JP5454846B2

JP5454846B2 - 磁気共鳴映像装置

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Publication number: JP5454846B2
Application number: JP2008266560A
Authority: JP
Inventors: 重英久原
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2028-10-15
Also published as: JP2010094238A

Description

本発明は、被検体内から放射される磁気共鳴信号に基づいて前記被検体内の画像を得る磁気共鳴映像装置に関する。

磁気共鳴映像（ＭＲＩ）法で冠動脈を撮像するためには、３次元（３Ｄ）のＳＳＦＰ（steady state free precession）シーケンスを用いて、息止め、もしくは自然呼吸下で撮像する方法が用いられる。特に心臓全体の冠動脈走行を画像化するＷＨＭＲＣＡ（whole heart MR coronary angiography）の場合には、呼吸に伴う心臓の位置変化が画質に影響することがある。

呼吸に伴う心臓の位置の変化速度は、呼吸レベルがピーク付近であるときに小さくなる。そこで、呼吸レベルに応じてデータ収集を制御する方法が用いられる。すなわち例えば、図２０に示すような領域Ｒについて収集したＮＭＲ信号を１次元フーリエ変換して得られる信号からは、体軸方向に関しての横隔膜の位置が検出できる。体軸方向に関する横隔膜の位置は呼吸に応じて周期的に上下するから、周期的に検出される横隔膜の位置を時系列にプロットすることによって、呼吸動に同期した図２２に示すようなモニタ信号を得ることができる。このモニタ信号のピークが図２１に示すように上限閾値ＵＳＬと下限閾値ＬＳＬとの間の許容範囲外にある場合には、データを収集しないか、もしくは収集したデータを画像再構成に用いないようにし、モニタ信号のピークが許容範囲内にある場合に収集したデータを用いて画像を再構成する。
特開２０００−０４１９７０特開２０００−１５７５０７特開２００４−０５７２２６

許容範囲は従来、撮像動作の開始前または開始直後における被検体の呼吸状態に応じて設定され、当該撮像動作が終了するまで変更されない。

しかしながら、呼吸レベルが一定でなく、次第に下がったり、あるいは次第に上がったりし、呼吸レベルのピークが例えば図２２に示すように許容範囲から外れてしまうと、画像再構成に有効なデータの収集効率が低下することとなり、撮像時間が長くなったり、最悪のケースでは検査を終了できなくなるおそれがあった。

許容範囲を十分に大きくすれば、データ収集効率が高い状態を維持できる期間を延長可能であるが、心臓の移動に影響が増大して画質が劣化してしまうおそれがあった。

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、被検体の呼吸状態の変動に拘わらずに適正な撮像を継続できる磁気共鳴映像装置を提供することにある。

本発明の一態様による磁気共鳴映像装置は、被検体に一様な静磁場を印加するとともに、高周波磁場および傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに従って前記被検体に印加して前記被検体からの磁気共鳴信号を収集する収集手段と、前記収集手段により収集された前記磁気共鳴信号に基づいて前記被検体を映像化する映像化手段と、前記被検体の呼吸レベルを繰り返し検出する検出手段と、検出された前記呼吸レベルが許容範囲内である状態で前記収集手段により収集された映像化用の前記磁気共鳴信号に基づいて前記被検体を映像化するように前記映像化手段を制御する制御手段と、前記検出手段により検出されたＮ個の呼吸レベルに基づいて前記呼吸レベルのピーク値の平均値を求めるとともに、当該平均値に基づいて許容範囲を変更する変更手段と、前記被検体の呼吸状態の変動の指標値を求める手段と、求められた前記指標値に基づいて前記Ｎの値を変更する手段とを備えた。

本発明によれば、被検体の呼吸状態の変動に拘わらずに適正な撮像を継続できる。

以下、図面を参照して本発明の第１乃至第４の実施形態について説明する。

図１は第１乃至第４の実施形態に係る磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ装置）１００の構成を示す図である。このＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイルユニット２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、送信ＲＦコイル６、送信部７、受信ＲＦコイル８、受信部９、計算機システム１０、映像伝送システム１１および表示システム１２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、例えば永久磁石または超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイルユニット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。傾斜磁場コイルユニット２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３種類のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイルユニット２は、上記の３種類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の各軸に沿って変化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各軸の傾斜磁場は、例えば、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にそれぞれ任意に使用される。スライス選択用傾斜磁場Ｇsは、任意にイメージング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ＮＭＲ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ＮＭＲ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ユニット２の空洞内に挿入される。寝台４が有する天板４ａは寝台制御部５により駆動され、その長手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。

