JP5426219B2

JP5426219B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP5426219B2
Application number: JP2009096563A
Authority: JP
Inventors: 研太朗須永; 淳白丸
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2009-04-13
Filing date: 2009-04-13
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-04-13
Also published as: JP2010246619A

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」という)装置に係り、特に、被検体の所望の位置の撮像のための位置決めを、素早く行う技術に関する。

MRI装置は、3次元的なボリュームを持つ被検体のマルチスライスの撮影ができるので、被検体の内部の様態の詳細な検査が可能である。またMRI装置は、その大きな特徴として、任意の傾きを持つ断面の撮像が可能であることが挙げられる。具体的にMRI装置では、3組の直交する傾斜磁場を用いて、それぞれにスライス方向、位相エンコード方向、及び周波数エンコード方向に割り当てて、その組み合わせにより様々な角度から撮影を行える。アクシアル断面に加えて、それと直交するサジタル断面やコロナル断面、更には面と垂直な方向が傾斜磁場の軸と垂直でないオブリーク断面について撮影することができる。

すなわち、MRI装置を扱う操作者は、マルチスライスの撮影やオブリーク断面についての撮像をすることにより、被検体の内部の所望の部位の様態を観察できる。

複数のスライス位置の設定に関する従来技術に、特許文献1がある。特許文献1記載の従来技術では特に、被検体の屈曲した部位において複数のスライス位置の設定を短時間で容易に可能とする技術が開示されている。

特開2006-129937号公報

本発明者らは、上記従来技術を検討した結果、以下の未解決の課題に気がついた。すなわち、特許文献1記載の従来技術では、ディスプレイ上に表示されたある断面上に、複数のスライス位置を表す線を複数個、短時間で設定する技術が開示されている。しかしながら、MRI装置において、設定する複数のスライスの配置間隔は、粗い場合、細かい場合等いろいろ設定できる。例えば、最初に粗い配置間隔で、低い空間分解能の画像を得て、その画像を見ながら病変部の存在が疑わしい位置を見つける。その位置で細かい配置間隔で、高い空間分解能の画像を得るようなMRI装置の使い方がある。

特許文献1では再度撮像を行うことに関する手法は開示されていない。すなわち、特許文献1ではある所定断面を見ながらしか断面設定を行っていないので、どのスライス位置のものが、再度詳細に撮像をしなければならないものかわからない。また、複数のスライスの撮像をしてから再度所望の複数のスライス位置を設定しなおすにしても、従来は手動で行う場合、ポインティングデバイスやキーボードを用いて行うのが一般的だったが、その方法は煩雑であるという未解決の課題が残されていた。

本発明の目的は、予め得られた複数のスライスの画像を観察しながら、迅速に撮像位置を設定することが可能なMRI装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、表示画像の切り替えに応じて、該切り替えられた表示画像のスライス位置を含むように、次に撮影するスライス位置を表すスライス位置情報を変更する。或いは、スライス位置情報の変更に応じて、該切り替えられスライス位置情報に最も近い或いは同じ位置にあるスライスの画像を表示する。

本発明によれば、一度予め得られた複数のスライスの画像を観察しながら、再度詳細に所望のスライス位置で撮像をする必要がある場合に、より迅速に撮像位置を設定することが可能なMRI装置を提供できる。

本発明に係るMRI装置の一例の全体概要を説明する図。本発明の実施例1で用いるGUIについて説明する図。実施例1の処理フロー概略を示す図。実施例1のGUIの動作を示す図(その1)。実施例1のGUIの動作を示す図(その2)。実施例1のGUIの動作を示す図(その3)。実施例2の処理フローの概略を示す図。実施例2のGUIの動作を示す図。

以下、添付図面に従って本発明のMRI装置の好ましい実施形態について詳説する。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合を付け、その繰り返しの説明は省略する。

最初に、本発明に係るMRI装置の一例の全体概要を図1に基づいて説明する。図1は、本発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置は、NMR現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図1に示すように、MRI装置は静磁場発生系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とを備えて構成される。

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、体軸方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検体1の周りに永久磁場方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。

傾斜磁場発生系3は、MRI装置の座標系(静止座標系)であるX、Y、Zの3軸方向に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル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とから成り、後述のシーケンサ4からの命令に従ってそれぞれの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)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。

