JP5922399B2 - 磁気共鳴装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、被検体の血液が流れている部位を撮影する磁気共鳴装置およびプログラムに関する。

従来より、心電信号や脈波信号を用いて血流を撮影する方法が知られている。

特開２０１１−０１０９０１号公報

心電信号や脈波信号を用いて血流を撮影する場合、心電信号や脈波信号のピークからシーケンスを実行するまでの遅延時間を設定している。例えば、脈波信号を用いて、血流が遅い間（心拡張期）にデータを収集したい場合、脈波のピークからシーケンスを実行するまでの遅延時間を、３００ｍｓ〜４００ｍｓの間で経験的に設定する方法がある。しかし、この方法では、設定された遅延時間によっては、血流が遅い間にデータを収集することができない場合があるので、画質が劣化することがある。そこで、画質の劣化ができるだけ生じないような遅延時間を設定する必要がある。

本発明の第１の態様は、被検体の心拍情報又は脈波情報を含む生体信号を検出するセンサと、
前記被検体の血液の流速の情報を含む血流信号を取得するためのナビゲータシーケンスと、前記被検体の血管を含む撮影部位の画像データを取得するためのイメージングシーケンスとを実行するスキャン手段と、
前記ナビゲータシーケンスにより取得された血流信号のピークから前記イメージングシーケンスを実行するまでの第１の遅延時間を算出し、前記第１の遅延時間に基づいて、前記生体信号のピークから前記イメージングシーケンスを実行するまでの第２の遅延時間を算出する遅延時間算出手段とを有する、磁気共鳴装置である。

本発明の第２の態様は、被検体の心拍情報又は脈波情報を含む生体信号を検出するとともに、前記被検体の血液の流速の情報を含む血流信号を取得するためのナビゲータシーケンスと、前記被検体の血液が流れている撮影部位の画像データを取得するためのイメージングシーケンスとを実行する磁気共鳴装置のプログラムであって、
前記ナビゲータシーケンスにより取得された血流信号のピークから前記イメージングシーケンスを実行するまでの第１の遅延時間を算出し、前記第１の遅延時間に基づいて、前記生体信号のピークから前記イメージングシーケンスを実行するまでの第２の遅延時間を算出する遅延時間算出処理を計算機に実行させるためのプログラムである。

血流信号のピークからイメージングシーケンスを実行するまでの第２の遅延時間を設定し、第２の遅延時間に基づいて、本スキャンにおいて生体信号のピークからイメージングシーケンスを実行するまでの第１の遅延時間を設定している。したがって、血液の流速の情報を考慮して第１の遅延時間が設定されるので、画質の劣化を低減することができる。

本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。 本形態で実行されるスキャンの説明図である。 撮影部位Ｒ_ｉｍの概略図である。 図２に示すスキャンを実行するときのフローを示す図である。 ローカライザ画像データＬＯの一例を示す図である。 撮影部位Ｒ_ｉｍの一例を示す図である。 ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖの一例を示す図である。 プリスキャンＢの説明図である。 ナビゲータシーケンスＮＡＶの一例を示す図である。 ステップＳＴ５の各ステップの説明図である。 ＴＤ_ｑ≦Δｔの場合の一例を示す図である。 血液の流速が速いときにイメージングシーケンスＩＳを実行するときの脈波信号用の遅延時間の一例を示す図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。
磁気共鳴装置（以下、「ＭＲ装置」と呼ぶ。ＭＲ：Magnetic Resonance）１００は、マグネット２、テーブル３、受信コイル４などを有している。

マグネット２は、被検体１３が収容されるボア２１、超伝導コイル２２、勾配コイル２３、ＲＦコイル２４などを有している。超伝導コイル２２は静磁場を印加し、勾配コイル２３は勾配磁場を印加し、ＲＦコイル２４はＲＦパルスを送信する。尚、超伝導コイル２２の代わりに、永久磁石を用いてもよい。