送信ＲＦコイル６は、傾斜磁場コイルユニット２の内側に配置される。送信ＲＦコイル６は、送信部７から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。

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、傾斜磁場コイルユニット２の内側に配置される。受信ＲＦコイル８は、上記の高周波磁場の影響により被検体から放射されるＮＭＲ信号を受信する。受信ＲＦコイル８からの出力信号は、受信部９に入力される。

受信部９は、受信ＲＦコイル８からの出力信号に基づいてＮＭＲ信号データを生成する。

計算機システム１０は、インタフェース部１０ａ、データ収集部１０ｂ、再構成部１０ｃ、記憶部１０ｄ、表示部１０ｅ、入力部１０ｆおよび主制御部１０ｇを有している。

インタフェース部１０ａには、傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、受信ＲＦコイル８、受信部９および映像伝送システム１１等が接続される。インタフェース部１０ａは、これらの接続された各部に対応したインタフェース回路を個々に有し、当該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１０ｂは、受信部９から出力されるデジタル信号をインタフェース部１０ａを介して収集する。データ収集部１０ｂは、収集したデジタル信号、すなわちＮＭＲ信号データを、記憶部１０ｄに格納する。

かくしてこのＭＲＩ装置１００では、静磁場磁石１、傾斜磁場コイルユニット２、傾斜磁場電源３、送信ＲＦコイル６、送信部７、受信ＲＦコイル８、受信部９およびデータ収集部１０ｂが、被検体２００からの磁気共鳴信号を収集する収集手段として機能する。

再構成部１０ｃは、記憶部１０ｄに記憶されたＮＭＲ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１０ｄは、ＮＭＲ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、患者毎に記憶する。

表示部１０ｅ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１０ｇの制御の下に表示する。表示部１０ｅ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１０ｆ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１０ｆ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。また入力部１０ｆは、心臓全体などのイメージング領域、横隔膜などの同期対象部位としての励起スライスあるいは励起スラブのオペレータにより指定を受け付ける。

主制御部１０ｇは、図示していないＣＰＵやメモリ等を有しており、ＭＲＩ装置１００を総括的に制御する。また主制御部１０ｇは、呼吸レベルが前記許容範囲内であるか否かを表す映像の映像信号を生成する。この映像信号は、例えばＮＴＳＣ（national television system committee）信号である。

映像伝送システム１１は、主制御部１０ｇにより生成された映像信号を光で伝送する。

表示システム１２は、映像信号に基づいて映像を、撮影状態に置かれた被検体２００が目視可能なように表示する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態において主制御部１０ｇは、次のような複数の機能を備える。なおこれら複数の機能は、主制御部１０ｇが備えるプロセッサにプログラムを実行させることによって実現できる。

上記の機能の１つは、被検体２００の呼吸レベルを検出するためのＮＭＲ信号（以下、モニタ用ＮＭＲ信号と称する）をデータ収集部１０ｂに取得させるように関係各部を制御する。上記の機能の１つは、データ収集部１０ｂにより取得されたモニタ用ＮＭＲ信号に基づいて被検体２００の呼吸レベルを検出する。上記の機能の１つは、画像を再構成するためのＮＭＲ信号（以下、再構成用ＮＭＲ信号と称する）を、検出された呼吸レベルが許容範囲内であるときにデータ収集部１０ｂに収集させるように関係各部を制御する。上記の機能の１つは、モニタ用ＮＭＲ信号に基づいて被検体２００の横隔膜の位置を検出する。上記の機能の１つは、上記の検出した横隔膜の位置の基準位置からのずれ量を測定する。上記の機能の１つは、再構成用ＮＭＲ信号を収集する範囲を、上記の測定したずれ量に応じた移動量だけ移動させるように関係各部を制御する。上記の機能の１つは、上記の検出された呼吸レベルの変化に基づいて許容範囲の中心レベルを変更する。

次に第１の実施形態のＭＲＩ装置１００の動作について説明する。

この第１の実施形態のＭＲＩ装置１００では、ＲＭＣ法を利用したＷＨＭＲＣＡを周知のシーケンスに従って実行する。

図２はＲＭＣ法を利用したＷＨＭＲＣＡのシーケンスの一例を示す図である。

ＲＭＣ法は、通常は心電同期を伴って実施される。すなわち、被検体２００に装着された図示しない心電計から出力される心電信号に同期してシーケンスが実施される。具体的には、心電信号にＲ波が表れてから一定の遅延時間が経過したのちに、モニタ用ＮＭＲ信号としてのＭＰＰ（motion probing pulse）を収集する。そしてこの直後に、撮影のためのデータ収集を行うための期間が設定される。

