに体動が発生したと操作者が目視により判定した場合に、例えば、入力部１６に設置した体動検出ボタンを押下する。
第二の方法は、被検者Ｐから一定時間間隔ごとに収集した同一スライス面のｋ空間データから磁気共鳴画像を生成し、生成した磁気共鳴画像における所定の部位の位置情報の変動量を算出することで、被検者Ｐに体動が発生したか否かを判定する場合である。
例えば、本撮像開始前では、撮像プランニングをするための位置決め画像生成時に、一定時間間隔ごとに同一スライス面のｋ空間データを収集するようにパルスシーケンスを調整し、本撮像開始後では、一定時間間隔ごとに同一スライス面のｋ空間データを収集するように設定パルスシーケンスを調整する。
これにより、データ処理部１３は、被検者Ｐの同一スライス面の時系列に沿った磁気共鳴画像を再構成し、体動判定部１７ａは、磁気共鳴画像の所定の部位を抽出して、当該所定の部位の座標の変動量を算出する。例えば、体動判定部１７ａは、頭部を撮像した磁気共鳴画像から頭部輪郭や眼球などを抽出し、これらの座標の時系列に沿った変動量（動きベクトル）を算出する。そして、体動判定部１７ａは、算出した変動量が所定の閾値以上となった場合に被検者Ｐに体動が発生したと判定する。
第三の方法は、被検者Ｐの横隔膜を含む部位を撮像する際、画像化のための磁気共鳴信号とは別に、ナビゲータエコーと呼ばれる磁気共鳴信号を横隔膜周辺領域から収集して横隔膜の動きを検出することで、被検者Ｐに体動が発生したか否かを判定する場合である。すなわち、体動判定部１７ａは、ナビゲータエコーから横隔膜周辺の一次元データを作成することで横隔膜の位置を識別し、識別した横隔膜の位置の周期的な変動量が、所定の閾値を逸脱した場合に被検者Ｐに体動が発生したと判定する。
第四の方法は、被検者Ｐから一定時間間隔ごとに収集した同一スライス面の磁気共鳴信号データからプロファイルデータを生成し、生成したプロファイルデータにおける所定の部位の位置情報の変動量を算出することで、被検者Ｐに体動が発生したか否かを判定する場合である。以下、第四の方法について、図６〜１０を用いて説明する。なお、図６〜１０は、第四の方法を説明するための図である。
まず、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、磁気共鳴画像の撮像時に、体動の発生の有無を判定するためプロファイルデータを収集するための体動プロファイルデータ用撮像を実行させる。この際、体動の有無を正確に判定するために、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、磁気共鳴画像の撮像部位と同一部位にあるスライス面のプロファイルデータを収集するように、体動プロファイルデータ用撮像を実行させる。また、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、スライス面が磁場中心を含むように、体動プロファイルデータ用撮像を実行させる。磁気共鳴画像の撮像時には、高画質の磁気共鳴画像を撮像するために、通常、被検者Ｐの撮像部位が静磁場磁石１によって発生する静磁場の中心である磁場中心まで移動される。したがって、体動プロファイルデータ用撮像時のスライス面に磁場中心を含むように制御することで、信号強度のＳ／Ｎ比が高いプロファイルデータを収集することができる。
例えば、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、図６に示すように、磁気共鳴画像の撮像部位が被検者Ｐの頭部である場合、プロファイルデータを収集するスライス面を頭部に設定し、かつ、プロファイルデータを収集するスライス面が磁場中心を含むように設定して、体動プロファイルデータ用撮像を実行させる。
さらに、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、図７に示すように、体動プロファイルデータ用撮像を、核磁気共鳴画像の画像用撮像中に、一定の時間間隔で繰り返して実行させる。例えば、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、体動プロファイルデータ用撮像が、６０秒ごとに実行されるように制御する。あるいは、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、画像用撮像のパルスシーケンスにおいて設定されている繰り返し時間が経過するごとに実行されるように制御する。
かかる体動プロファイルデータ用撮像によって収集された磁気共鳴信号データを受信したデータ処理部１３は、受信した磁気共鳴信号データを１次フーリエ変換することでプロファイルデータを生成する。そして、体動判定部１７ａは、順次生成されるプロファイルデータの変動量を算出する。例えば、体動判定部１７ａは、図８に示すように、プロファイルデータが生成されるごとに、信号強度が最大となる信号強度検出位置を検出し、検出した信号強度検出位置の変動量を算出する。そして、体動判定部１７ａは、例えば、算出した変動量が予め設定された閾値以上となった場合に、被検者Ｐに体動が発生したと判定する。
ここで、第四の方法においては、核磁気共鳴画像の撮像部位ごとに体動プロファイルデータ用撮像の撮像間隔と閾値とが設定されたテーブルを用いて体動判定を行なってもよい。例えば、図９に示すように、「撮像部位：頭部」に対応付けて「撮像間隔：６０秒」および「閾値：５ｍｍ」が対応付けられたテーブルが記憶されている場合、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、頭部撮像の途中に、体動プロファイルデータ用撮像が、６０秒ごとに実行されるように制御し、体動判定部１７ａは、算出した変動量が５ｍｍ以上となった場合に、被検者Ｐに体動が発生したと判定する。