シーケンサ4は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」という)と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、CPU8の制御で動作し、被検体1の断層画像データの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。

送信系5は、被検体1の生体組織を構成する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とから成る。高周波発振器11から出力された高周波発振器11から出力された高周波パルスをシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器13で増幅した後に被検体1に近接して配置された高周波コイル14aに供給することにより、RFパルスが被検体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核スピンの核磁気共鳴により放出されたエコー信号(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とから成る。送信側の高周波コイル14aから照射された電磁波によって誘起された被検体1の応答のNMR信号が被検体に近接して配置された高周波コイル14ｂで検出され、信号増幅器15で増幅された後、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、信号処理系7に送られる。

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、光ディスク19、磁気ディスク18等の外部記憶装置と、CRT等からなるディスプレイ20とを有し、受信系6からのデータが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の断層画像をディスプレイ20に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク18等に記憶する。

操作部25は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系7で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス23、及び、キーボード24から成る。この操作部25はディスプレイ20に近接して配置され、操作者がディスプレイ20で表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク18等に記憶する。

操作部25は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系7で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス23、及び、キーボード24から成る。この操作部25は、ディスプレイ20に近接して配置され、操作者がディスプレイ20を見ながら操作部25を通してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。

なお、図1において、送信側の高周波コイル14aと傾斜磁場コイル9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ている。また、受信側の高周波コイル14ｂは、被検体1に対向して、或いは取り囲むように設置されている。

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。

次に、本発明のMRI装置の実施例1について説明する。
ただし、本発明の実施例1では、MRI装置により、あるスライス位置の画像を取得した場合は、その画像の情報には撮像をしたスライスの位置情報が、例えばMRI装置の座標系で表されて付帯されていることを前提としている。また、本発明の実施例1は、既に得られたマルチスライスの画像を、順番に切り替えながら表示している場合に、表示している画像(表示画像)の3次元的な位置関係が、別の表示領域等においてコントローラとして表示されていることを特徴としている。

そして特に実施例1では、該コントローラによって表される表示画像の3次元的な位置関係が、表示画像の切り替えとともに逐次変わる(同一平面機能と呼ぶ。)ように設定可能であるとともに、該切り替えとともに逐次変わらないが、ボタン等によるスイッチの切り替わりと同時に、コントローラにより表される3次元的な位置関係が、表示画像のものに切り替わるように設定可能であるものとする。

また、表示画像として表示する複数のスライスから成るマルチスライスの画像のセットが複数セットある場合(例えばアクシアル画像のセット、コロナル画像のセット、サジタル画像のセット等がある場合)には、そのどれを選ぶか自動的に選択可能にしても良いし、操作者が手動で選択できるようにしても良いものとする。更に本実施例では、表示画像を切り替えながら、病変があるらしい位置を見つけた後は、該見つけた状態でコントローラが該表示画像と同じ位置(同一平面上の位置)に移動しているので、該コントローラを用いて即座に次に撮像する際の撮像位置を決定可能とすることを特徴としている。

次に、本発明の実施例1で用いるGUIについて図2を用いて説明する。
図2に示したGUIは、主に表示領域201〜203より成る。図2の向かって左下の201はアクシャル方向から見た画像あるいはコントローラの表示領域である。図2の向かって左上及び右上の表示領域202、203は、コロナル方向、サジタル方向から見た画像あるいはコントローラの表示領域である。

ただし、図2に示す例では、表示領域201には被検体の頭部のアクシャル画像及びアクシャル方向から見たコントローラ204が表示されている。図2の向かって上側の202と203には、コロナル及びサジタル方向から見たコントローラが表示されている。

図2で示したGUIにはさらに、マルチスライス撮影を行った場合にそのマルチスライス内の1枚が表示領域201に表示されている場合に、表示されている画像に対して異なるスライスの断層像を、順次表示領域201に表示するためのスクロールバー207がある。例えばスクロールバーを上に動かせば、表示領域201に表示されている画像が画面に向かって手前に配置されたスライス断層像に表示が切り替わり、スクロールバーを下に動かせば、表示領域201に表示されている画像が画面に向かって奥手に配置されたスライス断層像に表示が切り替わるようになる。図2の例では表示領域201にアクシアルのマルチスライス画像を読み込んだので、スクロールバー207を用いて表示画像の切り替えを行うが、表示領域202あるいは203にコロナルあるいはサジタルの画像を読み込んだ場合には、スクロールバー208あるいは209を用いて表示画像の切り替えを行う。