ＭＰＰは、図２０に示すような領域Ｒについて、例えば位相エンコード用傾斜磁場を印加しないで取得される。かくして、このＭＰＰを１次元フーリエ変換することにより得られる信号から、体軸方向に関しての横隔膜の位置が検出できる。体軸方向に関する横隔膜の位置は呼吸に応じて周期的に上下するから、上記のように検出される横隔膜の位置は、呼吸レベルとしてそのまま利用できる。

そこで主制御部１０ｇは、ＭＰＰに基づいて横隔膜の位置（呼吸レベル）を検出する。そして主制御部１０ｇは、検出した呼吸レベルが所定の許容範囲内である場合にのみ、直後のデータ収集期間にデータ収集を行うように関係各部を制御する。あるいは主制御部１０ｇは、検出した呼吸レベルが許容範囲内であるか否かに拘わらずに、直後のデータ収集期間にデータ収集を行うように関係各部を制御するが、検出した呼吸レベルが許容範囲内である場合にのみ、収集されたデータを有効とする。またデータ収集を行う場合に主制御部１０ｇは、検出した横隔膜の位置の所定の基準位置からのずれ量を測定し、このずれ量を補償するように再構成用ＮＭＲ信号を収集する範囲（撮影範囲）を調整するように関係各部を制御する。ただし、この撮像範囲の調整は省略可能である。

なお、許容範囲は、撮像開始前における被検体２００の呼吸レベルに基づいて初期設定される。この初期設定は、主制御部１０が操作者からの指示に応じて行っても良いし、主制御部１０ｇが自動的に行っても良い。初期の許容範囲は任意であって良いが、典型的には呼吸レベルのピークの平均値付近を中心レベルとした一定幅として定める。また基準位置も、撮像開始前における横隔膜の位置として初期設定される。基準位置の初期設定は、主制御部１０が操作者からの指示に応じて行っても良いし、主制御部１０ｇが自動的に行っても良い。さらには、撮影範囲も、撮像開始前に初期設定される。撮影範囲の初期設定も、主制御部１０が操作者からの指示に応じて行っても良いし、主制御部１０ｇが自動的に行っても良い。なお、ここでの撮像開始前とは、再構成用ＮＭＲ信号を実際に収集するための動作を開始する前を意味する。撮像開始前における横隔膜の位置を検出するためには、再構成用ＮＭＲ信号を収集するために図２に示したシーケンスを開始するのに先立って、図２に示したシーケンスを数回繰り返せば良い。この場合、データ収集期間に収集されるデータは破棄し、ＭＰＰのみを横隔膜の位置を検出するために用いる。あるいは、図２におけるデータ収集を行わずに、ＭＰＰの収集のみを数回繰り返しても良い。

以上のような撮像を行うのと並行して主制御部１０ｇは、所定のタイミング毎に図３に示すような処理を行う。この処理を行うタイミングは、任意であって良いが、例えば新たに呼吸レベルが検出される毎、あるいは一定の時間が経過する毎とすることが考えられる。

ステップＳａ１において主制御部１０ｇは、その直前に検出された例えば図４に示すようなＮ点の呼吸レベルに基づいて呼吸レベルのピーク値を複数検出する。Ｎは任意の整数であって良いが、複数のピーク値を検出可能とするために、Ｎ点の呼吸レベルを測定するのに要する時間内に複数の呼吸周期を含む必要がある。

呼吸レベルのピーク値は、実際に検出された呼吸レベルの中から、前後の呼吸レベルのいずれよりも大きな呼吸レベルとして検出することができる。

図５は図４に示すように実際に検出された呼吸レベルのうちからピーク値を検出した様子を示す図である。図５では検出されたピーク値を白丸で表している。

ただし、図２に示すようなシーケンスを採用している場合、呼吸レベルの検出は１心拍につき１回しか行われていない。つまり呼吸レベルの検出は、１回の呼吸について数回しか行われておらず、呼吸レベルのピーク値が実際に検出される保証はない。このため上記のような方法は、処理は簡単であるが、検出されたピーク値の誤差が大きくなってしまう恐れがある。

そこで、ピーク値の誤差を小さくするために、多項式近似やスプライン関数などを用いた補間によってピーク値を検出しても良い。

図６は図４に示すように実際に検出された呼吸レベルに基づいて補間によってピーク値を検出した様子を示す図である。図６では検出されたピーク値を白丸で表しており、そのうちの補間によって検出された値は破線で表している。

なお、図７に示すようなシーケンスを採用することによって呼吸レベルの検出頻度を増大させても良い。このようにして呼吸レベルの検出頻度を増大させれば、上記のいずれの方法によりピーク値を検出する場合であってもピーク値の誤差を減少できる。