テーブル３は、被検体１３を支持するためのクレードル３ａを有している。クレードル３ａがボア２１に移動することによって、被検体１３がボアに搬入される。

受信コイル４は被検体１３の腹部に取り付けられている。
脈波センサ５は被検体１３の指に取り付けられている。脈波センサ５は、被検体１３の脈波を検出する。

ＭＲ装置１００は、更に、シーケンサ６、送信器７、勾配磁場電源８、受信器９、制御部１０、操作部１１、および表示部１２などを有している。

シーケンサ６は、制御部１０の制御を受けて、パルスシーケンスを実行するための情報を送信器７および勾配磁場電源８に送る。

送信器７は、ＲＦコイル２４に信号を供給する。
勾配磁場電源８は、勾配コイル２３に信号を供給する。

受信器９は、受信コイル４で受信された磁気共鳴信号を信号処理し、制御部１０に出力する。

制御部１０は、シーケンサ６および表示部１２に必要な情報を伝送したり、受信器９から受け取ったデータに基づいて画像を再構成するなど、ＭＲ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲ装置１００の各部の動作を制御する。制御部１０は、例えばコンピュータ（computer）によって構成される。制御部１０は、設定手段１０１および遅延時間算出手段１０２などを有している。

設定手段１０１は、撮影部位およびナビゲータ領域を設定する。
遅延時間算出手段１０２は、イメージングシーケンスを実行するときの遅延時間を算出する。

制御部１０は、設定手段１０１および遅延時間算出手段１０２を構成する一例であり、所定のプログラムを実行することにより、これらの手段として機能する。

操作部１１は、オペレータにより操作され、種々の情報を制御部１０に入力する。表示部１２は種々の情報を表示する。
ＭＲ装置１００は、上記のように構成されている。

図２は、本形態で実行されるスキャンの説明図、図３は、撮影部位Ｒ_ｉｍの概略図である。
本形態では、ローカライザスキャンＡ、プリスキャンＢ、および本スキャンＣが実行される。

本スキャンＣは、撮影部位Ｒ_ｉｍの画像データを取得するためのイメージングシーケンスＩＳを有している。

本スキャンＣが実行されている間、脈波センサ５によって脈波信号ＰＳが取得される。脈波信号ＰＳの脈波ピークｐから遅延時間ＴＤ_ｐが経過した時点で、イメージングシーケンスＩＳが実行される。遅延時間ＴＤ_ｐは、血流が遅いときにイメージングシーケンスＩＳが実行されるように設定されている。本形態では、遅延時間ＴＤ_ｐは、ローカライザスキャンＡおよびプリスキャンＢにより得られたデータに基づいて設定されている。以下に、遅延時間ＴＤ_ｐの設定方法について、図４を参照しながら説明する。

図４は、図２に示すスキャンを実行するときのフローを示す図である。
ステップＳＴ１では、ローカライザスキャンＡを実行する。ローカライザスキャンＡでは、本スキャンＣを実行するときの撮影部位Ｒ_ｉｍを設定するときに使用されるローカライザ画像データを取得する。図５に、ローカライザ画像データＬＯの一例を示す。ローカライザスキャンＡを実行した後、ステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、本スキャンＣを実行するときの撮影部位Ｒ_ｉｍを設定する。オペレータは、表示部１２にローカライザ画像データＬＯを表示させ、ローカライザ画像データＬＯに基づいて、撮影部位Ｒ_ｉｍを設定する。図６に、設定された撮影部位Ｒ_ｉｍを概略的に示す。オペレータは、操作部１１を操作して、撮影部位Ｒ_ｉｍを設定するための情報（例えば、スライス枚数、スライス位置、スライス厚など）を入力する。設定手段１０１（図１参照）は、操作部１１から入力された情報に基づいて、撮影部位Ｒ_ｉｍを設定する。撮影部位Ｒ_ｉｍを設定した後、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、オペレータは、ローカライザ画像データＬＯに、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを設定する。図７に、設定されたナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖの一例を示す。ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖは、プリスキャンＢのときに励起される領域であり、撮影部位Ｒ_ｉｍ内の血管を含むように設定される。オペレータは、操作部１１を操作して、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを設定するための情報を入力する。設定手段１０１は、操作部１１から入力された情報に基づいて、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを設定する。ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを設定した後、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、プリスキャンＢが実行される。
図８は、プリスキャンＢの説明図である。