実施例1の処理フロー概略は、例えば図3のように示される。
以下図3のフローチャートに沿って各ステップの詳細を説明する。
(ステップ301)
CPU8は、少なくとも一枚の画像、例えばマルチスライスの画像を読み込み、その一枚を図2で示したGUI上に表示する。ここで、読み込まれた画像(マルチスライスの画像)がアクシアル画像であれば、表示領域201に画像が表示され、その画像のコロナル方向、サジタル方向から見た3次元的な位置がコントローラにより表示領域202、203に表示される。

(ステップ302)
ステップ301で読み込まれた画像がボリュームデータであり、図2で示したGUIにおける2以上の表示領域に画像が表示されている場合には、操作者は、どの表示領域を用いてその画像の表示を切り替えながら、病変部を探すかを決める。例えば、アクシアル画像、コロナル画像、サジタル画像の中から、その画像の表示を切り替えて、病変部を探すか決定する。

(ステップ303)
例えば、ステップ302でアクシアル画像が病変を探すための画像として決定された場合には、操作者は、表示領域201に付随するスクロールバー207を用いて、表示領域201に表示されている画像を切り替える。

ステップ302でコロナル画像が病変を探すための画像として決定された場合には、操作者は、表示領域202に付随するスクロールバー208を用いて、表示領域202に表示されている画像を切り替える。

ステップ303でサジタル画像が病変を探すための画像として決定された場合には、操作者は、表示領域203に付随するスクロールバー209を用いて、表示領域203に表示されている画像を切り替える。

(ステップ304)
GUIに別途設けられたボタンにより、操作者が、同一平面機能(コントローラの位置を表示されている画像と同じ位置とする機能)をON状態であるとした場合には、CPU8は、次のステップ304-1〜ステップ304-3を用いて、スクロールバー209の位置の変化と伴に、GUI上のコントローラの位置を更新する。また、操作者が同一平面機能がOFF状態であるとした場合には、GUI上のコントローラの位置を更新されないが、後に同一平面機能がON状態に切り替わった時に、CPU8は、次のステップ304-1〜ステップ304-3を用いて、現在表示されている画像と対応させて、GUI上のコントローラの位置を更新するようにする。

(ステップ304-1)
CPU8は、表示されている画像の位置情報を取得する。

(ステップ304-2)
CPU8は、コントローラにより表された位置が、表示されている画像と同一平面の位置になるように、コントローラの位置を計算する。

(ステップ304-3)
CPU8は、ステップ304-2で計算した位置にコントローラが表示されるように、コントローラの位置の表示を更新する。

(ステップ305)
操作者は、ステップ303においてスクロールバーを切り替えながら表示画像を切り替え、操作者は病変部が見つかったかを判定する。見つかった場合はステップ306へ、見つからなかった場合はステップ303へ移行し、再び表示画像を切り替える。

(ステップ306)
病変部が見つかった場合は、操作者は、同一平面機能がもしOFF状態であればON状態にすることにより、コントローラの位置を表示画像と同一になるように切り替える。その後、CPU8は、コントローラの位置を保存する。保存されたコントローラの位置は、次の撮影のために用いる。

次に、本実施例におけるGUIの動作について、図4〜6を用いて説明する。
図4において、表示領域202中の破線401、表示領域203中の破線402は、表示領域201に表示されている画像と同一平面位置を、コロナル、サジタル方向から見た図である。表示領域202のコントロール205、表示領域203のコントロール206は、それぞれ、表示領域201の画像と同一位置でないことを示している。ここで、GUI上のボタンで同一平面機能をON状態にすると、上述したステップ304-1からステップ304-3で示した処理を行ない、コントローラは図5に示すように表示されている画像と同一位置(平面)上になるように設定される。