図７に示すシーケンスでは、１心拍内にＭＰＰが複数回収集される。複数のＭＰＰは、イメージング領域のデータ収集期間直前に収集される主ＭＰＰと、データ収集期間を避けかつ主ＭＰＰとは別のタイミングで収集される副ＭＰＰとに分類される。副ＭＰＰは、イメージング領域のデータ収集期間を除く期間であれば、主ＭＰＰの前、後のいずれに収集されても良い。例えば主ＭＰＰの前に複数の副ＭＰＰを収集しても良い。また１心拍内で複数のＭＰＰ（副ＭＰＰだけでなく主ＭＰＰを含む）を等間隔に収集するようにしても良い。この場合、等間隔に設定された複数のＭＰＰのいずれかがイメージング領域のデータ収集期間に含まれる場合は、そのＭＰＰは収集しないようにする。

ステップＳａ２において主制御部１０ｇは、ステップＳａ１で検出した複数のピーク値の平均値（以下、平均ピーク値と称する）を求める。

ステップＳａ３において主制御部１０ｇは、ステップＳａ２で求めた平均ピーク値が許容範囲内であるか否かを確認する。

平均ピーク値が許容範囲内であるならば、主制御部１０ｇはそのまま図３の処理を終了する。したがってこの場合には、許容範囲は変更されない。

平均ピーク値が許容範囲外であるならば、主制御部１０ｇはステップＳａ３からステップＳａ４へ進む。ステップＳａ４において主制御部１０ｇは、平均ピーク値に基づいて許容範囲を変更する。

図８は新たな許容範囲を決定する様子の一例を示す図である。

この図８に示す例では、平均ピーク値に規定値ａを加えた値を上限閾値ＵＳＬとし、平均ピーク値から規定値ａを減じた値を下限閾値ＬＳＬとする。規定値ａは、初期に設定された許容範囲の幅の１／２である。従ってこの図８に示す例では、許容範囲の幅は変化させずに、中心レベルのみを新たに求められた平均ピーク値に併せるように許容範囲がシフトされる。

図９は新たな許容範囲を決定する様子の別の一例を示す図である。

この図９に示す例では、平均ピーク値に規定値ａを加えた値を上限閾値ＵＳＬとし、平均ピーク値から規定値ｂを減じた値を下限閾値ＬＳＬとする。規定値ａ，ｂは、初期に設定された許容範囲に対して係数Ｃａ，Ｃｂを乗じた値である。係数Ｃａ，Ｃｂは、Ｃａ＜Ｃｂとなるように予め定められている。従ってこの図９に示す例では、許容範囲の幅は変化させずに、中心レベルのみを新たに求められた平均ピーク値に併せるように許容範囲がシフトされることは図８に示す例と同様である。ただし図９に示す例では、平均ピーク値から下限閾値ＬＳＬまでのマージンが平均ピーク値から上限閾値ＵＳＬまでのマージンよりも大きくなるように許容範囲が設定される。係数Ｃａ，Ｃｂは、固定値であっても良いし、ユーザが任意に指定した値としても良い。

この図９に示す方法を採用すると、この後に検出される呼吸レベルが許容範囲内となる確率を図８に示す方法を採用する場合に比べて高めることができ、検査効率を向上できる。

かくして、許容範囲は呼吸レベルの変化に応じて例えば図１０に示すように変更される。

このように許容範囲を変更することにより、図１０に示すように一旦は許容範囲に入らなくなった呼吸レベルが再度許容範囲に入るようにすることができる。従って、撮像を継続することが可能となる。

なお、この第１の実施形態は、自然呼吸下での撮像、息止め撮像、あるいはマルチブレスホールド撮像のいずれにおいても適用可能である。

息止め撮像およびマルチブレスホールド撮像においては、従来は被検体が呼吸レベルが許容範囲内に納まるように息止めをする必要がある。そして、呼吸レベルが許容範囲外にある状態で息止めがなされると、その息止め期間には有効なデータを収集することができない。しかしながら第１の実施形態とマルチブレスホールド撮像を併用すれば、息止めがなされた呼吸レベルに応じて許容範囲が変更されるために、息止めが行われさえすればデータ収集を行うことが可能となる。これにより、撮像時間の短縮を図ることが可能である。また被検者は許容範囲を気にせずに息止めを行うことが可能になる。さらには、このような撮像時間の短縮と息止めの自由度向上との結果として、被検者の負担を大幅に軽減できる。