なお、図９に示す閾値は、撮像部位に応じて磁気共鳴画像診断装置１００の操作者により任意の値が設定される。例えば、撮像部位が頭部である場合、被検者Ｐの体動に起因する磁気共鳴画像のアーチファクトを極力低減したいことから、操作者は、閾値を小さい値に設定する。また、撮像部位が下肢や上肢などの小さい部位である場合、被検者Ｐの体動の影響が大きくなることから、操作者は、閾値を小さい値に設定する。すなわち、図９に示すようなテーブルを設定することで、撮像部位に応じた体動判定を行なうことができる。
そして、これら上述した４つの方法により被検者Ｐに体動が発生したと判断された場合、上記した本実施例と同様に、シーケンス切り替え制御部１７ｂは、本撮像前であるならば、通常撮像シーケンスから体動対応シーケンスに設定パルスシーケンスを切り替え、本撮像中であるならば、ｋ空間データの収集量に基づく設定パルスシーケンス切り替え処理または撮像中止処理を実行する。
以上のように、本発明に係る磁気共鳴画像診断装置および磁気共鳴画像撮像方法は、被検者内からの磁気共鳴信号を所定のデータ収集法により収集して磁気共鳴画像を撮像する場合に有用であり、特に、被検者の動きに起因するアーチファクトが抑制された磁気共鳴画像を確実に撮像することを保証して画像診断の効率を向上することに適する。
１ 静磁場磁石
２ 傾斜磁場コイル
３ 傾斜磁場電源
４ 寝台
４ａ 天板
４ｂ 圧力センサ
５ 寝台制御部
６ 送信ＲＦコイル
７ 送信部
８ 受信ＲＦコイル
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 データ処理部
１４ 記憶部
１４ａ 体動対応シーケンス記憶部
１４ｂ 収集データ記憶部
１４ｃ 画像データ記憶部
１５ 表示部
１６ 入力部
１７ 制御部
１７ａ 体動判定部
１７ｂ シーケンス切り替え制御部
１００ 磁気共鳴画像診断装置

Claims (19)

  1. 被検者内からの磁気共鳴信号を所定のデータ収集法により収集して磁気共鳴画像を撮像するように制御し、前記被検者の動きが検出された場合に、前記所定のデータ収集法から、当該所定のデータ収集法より撮像時間の短いデータ収集法、または、前記被検者の動きを補正可能なデータ収集法である第二のデータ収集法に切替えて前記磁気共鳴信号を収集するように制御するデータ収集制御部と、
    前記データ収集制御部の制御により実行されたデータ収集法に基づいて収集された前記磁気共鳴信号から前記磁気共鳴画像を再構成する画像再構成部と、
    を備える磁気共鳴画像診断装置。
  2. 前記データ収集制御部は、撮像前に前記被検者の動きが検出された第一の場合および前記所定のデータ収集法による撮像中に前記被検者の動きが検出された時点で既に収集された磁気共鳴信号のデータ量が所定の量より少ない第二の場合において、前記所定のデータ収集法から前記第二のデータ収集法に切替えて撮像するように制御し、前記所定のデータ収集法による撮像中に前記被検者の動きが検出された時点で既に収集された磁気共鳴信号のデータ量が所定の量以上である第三の場合において、撮像を中止して、収集された磁気共鳴信号のみで前記磁気共鳴画像を再構成するように前記画像再構成部を制御する請求項１に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  3. 前記データ収集制御部は、前記被検者が乗せられる天板に取り付けられた圧力センサから取得した当該天板に加えられている圧力の変動量から、前記被検者の動きを検出する請求項２に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  4. 前記データ収集制御部は、前記被検者内の所定の部位における磁気共鳴信号に基づく当該所定の部位の位置情報の変動量から、前記被検者の動きを検出する請求項２に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  5. 撮像部位、および／または、磁気共鳴画像の種別に対応付けて前記第二のデータ収集法を記憶する第二のデータ収集法記憶部をさらに備え、
    前記データ収集制御部は、前記第一の場合および前記第二の場合において、現に前記被検者が撮像される撮像部位、および／または、磁気共鳴画像の種別に対応付けられた前記第二のデータ収集法を前記第二のデータ収集法記憶部から取得する請求項２に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  6. 撮像部位、および／または、磁気共鳴画像の種別に対応付けて前記第二のデータ収集法を記憶する第二のデータ収集法記憶部をさらに備え、
    前記データ収集制御部は、前記第一の場合および前記第二の場合において、現に前記被検者が撮像される撮像部位、および／または、磁気共鳴画像の種別に対応付けられた前記第二のデータ収集法を前記第二のデータ収集法記憶部から取得する請求項３に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  7. 撮像部位、および／または、磁気共鳴画像の種別に対応付けて前記第二のデータ収集法を記憶する第二のデータ収集法記憶部をさらに備え、
    前記データ収集制御部は、前記第一の場合および前記第二の場合において、現に前記被検者が撮像される撮像部位、および／または、磁気共鳴画像の種別に対応付けられた前記第二のデータ収集法を前記第二のデータ収集法記憶部から取得する請求項４に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  8. 前記第二のデータ収集法は、周波数空間において複数の平行なデータ収集軌跡により形成される帯状領域を繰り返し時間毎に回転させることによって前記磁気共鳴信号を収集するデータ収集法であって、
