JP6151697B2 - 磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検者中の水素や燐等からの核磁気共鳴(以下、「NMR」という)信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する磁気共鳴イメージング(MRI)装置に関し、特に検査対象の体動を考慮して撮像を行うMRI装置に関する。

MRI装置を用いた検査では、しばしば呼吸動に起因するアーチファクトが問題となる。最も簡便な対応方法として息止め撮像があり、広く臨床に用いられている。しかし、息止め撮像は、息止めが困難な被検者には適用できないことや、1回の撮像時間が息止め可能な時間(長くて15秒程度)に制限されるといった制約がある。

息止めをせずに呼吸動アーチファクトを抑制する方法として、外部モニターを用いた方法がある(特許文献1)。これは、腹壁の呼吸動を圧力センサーなどでモニターし、特定の呼吸時相でのみデータ取得することで、アーチファクトの発生を抑制する手法である。この手法は、被検者にセンサーを取りつけるため、撮像中でも常に呼吸状態をモニターできるといったメリットがある。

また、息止めをせずに呼吸動アーチファクトを抑制する別の方法として、ナビゲーターエコー法がある(特許文献2)。ナビゲーターエコー法とは、画像データ取得とは別に呼吸動をモニターするための付加的なエコーを取得し、同エコーから得られる呼吸動情報を用いてゲーティングや位置補正を行う手法である。外部モニターを用いる手法に比べ、任意の部位の位置変化(例えば横隔膜のH-F方向の動き)などをモニターできるため汎用性が高い。

特開2008-148806号公報 特開2008-154887号公報

外部モニターを用いた方法では、呼吸動のうち特定方向の動き(一般的に腹壁の上下動)しかモニターできないなど汎用性が低いといったデメリットがある。例えば、呼吸動には上下動のみならず頭-足方向(以下、H-F方向と略す)の動きも含まれるが、腹壁に固定した圧力センサーでは、このH-F方向の動きにスライス位置を追従させて撮像することはできない。

ナビゲーターエコー法では、本撮像とは別に、ナビゲーターエコーを取得するためのシーケンス実行時間が必要となるため、計測にデッドタイムが生じる。例えば、心臓のシネ撮像のように全心周期で画像取得する場合、ナビゲーターシーケンス実行部分の心時相で画像取得できない。

そこで、本発明は、呼吸動等の体動の種々の方向の位置変化に対応できること、及び、体動情報の取得による撮像時間の延長や計測にデッドタイムの発生を防止することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の磁気共鳴イメージング装置は少なくとも2つの体動モニターからの体動情報を利用する。さらに、複数の体動モニターからの体動情報を関連付けた関連付け情報を持ち、この関連付け情報と撮像中いずれかの体動モニターからの体動情報とを用いて撮像を制御する。撮像の制御は、NMR信号を取得するタイミングを制御するゲーティング、NMR信号を取得するスライス位置の補正のいずれでもよい。

本発明によれば、複数の体動モニターからの情報を利用することにより、異なる方向の位置変化についても対応することができる。また複数の体動情報の関連付け情報を用いることにより、一つの体動モニターからの体動情報を用いて、他の体動モニターによる体動情報を推定することができ、これにより複数の体動モニターを用いた場合と同様に、異なる方向の位置変化に対応することができる。またこれにより撮像中のナビゲーターシーケンスを不要とすることができ、体動情報の取得による撮像時間の延長や計測にデッドタイムの発生を防止できる。

(a)は本発明が適用されるMRI装置の全体構成を示すブロック図、(b)は制御部の機能ブロック図 第一実施形態のMRI装置の動作を示すフローチャート 第一実施形態のプリスキャン部分のフローチャート 第一実施形態のMRI装置が備えるプリスキャンのナビゲーターシーケンスの一例を示す図 (a)、(b)は、ナビゲーターシーケンスで検出する変位と圧力センサーで検出する変位を説明する図、(c)は変位の関連付けを説明する図 (a)、(b)は、それぞれ、関連付け情報(フィッティング関数)の一例を示す図 (a)はフィッティング関数を用いたスライス補正を説明する図、(b)はフィッティング関数を用いたゲーティングを説明する図 第一実施形態の効果を説明する図 第二実施形態のMRI装置の動作を示すフローチャート 異なる時に体動モニターが計測した変位の例を示す図 第三実施形態における撮像スライス位置補正量を説明する図 第四実施形態において複数の領域で変位を計測する例を示す図で、(a)はCOR面、(b)はAx(アキシャル)面、(c)は複数領域の変位と外部モニターで検出した変位との関係を示す図 図12の(c)で得られた各変位の関連付け情報(フィッティング関数)を示す図

最初に本発明のMRI装置の概要を説明する。MRI装置は、静磁場磁石、傾斜磁場発生部、高周波磁場送信部及び核磁気共鳴信号受信部を備えた撮像部と、前記核磁気共鳴信号受信部が受信した核磁気共鳴信号を用いて画像再構成を含む処理を行う信号処理部と、撮像部及び信号処理部を制御する制御部とを備える。