ただしこの場合、Ｎの値が大きい程に息止めされてから許容範囲が変更されるまでのタイムラグが大きくなってしまう。すなわち、息止め期間におけるデータ収集を行えない無駄時間の割合が大きくなってしまう。このため、Ｎの値は、自然呼吸かでの撮像を行う場合に比べて息止め撮像またたマルチブレスホールド撮像を行う場合には小さく設定することが好ましい。

息止め撮像またはマルチブレスホールド撮像を採用すれば、呼吸に伴う心臓の位置変化がほとんど生じない状態でデータ収集を行うことができるので、このように収集されたデータからは精度の高い画像を再構成できる。

またマルチブレスホールド撮像の場合には、間欠的な息止め期間のみにデータ収集のための動作を行い、自然呼吸期間にはデータ収集のための動作を行わないようにしても良いし、呼吸状態に拘わらずにデータ収集のための動作を継続しても良い。ただし、後者によれば、ＲＦ励起が連続的に行われるので、再構成画像のコントラストが安定する。

また、息止め期間内で呼吸レベルが許容範囲内にある場合に収集されたデータのみを画像再構成に有効なデータとしても良いし、息止め期間であるか否かに拘わらずに呼吸レベルが許容範囲内にある場合に収集されたデータを画像再構成に有効なデータとしても良い。ただし後者によれば、息止め期間どうしの間の自然呼吸期間にも画像再構成に有効なデータを収集することができることになり、撮像時間を短縮可能である。

ところで、息止め撮像またはマルチブレスホールド撮像においては、音声発生装置を用いて息止め開始を被検者に指示することがある。この場合には、音声発生装置の動作に連動して許容範囲の変更のための処理を実行することにより、許容範囲の変更を速やかに行うことが可能となる。

続いて、第１の実施形態におけるいくつかの工夫について説明する。

(1) 撮像範囲の調整は前述したように、検出した横隔膜の位置の所定の基準位置からのずれ量を測定し、このずれ量を補償するように行われる。上記のずれ量の測定は例えば、基準撮像範囲が設定された際に呼吸レベルを検出するために得られたフーリエ変換信号を基準信号として保持しておき、データ収集を行う毎にその際に呼吸レベルを検出するために得られたフーリエ変換信号と上記の基準信号とを図１１に示すように比較することにより上記のずれ量を算出することが行われる。なお図１１においては、基準信号を実線により、データ収集を行う際のフーリエ変換信号を一点鎖線により表している。またずれ量を測定するために具体的には、エッジ検出法やクロスコリレーション法などの周知の方法が利用される。

具体的には例えば、初期設定された撮像範囲を、ずれ量に応じた移動量だけ移動させた範囲として調整後の撮像範囲を設定すれば良い。この場合、許容範囲を変更しても、上記の基準位置は変更しない。つまり、許容範囲を変更しても、基準信号の再取得は行わない。しかし、許容範囲を変更する毎に、基準信号の再取得を行って、基準位置を更新しても良い。ただしこの場合には、基準位置の更新の前後において、基準位置と初期設定された撮像範囲との位置関係が変わってしまう。そこで基準位置を更新した場合には、ずれ量と移動量との対応関係を変更する。

なお、横隔膜の移動に同期して心臓の位置が変化するが、横隔膜の移動量と心臓位置の変化量とは必ずしも一致しない。従って、移動量は、ずれ量に係数を乗じて求められる。すなわち、基準位置が変更されていない初期状態における移動量は例えば、求められたずれ量に予め定められた係数を乗じることによって求められる。しかし、基準位置を変更した後には、最新の基準位置の初期の基準位置からの移動量を求められたずれ量に加算して求まる値に予め定められた係数を乗じることによって求められる。

ちなみにここでの係数は、呼吸レベルに応じて変更しても良い。具体的には、呼吸レベルが中程度である場合に比べて、呼吸レベルが高い場合および低い場合には、周囲の臓器の影響により心臓の位置の変化量が小さくなるので、このような関係を考慮して呼吸レベルに応じて係数を変更するのである。

(2) 心臓などの一部の撮像対象部位は、呼吸レベルに応じて位置が変化するのみならず、その形状も変化する。例えば心臓は、横隔膜がより下方に位置するほど大きくなる。このため、許容範囲の変更前後では、それぞれ異なる形状の撮像対象部位に関するデータ収集が行われることになる。これは、撮像対象部位の形状の変化率が小さい場合や、画質を重視しない場合には何ら対策しなくても良い。しかしながら撮像対象部位の形状の変化率が大きい場合や、画質を重視する場合には、対策を講じることが望ましい。