プリスキャンＢでは、ナビゲータシーケンスＮＡＶが繰り返し実行される。図９に、ナビゲータシーケンスＮＡＶの一例を示す。ナビゲータシーケンスＮＡＶは、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを流れる血液の流速の情報を含む血流信号を取得するためのシーケンスである。図８には、ナビゲータシーケンスＮＡＶを実行することにより取得された血流信号ＳＢの一例が概略的に示されている。

ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖではナビゲータシーケンスＮＡＶが繰り返し実行されるので、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを流れる血液の流速が遅い場合、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖ内の血液の縦磁化は、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖから流出するまでの間にかなり小さくなる。この場合、ナビゲータシーケンスＮＡＶにより得られるエコー信号は低信号になるので、血流信号ＳＢは小さい値になる（時点ｔ_ｓ参照）。

一方、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを流れる血液の流速が速い場合、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを流れる血液は、縦磁化が十分に小さくなる前に、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖの外側に流出する。したがって、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを流れる血液は、ある程度大きい縦磁化を保持している。この場合、ナビゲータシーケンスＮＡＶにより得られるエコー信号は高信号になるので、血流信号ＳＢは大きい値になる（時点ｔ_ｆ参照）。

したがって、プリスキャンＢを実行することによって、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを流れる血液の流速の情報を含む血流信号ＳＢを得ることができる。

尚、プリスキャンＢが実行されている間、脈波センサ５によって脈波信号ＰＳも取得される。プリスキャンＢを実行した後、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、ステップＳＴ４で得られた血流信号ＳＢと脈波信号ＰＳとに基づいて、本スキャンＣにおいてイメージングシーケンスＩＳを実行するときの遅延時間ＴＤ_ｐ（図２参照）を設定する。以下に、ステップＳＴ５の各ステップ５１〜ＳＴ５５について説明する。

図１０は、ステップＳＴ５の各ステップの説明図である。
本形態では、血流が遅いときにイメージングシーケンスＩＳを実行する必要がある。そこで、ステップＳＴ５１では、先ず、血流信号ＳＢのピーク間隔の間で、血流が最も遅くなる時点ｔ_ｓを算出する。そして、血流が最も遅くなる時点ｔ_ｓを基準にして、血流信号ＳＢ上に、イメージングシーケンスＩＳを位置決めする。ここでは、算出した時点ｔ_ｓが、イメージングシーケンスＩＳの中心時点ｔ_ｃに一致するように、イメージングシーケンスＩＳを位置決めする。次に、遅延時間算出手段１０２（図１参照）が、血流信号ＳＢの血流ピークｑからイメージングシーケンスＩＳが実行されるまでの血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑを算出する。

このようにして、血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑが算出される。しかし、本スキャンＣの遅延時間ＴＤ_ｐは、図２に示すように、脈波ピークｐからの遅延時間である。したがって、血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑを、そのまま本スキャンＣの遅延時間ＴＤ_ｐとして採用することはできない。そこで、血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑを算出した後、脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐを算出する。脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐを算出するために、ステップＳＴ５２〜ステップＳＴ５５に進む。

ステップＳＴ５２では、遅延時間算出手段１０２は、血流ピークｑと、血流ピークｑの直後に発生する脈波ピークｐとの時間差Δｔを算出する。時間差Δｔを算出した後、ステップＳＴ５３に進む。

ステップＳＴ５３では、遅延時間算出手段１０２が、血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑと、時間差Δｔとを比較する。そして、ＴＤ_ｑ＞Δｔの場合、ステップＳＴ５４に進み、ＴＤ_ｑ≦Δｔの場合、ステップＳＴ５５に進む。図１０では、ＴＤ_ｑ＞Δｔであるので、ステップＳＴ５４に進む。

ステップＳＴ５４では、脈波ピークｐからイメージングシーケンスＩＳを開始するまでの脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐを算出する。脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐは、以下の式で算出される。
ＴＤ_ｐ＝ＴＤ_ｑ−Δｔ ・・・（１）

血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑはステップＳＴ５１で設定されており、時間差Δｔは、ステップＳＴ５２で算出されている。したがって、血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑおよび時間差Δｔを式（１）に代入することにより、脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐを算出することができる。

脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐを算出した後、ステップＳＴ６に進む。
ステップＳＴ６では、本スキャンＣを実行する。本スキャンＣでは、図２に示すように、脈波信号ＰＳの脈波ピークｐから、ステップＳＴ５４で算出した脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐが経過した時点で、イメージングシーケンスＩＳを開始する。そして、画像再構成に必要なデータを収集したら、フローを終了する。

本形態では、本スキャンＣの前に、血流信号ＳＢを取得するためのプリスキャンＢを実行し（図８参照）、血流信号ＳＢの時間変化に基づいて、血流が遅くなる時点ｔ_ｓを検出する（図１０参照）。次に、検出した時点ｔ_ｓに基づいて、血流が遅いときにイメージングシーケンスＩＳが実行されるように、イメージングシーケンスＩＳを設定し、血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑを算出する。そして、血流ピークｑと脈波ピークｐとの時間差Δｔを求め、血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑと時間差Δｔとに基づいて、脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐを算出している。したがって、本スキャンＣでは、血液の流速が遅くなるときのタイミングに合わせてイメージングシーケンスＩＳを実行することができるので、画質を向上させることができる。

尚、上記の例では、ステップＳＴ５３において、ＴＤ_ｑ＞Δｔの場合について説明した。次に、ＴＤ_ｑ≦Δｔの場合について説明する。

図１１は、ＴＤ_ｑ≦Δｔの場合の一例を示す図である。
図１１では、ＴＤ_ｑ≦Δｔであるので、ステップＳＴ５５に進む。

ステップＳＴ５５では、脈波ピークｐのひとつ前の脈波ピークｐ′からイメージングシーケンスＩＳを開始するまでの脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐを算出する。脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐは、以下の式で算出される。
ＴＤ_ｐ＝ＴＤ_ｑ＋（Ｇ−Δｔ） ・・・（２）
ここで、Ｇ：脈波信号ＰＳのピーク間隔

血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑはステップＳＴ５１で設定されており、時間差Δｔは、ステップＳＴ５２で算出されている。また、脈波信号ＰＳのピーク間隔Ｇは、脈波信号ＰＳから求めることができる。したがって、血流信号用の遅延時間ＴＤ_ｑ、時間差Δｔ、および脈波信号ＰＳのピーク間隔Ｇを式（２）に代入することにより、脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐを算出することができる。

脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐを算出した後、ステップＳＴ６に進む。
ステップＳＴ６では、本スキャンＣを実行する。本スキャンＣでは、図２に示すように、脈波信号ＰＳの脈波ピークｐから、ステップＳＴ５５で算出した脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐが経過した時点で、イメージングシーケンスＩＳを開始する。そして、画像再構成に必要なデータを収集したら、フローを終了する。

ＴＤ_ｑ≦Δｔの場合、式（２）を用いて遅延時間ＴＤ_ｐを算出することにより、血液の流速が遅くなるときのタイミングに合わせてイメージングシーケンスＩＳを実行することができるので、画質を向上させることができる。

尚、上記の例では、血液の流速が遅くなるときのタイミングに合わせてイメージングシーケンスＩＳが実行されるように、脈波信号用の遅延時間ＴＤ_ｐを設定する例について説明されている。しかし、イメージングシーケンスは、任意の流速のときに実行することができる。例えば、撮影方法によっては、血液の流速が速い間にイメージングシーケンスＩＳを実行したい場合がある。図１２に、血液の流速が速いときにイメージングシーケンスＩＳが実行されるように、脈波信号用の遅延時間を設定する例を示す。図１２の場合は、ＴＤ_ｑ＞Δｔであるので、式（１）を用いて遅延時間が算出される。したがって、所望の流速のときにイメージングシーケンスＩＳを実行することができるので、画質を向上させることができる。

本形態では、撮影部位Ｒ_ｉｍおよびナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖは、図７に示すように設定されている。しかし、撮影部位Ｒ_ｉｍおよびナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖは、図７に示す位置に限定されることはない。