    前記画像再構成部は、前記第二のデータ収集法によって収集された磁気共鳴信号から検出される前記被検者の動きを補正するための補正パラメータに基づいて前記磁気共鳴画像を再構成する請求項２に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  9. 前記第二のデータ収集法は、周波数空間において複数の平行なデータ収集軌跡により形成される帯状領域を繰り返し時間毎に回転させることによって前記磁気共鳴信号を収集するデータ収集法であって、
    前記画像再構成部は、前記第二のデータ収集法によって収集された磁気共鳴信号から検出される前記被検者の動きを補正するための補正パラメータに基づいて前記磁気共鳴画像を再構成する請求項３に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  10. 前記第二のデータ収集法は、周波数空間において複数の平行なデータ収集軌跡により形成される帯状領域を繰り返し時間毎に回転させることによって前記磁気共鳴信号を収集するデータ収集法であって、
    前記画像再構成部は、前記第二のデータ収集法によって収集された磁気共鳴信号から検出される前記被検者の動きを補正するための補正パラメータに基づいて前記磁気共鳴画像を再構成する請求項４に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  11. 前記第二のデータ収集法は、周波数空間において複数の平行なデータ収集軌跡により形成される帯状領域を繰り返し時間毎に回転させることによって前記磁気共鳴信号を収集するデータ収集法であって、
    前記画像再構成部は、前記第二のデータ収集法によって収集された磁気共鳴信号から検出される前記被検者の動きを補正するための補正パラメータに基づいて前記磁気共鳴画像を再構成する請求項５に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  12. 前記第二のデータ収集法は、周波数空間において複数の平行なデータ収集軌跡により形成される帯状領域を繰り返し時間毎に回転させることによって前記磁気共鳴信号を収集するデータ収集法であって、
    前記画像再構成部は、前記第二のデータ収集法によって収集された磁気共鳴信号から検出される前記被検者の動きを補正するための補正パラメータに基づいて前記磁気共鳴画像を再構成する請求項６に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  13. 前記第二のデータ収集法は、周波数空間において複数の平行なデータ収集軌跡により形成される帯状領域を繰り返し時間毎に回転させることによって前記磁気共鳴信号を収集するデータ収集法であって、
    前記画像再構成部は、前記第二のデータ収集法によって収集された磁気共鳴信号から検出される前記被検者の動きを補正するための補正パラメータに基づいて前記磁気共鳴画像を再構成する請求項７に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  14. 前記データ収集制御部は、前記被検者内の所定の部位における磁気共鳴信号に基づくプロファイルデータから算出される当該所定の部位の位置情報の変動量から、前記被検者の動きを検出する請求項４に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  15. 前記データ収集制御部は、前記所定の部位が、前記核磁気共鳴画像の撮像部位と同一となるように制御する請求項１４に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  16. 前記データ収集制御部は、前記所定の部位が、前記核磁気共鳴画像の撮像部位における磁場中心を含むように制御する請求項１５に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  17. 前記データ収集制御部は、前記プロファイルデータを収集するための撮像が、前記核磁気共鳴画像の撮像中に、所定の時間間隔で繰り返して実行されるように制御する請求項１６に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  18. 前記核磁気共鳴画像の撮像部位ごとに設定された所定の時間間隔と所定の閾値とを記憶する閾値記憶部をさらに備え、
    前記データ収集制御部は、前記核磁気共鳴画像の撮像部位に対応付けられた所定の時間間隔および所定の閾値を前記閾値記憶部から取得して、当該取得した所定の時間間隔により前記プロファイルデータを収集するための撮像を実行するように制御し、当該所定の時間間隔にて実行された撮像により収集されたプロファイルデータから算出される当該所定の部位の位置情報の変動量と当該取得した所定の閾値とを比較して、前記被検者の動きの有無を判定するように制御する請求項１７に記載の磁気共鳴画像診断装置。
  19. 被検者内からの磁気共鳴信号を所定のデータ収集法により収集して磁気共鳴画像を撮像するように制御し、前記被検者の動きが検出された場合に、前記所定のデータ収集法から、当該所定のデータ収集法より撮像時間の短いデータ収集法、または、前記被検者の動きを補正可能なデータ収集法である第二のデータ収集法に切替えて前記磁気共鳴信号を収集するように制御するデータ収集制御ステップと、
    前記データ収集制御ステップの制御により実行されたデータ収集法に基づいて収集された前記磁気共鳴信号から前記磁気共鳴画像を再構成する画像再構成ステップと、
    を含む磁気共鳴画像撮像方法。
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