この対策の１つは、各データが収集された際の許容範囲のずれ量に応じた比率で、各データに拡大・縮小、あるいはアフィン変換などを施したのちに、これら処理後のデータに基づいて画像を再構成する。拡大・縮小、あるいはアフィン変換などは、例えば再構成部１０ｃまたは主制御部１０ｇで行うことができる。

(3) 呼吸変動の状態が途中で早くなった場合等にも対応できるように、平均ピーク値を求めるために参照する呼吸レベルの数Ｎは、呼吸変動の程度に応じて変化させても良い。すなわち、平均ピーク値を求めるために参照する呼吸レベルの数を、例えば図１２に示すような呼吸変動が小さいときをＮ１、例えば図１３に示すような呼吸変動が大きいときをＮ２と表すならば、Ｎ１＞Ｎ２とする。これを実現するためには、主制御部１０ｇは呼吸変動の程度を表す指標値を求める。そしてこの指標値とあらかじめ定めた閾値との比較により、Ｎ１およびＮ２のいずれかを採用することとする。Ｎ１、Ｎ２および閾値は、ＭＲＩ装置１００の設計者または使用者によって任意に定められて良い。呼吸変動は具体的には、呼吸の深さの変化、呼吸の平均レベルの変化、あるいは呼吸数の変化などが含まれる。呼吸の深さの変化の指標値としては、例えば予め定められた期間に検出される呼吸レベルの分散を用いることができる。呼吸の平均レベルの変化の指標値としては、例えば予め定められた２つの期間のそれぞれにおける呼吸レベルの平均値または分散の差分値を用いることができる。呼吸数の変化の指標値としては、例えば単位時間内に検出されるピークの数を用いることができる。もちろん、平均ピーク値を求めるために参照する呼吸レベルの数の候補をＭ個（Ｍは３以上の整数）と、閾値をＭ−１個定めておき、平均ピーク値を求めるために参照する呼吸レベルの数を３段階以上に変更することも可能である。あるいは、指標値に応じてＮの値を決定する式に基づいてＮの値を求めるようにしても良い。

（第２の実施形態）
第２の実施形態において主制御部１０ｇは、次のような複数の機能を備える。なおこれら複数の機能は、主制御部１０ｇが備えるプロセッサにプログラムを実行させることによって実現できる。

上記の機能の１つは、モニタ用ＮＭＲ信号をデータ収集部１０ｂに取得させるように関係各部を制御する。上記の機能の１つは、データ収集部１０ｂにより取得されたモニタ用ＮＭＲ信号に基づいて被検体２００の呼吸レベルを検出する。上記の機能の１つは、再構成用ＮＭＲ信号を、検出された呼吸レベルが許容範囲内であるときにデータ収集部１０ｂに収集させるように関係各部を制御する。上記の機能の１つは、モニタ用ＮＭＲ信号に基づいて被検体２００の横隔膜の位置を検出する。上記の機能の１つは、上記の検出した横隔膜の位置の基準位置からのずれ量を測定する。上記の機能の１つは、再構成用ＮＭＲ信号を収集する範囲を、上記の測定したずれ量に応じた移動量だけ移動させるように関係各部を制御する。上記の機能の１つは、上記の検出された呼吸変動に基づいて許容範囲の幅を変更する。

次に第２の実施形態のＭＲＩ装置１００の動作について説明する。

第２の実施形態における動作は、多くの点で第１の実施形態と同様である。そして第２の実施形態における動作が第１の実施形態と異なるのは、許容範囲の変更法である。

第１の実施形態にて説明したような撮像を行うのと並行して主制御部１０ｇは、図３に示すような処理を行うのに代えて、呼吸変動の程度を表す指標を求める。この指標としては、予め定められた期間に検出される呼吸レベルの分散や、予め定められた２つの期間のそれぞれにおける呼吸レベルの平均値または分散の差分値などを用いることができる。

そして主制御部１０ｇは、求めた指標の大きさに応じて許容範囲の幅を変化させる。具体的には、図１４および図１５に示すように、呼吸変動が小さいときの許容範囲に比べて呼吸変動が大きいときの許容範囲の幅を大きくする。

この第２の実施形態によれば、呼吸変動が小さいときには撮像範囲の調整精度を高めつつ、呼吸変動が大きくなったときにもデータ収集を継続することが可能となる。

この第２の実施形態は、画質よりも検査効率を重視する場合に有用である。

（第３の実施形態）
第３の実施形態において主制御部１０ｇは、次のような複数の機能を備える。なおこれら複数の機能は、主制御部１０ｇが備えるプロセッサにプログラムを実行させることによって実現できる。