また、本形態では、撮影部位Ｒ_ｉｍの内側にナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを設定している。しかし、画質を十分に向上させることができるのであれば、撮影部位Ｒ_ｉｍの外側にナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを設定してもよい。例えば、撮影部位Ｒ_ｉｍの外側を流れる血液であっても、撮影部位Ｒ_ｉｍ内を流れる血液と似たような血流信号を得ることができるのであれば、十分な精度で遅延時間を算出することができるので、撮影部位Ｒ_ｉｍの外側にナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖを設定してもよい。

尚、上記の形態では、脈波センサにより検出された脈波信号に同期して本スキャンＣを実行する例について説明されているが、本発明は、心拍情報を含む心拍信号（例えば、心電信号）に同期して本スキャンＣを実行する場合にも適用することができる。この場合は、上記の説明において、「血流信号」を「心拍信号」に読み替え、「血流ピーク」を「心拍信号のピーク」に読み替えることにより、心拍信号を用いた場合の遅延時間を算出することができる。

２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
４ 受信コイル
５ 脈波センサ
６ シーケンサ
７ 送信器
８ 勾配磁場電源
９ 受信器
１０ 制御部
１１ 操作部
１２ 表示部
１３ 被検体
２１ ボア
２２ 超伝導コイル
２３ 勾配コイル
２４ ＲＦコイル
１００ ＭＲ装置
１０１ 設定手段
１０２ 遅延時間算出手段

Claims (9)

1. 被検体の心拍情報又は脈波情報を含む生体信号を検出するセンサと、
   前記被検体の血液が流れる部分を含む領域から、前記血液の縦磁化の大きさを反映したエコー信号を得るためのナビゲータシーケンスと、前記被検体の血液が流れる部分を含む撮影部位の画像データを得るためのイメージングシーケンスとを実行するスキャン手段とを有し、
   前記エコー信号に基づいて、前記領域を流れる血液の流速の情報を含む血流信号を求める磁気共鳴装置であって、
   前記血流信号のピークから前記イメージングシーケンスを実行するまでの第１の遅延時間を算出し、前記第１の遅延時間に基づいて、前記生体信号のピークから前記イメージングシーケンスを実行するまでの第２の遅延時間を算出する遅延時間算出手段を有する、磁気共鳴装置。
2. 前記遅延時間算出手段は、
   前記血流信号のピークと前記生体信号のピークとの時間差を算出し、前記第１の遅延時間と前記時間差とに基づいて、前記第２の遅延時間を算出する、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
3. 前記遅延時間算出手段は、
   前記第１の遅延時間が前記時間差よりも大きい場合、前記第１の遅延時間から前記時間差を減算することにより、前記第２の遅延時間を算出し、
   前記第１の遅延時間が前記時間差以下の場合、前記生体信号のピーク間隔から前記時間差を減算し、減算値に前記第１の遅延時間を加算することにより、前記第２の遅延時間を算出する、請求項２に記載の磁気共鳴装置。
4. 前記撮影部位を設定する設定手段を有する、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
5. 前記スキャン手段は、
   前記撮影部位を設定するときに使用されるローカライザ画像データを取得するためのローカライザスキャンを実行する、請求項４に記載の磁気共鳴装置。
6. 前記設定手段は、
   前記ローカライザ画像データに基づいて前記領域を設定する、請求項５に記載の磁気共鳴装置。
7. 前記領域は、前記撮影部位内の血液が流れる部分を含んでいる、請求項６に記載の磁気共鳴装置。
8. 前記生体信号は、心拍信号又は脈波信号である、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
9. 被検体の心拍情報又は脈波情報を含む生体信号を検出するセンサと、前記被検体の血液が流れる部分を含む領域から、前記血液の縦磁化の大きさを反映したエコー信号を得るためのナビゲータシーケンスと、前記被検体の血液が流れる部分を含む撮影部位の画像データを得るためのイメージングシーケンスとを実行するスキャン手段とを有し、前記エコー信号に基づいて、前記領域を流れる血液の流速の情報を含む血流信号を求める磁気共鳴装置のプログラムであって、
   前記血流信号のピークから前記イメージングシーケンスを実行するまでの第１の遅延時間を算出し、前記第１の遅延時間に基づいて、前記生体信号のピークから前記イメージングシーケンスを実行するまでの第２の遅延時間を算出する遅延時間算出処理を計算機に実行させるためのプログラム。