ここで、操作者がGUI上のスクロールバー207を操作し、表示されている画像を切り替えると、画像は図6に示すように、表示領域202では、破線601から破線602、表示領域203では、破線603から破線604に切り替わり、それに伴い、表示領域201、202、203上のコントローラは、それぞれ605、606、607に設定され、画像が切り替えられても常にコントローラが表示されている画像と同一位置(平面)上になるようになる。

上記実施例によれば、任意の方向を法線に持つ被検体のマルチスライスの画像のうちいずれか1枚の画像を表示する画像表示手段(上記実施例における表示領域201)と、前記画像表示手段により表示されるいずれか1枚の画像の切り替えをする切り替え手段(上記実施例におけるスクロールバー207)と、次に撮影する少なくとも1枚以上のスライスの3次元スライス位置を前記任意の方向と交錯する2つの方向から表示する3次元スライス位置表示手段(上記実施例におけるコントロール205、206)を備えたMRI装置において、
前記切り替え手段により表示されるいずれか1枚の画像を切り替えると、前記3次元スライス位置表示手段により表示される前記3次元スライス位置の少なくとも一部(例えば、コントロールの中央ライン)を、前記いずれか1枚に追従して、前記1枚の画像と同一平面上に設定する設定手段を備えたMRI装置が提供される。また、前記固定手段による前記3次元的な位置の固定のON／OFFを制御するON／OFF制御手段(GUI上に別途設けられたボタン)を備えたことを特徴とするMRI装置が提供される。

すなわち、上記実施例によれば、少なくとも一枚の画像、例えばマルチスライスの画像を読み込み、該画像を表示している状態でスクロールバーを用いて表示画像を替えながら、病変部を探す場合に、表示画像の3次元的な位置を、別途設けられたコントローラにより表示可能とすると伴に、病変部らしき箇所が見つかった際には、見つかった病変部を含む画像の3次的な位置が、該コントローラによる表示と伴に、計算可能となったので、次に詳細な撮像をする場合の撮像断面の設定が、操作者にとって容易になった。すなわち、一度予め得られた複数のスライスの画像を観察しながら、再度詳細に所望のスライス位置で撮像をする必要がある場合に、より迅速に撮像位置を設定することが可能なMRI装置を提供することが可能となった。

次に、実施例2について説明する。
ただし、本実施例は、操作者が設定したコントローラの位置と同一平面にある画像を表示する実施例である。

先ず、本実施例において、コントローラと同一平面上にある画像を取得し表示する処理の概要を処理フロー表す図7に基づいて説明する。この処理フローにおける各処理のステップは、プログラムとして予め外部記憶装置の磁気ディスク等に記憶しており、必要に応じて一時記憶部に読み出されて、実行されることにより実施されるものである。以下、各処理ステップの詳細を説明する。

(ステップ701)
CPU8は、少なくとも一枚の画像、例えばマルチスライスの画像を読み込み、その1枚を図2で示したGUI上に表示する。ここで、読み込まれた画像(マルチスライスの画像)がアクシアル画像であれば、表示領域201に画像が表示され、その画像のコロナル方向、サジタル方向から見た3次元的な位置がコントローラにより表示領域202、203に表示される。

(ステップ702)
操作者は、GUIに別途設けられたボタンにより、同一平面機能をON状態とすることにより、次の(ステップ702-1)〜(ステップ702-3)の処理を行い、コントロールが表示されている画像と同じ位置(同一平面)になるようにする。

(ステップ702-1)
CPU8は、表示されている画像の位置情報を取得する。

(ステップ702-2)
CPU8は、コントローラにより表された位置が、表示されている画像と同一平面の位置になるように、コントローラの位置を計算する。

(ステップ702-3)
CPU8は、ステップ304-2で計算した位置にコントローラが表示されるように、コントローラの位置の表示を更新する。

(ステップ703)
操作者は、GUI上のコントローラを手動で移動し始める。

(ステップ704)
CPU8は、コントローラが表示されている画像と同一平面上もしくは平行な平面上に設定されているかを判断する。平行な平面上に設定されていなければ、ステップ705へ、平行な平面上に設定されていれば、ステップ706へ移動する。