次に第３の実施形態のＭＲＩ装置１００の動作について説明する。

第３の実施形態における動作は、多くの点で第１および第２の実施形態と同様である。そして第３の実施形態における動作が第１および第２の実施形態と異なるのは、許容範囲の変更法である。

第３の実施形態において主制御部１０ｇは、求めた指標の大きさに応じて許容範囲の幅を変化させる。具体的には、図１６および図１７に示すように、呼吸変動が小さいときの許容範囲に比べて呼吸変動が大きいときの許容範囲の幅を小さくする。

この第３の実施形態によれば、呼吸変動が大きくなったときに、呼吸レベルが大幅に異なる状態のそれぞれでのデータ収集が行われることを防ぐことができる。

この第３の実施形態は、検査効率よりも画質を重視する場合に有用である。

（第４の実施形態）
第４の実施形態において主制御部１０ｇは、次のような複数の機能を備える。なおこれら複数の機能は、主制御部１０ｇが備えるプロセッサにプログラムを実行させることによって実現できる。

上記の機能の１つは、モニタ用ＮＭＲ信号をデータ収集部１０ｂに取得させるように関係各部を制御する。上記の機能の１つは、データ収集部１０ｂにより取得されたモニタ用ＮＭＲ信号に基づいて被検体２００の呼吸レベルを検出する。上記の機能の１つは、再構成用ＮＭＲ信号を、検出された呼吸レベルの変化速度が所定以下であるときにデータ収集部１０ｂに収集させるように関係各部を制御する。

次に第４の実施形態のＭＲＩ装置１００の動作について説明する。

第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に例えば図２に示すシーケンスが適用される。

そして主制御部１０ｇは、ＭＰＰが取得される毎に、図１８に示す処理を実行する。

ステップＳｂ１において主制御部１０ｇは、横隔膜の速度を計測する。具体的には、まず新たに取得されたＭＰＰに基づいて現在の呼吸レベルを検出する。そして主制御部１０ｇは、ここで検出した呼吸レベルの過去に検出した呼吸レベルからの変化の様子に基づいて現在の横隔膜の速度を計測する。具体的には、連続して検出された２つの呼吸レベルをＬ_i，Ｌ_i+1と表し、かつこれら２つの呼吸レベルＬ_i，Ｌ_i+1が検出されたタイミングの時間差をΔｔと表す場合、横隔膜の速度Ｖは次式により算出できる。

Ｖ＝（Ｌ_i+1−Ｌ_i）／Δｔ
なお、図２に示すシーケンスを採用している場合には、Δｔは心電図におけるＲ−Ｒ間隔に相当する。

ステップＳｂ２において主制御部１０ｇは、ステップＳｂ１で計測した速度が規定速度以下であるか否かを確認する。規定速度は、横隔膜の最大速度よりも十分小さな任意な値で予め定められる。

横隔膜速度が規定速度以下であったならば、主制御部１０ｇはステップＳｂ２からステップＳｂ３へ進む。そしてステップＳｂ３において主制御部１０ｇは、再構成用ＮＭＲ信号をデータ収集部１０ｂに収集させるように関係各部を制御する。

しかしながら、横隔膜速度が規定速度以下ではなかったならば、主制御部１０ｇは再構成用ＮＭＲ信号の収集を行うことなく図１８の処理を終了する。

かくして、ＭＰＰから求まる現在の横隔膜速度が十分に小さい場合にのみ、その直後のデータ収集期間におけるデータ収集が行われることになる。ここで横隔膜の速度は、呼吸レベルがピークとなるときに０になる。従って、呼吸レベルがピーク近辺にあるときにのみデータ収集が行われることになる。このような動作は、図１９に示すように呼吸レベルの変化に応じて閾値ＳＬが変更されつつ、この閾値ＳＬを呼吸レベルが上回る場合にのみデータ収集が行われるのと等価である。

このように第４の実施形態によれば、呼吸レベルが変化しても撮像を継続することが可能である。

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。

呼吸レベルの検出は、別手段により行っても良い。例えば、呼吸同期センサや呼気量計などを用いることができる。ただし呼吸同期センサは、被検体２００の腹部に取り付けられ、当該腹部の物理的な動きに基づいて呼吸レベルを検出するものである。

第１の実施形態におけるステップＳａ３では、許容範囲とは異なる範囲を定めておき、この範囲内に平均ピーク値が入っているか否かを確認しても良い。

第１の実施形態におけるステップＳａ３は省略しても良い。すなわち、新たに求められた平均ピーク値がどのような値であろうとも、当該平均ピーク値に基づいて許容範囲を設定し直しても良い。

第１乃至第３の実施形態では、許容範囲が変更された様子を被検体２００が認識可能とする画像を表示システム１２に表示させても良い。このようにすれば、被検体２００は変更されたのちの許容範囲に呼吸レベルのピークを合わせるように呼吸を調整することが可能となる。なお、このような表示を行わないのであれば、映像伝送システム１１および表示システム１２は設けなくても良い。

第２または第３の実施形態は、第１の実施形態と組み合わせて実施することが可能である。

第２および第３の実施形態をユーザの希望に応じて選択的に実施すれば、検査効率重視の動作と画質重視の動作とをユーザニーズに応じて使い分けることができて便利となる。

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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１乃至第４の実施形態に係る磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ装置）１００の構成を示す図。ＲＭＣ法を利用したＷＨＭＲＣＡのシーケンスの一例を示す図。第１の実施形態における主制御部１０ｇの処理手順を示す図。平均ピーク値を求めるために参照する呼吸レベルの変化の一例を示す図。図４に示すように実際に検出された呼吸レベルのうちからピーク値を検出した様子を示す図。図４に示すように実際に検出された呼吸レベルに基づいて補間によってピーク値を検出した様子を示す図。ＷＨＭＲＣＡを行う場合のシーケンスの変形例を示す図。新たな許容範囲を決定する様子の一例を示す図。新たな許容範囲を決定する様子の別の一例を示す図。許容範囲が変更される様子の一例を示す図。撮像範囲の調整のために参照されるずれ量を求める様子を示す図。呼吸変動が小さいときの呼吸レベルの変化の一例を示す図。呼吸変動が大きいときの呼吸レベルの変化の一例を示す図。第２の実施形態での呼吸変動が小さいときにおける許容範囲の設定例を示す図。第２の実施形態での呼吸変動が大きいときにおける許容範囲の設定例を示す図。第３の実施形態での呼吸変動が小さいときにおける許容範囲の設定例を示す図。第３の実施形態での呼吸変動が大きいときにおける許容範囲の設定例を示す図。第４の実施形態における主制御部１０ｇの処理手順を示す図。第４の実施形態の効果を説明する図。呼吸レベルを検出するためのＮＭＲ信号を収集する領域を示す図。モニタ信号の一例を示す図。モニタ信号のピークが許容範囲外へとずれていく様子の一例を示す図。

符号の説明

１…静磁場磁石、２…傾斜磁場コイルユニット、３…傾斜磁場電源、４…寝台、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、１０ａ…インタフェース部、１０ｂ…データ収集部、１０ｄ…記憶部、１０…計算機システム、１０ｃ…再構成部、１０ｇ…主制御部、１０ｆ…入力部、１０ｅ…表示部、１１…映像伝送システム、１２…表示システム、１００…磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ装置）、２００…被検体。

Claims

被検体に一様な静磁場を印加するとともに、高周波磁場および傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに従って前記被検体に印加して前記被検体からの磁気共鳴信号を収集する収集手段と、
前記収集手段により収集された前記磁気共鳴信号に基づいて前記被検体を映像化する映像化手段と、
前記被検体の呼吸レベルを繰り返し検出する検出手段と、
検出された前記呼吸レベルが許容範囲内である状態で前記収集手段により収集された映像化用の前記磁気共鳴信号に基づいて前記被検体を映像化するように前記映像化手段を制御する制御手段と、
前記検出手段により検出されたＮ個の呼吸レベルに基づいて前記呼吸レベルのピーク値の平均値を求めるとともに、当該平均値に基づいて許容範囲を変更する変更手段と、
前記被検体の呼吸状態の変動の指標値を求める手段と、
求められた前記指標値に基づいて前記Ｎの値を変更する手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴映像装置。
前記変更手段は、前記許容範囲の中心レベルをシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴映像装置。
前記変更手段は、前記許容範囲の幅を変化させることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴映像装置。
前記指標値は、予め定められた期間に検出される前記呼吸レベルの分散、予め定められた２つの期間のそれぞれにおける前記呼吸レベルの平均値または分散の差分値、あるいは単位時間内に検出される前記呼吸レベルに含まれるピークの数のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴映像装置。
前記制御手段は、前記被検体が息止めしている期間内で、かつ検出された前記呼吸レベルが許容範囲内である状態で前記収集手段により収集された映像化用の前記磁気共鳴信号に基づいて前記被検体を映像化するように前記映像化手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴映像装置。
前記制御手段は、前記被検体が息止めしている期間であるか自然呼吸している期間であるかに拘わらず、検出された前記呼吸レベルが許容範囲内である状態で前記収集手段により収集された映像化用の前記磁気共鳴信号に基づいて前記被検体を映像化するように前記映像化手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴映像装置。