(ステップ705)
CPU8は、本実施例における機能(同一平面機能)を、OFF状態にする。

(ステップ706)
CPU8は、現在コントローラが配置されている位置と同一平面上もしくは一番近い平面の画像を探す。

(ステップ707)
CPU8は、GUI上の画像をステップ706で探した画像に更新する。

(ステップ708)
CPU8は、GUI上で、コントローラの移動が終了しているかを判断する。終了していなければ、ステップ703へ移行する。終了していれば、ステップ709へ移行する。

(ステップ709)
CPU8は、コントローラにより表された位置が、表示されている画像と同一平面の位置になるように、コントローラの位置を計算する。

(ステップ710)
CPU8は、ステップ709で計算した位置にコントローラが表示されるように、コントローラの位置の表示を更新する。

以上までが本実施例において、コントローラと同一平面な画像を取得しGUIに表示する処理フローの概要説明である。

次に、本実施形態のGUI上の動作について図5、図8を用いて説明する。
操作者がGUI上のボタンをON状態にすると、コントローラは図5において、204、205、206のように設定される。このGUI動作の詳細は前述したので省略する。次に操作者がポインティングデバイスを用いて図8で示すようにコントローラを801aもしくは802aを801bもしくは802bに設定する。コントローラの位置を801aから801b へ、802aから802bへ移動すると、コントローラと同一な平面の画像すなわち801bおよび802bで表された平面上の画像が表示領域820に表示され、撮像位置の移動に伴い表示領域820には常に撮像位置と同一平面上の画像が表示される。

上記実施例によれば、任意の方向を法線に持つ被検体のマルチスライスの画像のうちいずれか1枚の画像を表示する画像表示手段(上記実施例における表示領域201)と、前記画像表示手段により表示されるいずれか1枚の画像の切り替えをする切り替え手段(上記実施例におけるスクロールバー207)と、次に撮影する少なくとも1枚以上のスライスの3次元スライス位置を前記任意の方向と交錯する2つの方向から表示する3次元スライス位置表示手段(上記実施例におけるコントロール205、206)を備えたMRI装置において、
前記3次元スライス位置表示手段による3次元スライス位置の表示位置を変えると、該3次元位置表示手段の表示位置の少なくとも一部(例えば、コントローラの中央ライン)に最も近いあるいは同じ位置にあるスライスの画像が、前記画像表示手段に表示されることを特徴とするMRI装置が提供される。

すなわち、上記実施例によれば、前述の実施例1で説明した効果に加え、操作者がコントローラを移動しながら画像を参照して患部を探すことができる利点がある。

本発明は、被検体の所望の位置の撮像のための位置決めを、素早く行うことができるMRI装置に適用できる。

201〜203 表示領域、204〜206 コントロール、401、402 画像と同一平面位置

Claims

被検体のマルチスライスの画像の内の少なくとも１枚の画像を表示する表示手段と、
前記表示手段に表示する画像を切り替える切り替え手段と、
次に撮影するスライス位置を表すスライス位置情報を表示するスライス位置表示手段と、
前記切り替え手段による表示画像の切り替えと、前記スライス位置表示手段によるスライス位置情報の変更と、の連動のＯＮ／ＯＦＦを制御するＯＮ／ＯＦＦ制御手段と、
を備え、
前記スライス位置表示手段は、前記連動がONの場合に、前記切り替え手段による表示画像の切り替えに応じて、該切り替えられた表示画像のスライス位置を含むように前記スライス位置情報を変更することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
被検体のマルチスライスの画像の内の少なくとも１枚の画像を表示する表示手段と、
前記表示手段に表示する画像を切り替える切り替え手段と、
次に撮影するスライス位置を表すスライス位置情報を表示するスライス位置表示手段と、
前記切り替え手段による表示画像の切り替えと、前記スライス位置表示手段によるスライス位置情報の変更と、の連動のＯＮ／ＯＦＦを制御するＯＮ／ＯＦＦ制御手段と、
を備え、
前記切り替え手段は、前記連動がONの場合に、前記スライス位置表示手段によるスライス位置情報の変更に応じて、該切り替えられたスライス位置情報に最も近い或いは同じ位置にあるスライスの画像を前記画像表示手段に表示することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記スライス位置情報は、前記マルチスライスの方向と異なる１以上の方向における前記次に撮影するスライス位置を表す情報であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。