制御部は、検査対象の動きをモニターする複数の体動モニターからの体動情報を入力し、複数の体動モニターが検出した複数の動きを関連付ける体動処理部を備え、複数の体動モニターのいずれか一つの体動モニターが検出した体動情報と体動処理部が算出した関連付け情報とを用いて、撮像部を制御する。

制御部は、例えば、複数の体動モニターのいずれか一つの体動モニターが検出した体動情報と体動処理部が算出した関連付け情報とを用いて、一つの体動モニター以外の体動モニターによる体動情報を推定し、推定した体動情報を用いて、撮像部を制御する。

複数の体動モニターのうち少なくとも一つは、核磁気共鳴信号受信部が受信した核磁気共鳴信号を用いて体動を検出する内部モニターとすることができ、少なくとも一つは、検査対象の動きを物理的手法で検出する外部モニターとすることができる。内部モニターが検出する動きの方向と外部モニターが検出する動きの方向は、異なっていても同一でもよい。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1(a)は、本実施形態のMRI装置の構成を示すブロック図である。このMRI装置は、被検者101が置かれる空間(撮影空間)に静磁場を発生する磁石102と、撮影空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル103と、撮影空間に置かれた被検者の所定の領域に高周波磁場を照射するRFコイル104と、被検者101から発生するNMR信号を検出するRFプローブ105とを備えている。被検者101は、通常ベッド112に横たわった状態で撮影空間に挿入され、撮像が行われる。

傾斜磁場コイル103は、X、Y、Zの3軸方向の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源109からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。RFコイル104はRF送信部110の信号に応じて高周波磁場を発生する。RFプローブ105の信号は、信号検出部106で検出され、信号処理部107で信号処理され、また計算により画像信号に変換される。画像は表示部108で表示される。傾斜磁場電源109、RF送信部110、信号検出部106は制御部111で制御される。制御のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれており、撮影方法に応じて種々のパルスシーケンスが用意され制御部111内にプログラムとして収納されている。撮像に際しては、その目的に応じたパルスシーケンスが読みだされ、実行される。制御部111には、撮像に必要なパラメーターなどを記憶する記憶部113及びユーザーが制御に必要な情報を入力するための操作部114が備えられている。

本発明のMRI装置は、複数の体動モニターから体動情報を得て、撮像を制御する。より詳しくは、被検者の体動をモニターする複数の体動モニターから複数の体動情報を入力し、複数の体動モニターが検出した複数の体動情報を関連付ける。そして、複数の体動モニターのいずれか一つの体動モニターが検出した体動情報と関連付け情報とを用いて撮像を制御する。このために、複数の体動モニターが検出した複数の体動情報を関連付ける体動処理部115を備える。複数の体動モニターは、全て外部モニターでもよいし、外部モニターと内部モニターとの組合せであってもよい。外部モニターとは、MRI装置から物理的に独立した体動モニターであり、例えば、腹壁に固定可能な圧力センサー、ベローズや腹壁等の位置を検出する三次元位置検出装置を利用することができる。

図1(a)では一例として被検者101の腹部に体動センサー(外部モニター)150を取り付けた状態を示している。外部モニター150が検出した位置情報は、信号線及び外部入力端子を介して体動処理部115に入力される。内部モニターとは、MRI装置の信号検出部106が検出するNMR信号を用いて被検者位置を検出する手段であり、具体的にはナビゲーターシーケンス等の信号収集パルスシーケンスを含む。ナビゲーターシーケンス等パルスシーケンスは、傾斜磁場の条件を異ならせることにより、任意の領域からNMR信号を取得することができ、NMR信号から当該領域の位置変化を検出することができる。

図1(a)の制御部111がその内部に外部モニター150を含む場合における、制御部111と内部モニター及び外部モニター150との関係を図1(b)の機能ブロック図に示す。同図において、撮像部は、図1(a)の表示部108、制御部111及び記憶部113を除く部分をまとめて撮像部として表している。また内部モニターは、上述のとおり、MRI装置の信号検出部106が検出するNMR信号を用いて被検者位置を検出する手段であり、撮像部に含まれるものとして記載している。制御部111は、主制御部1110の他に、撮像条件設定部1111、シーケンス制御部1112、体動処理部115、表示制御部1113などを備えている。これら各部の機能は、以下の各実施形態においてその動作とともに説明する。

以上説明したMRI装置の概要を踏まえ、制御部111及び体動処理部115の動作を中心に本発明の各実施形態を説明する。

＜第一実施形態＞
本実施形態のMRI装置は、複数の体動モニターとして、ナビゲーターエコーを用いた呼吸動モニター(内部モニターの一態様)と、圧力センサーなどの腹壁の呼吸動モニター(外部モニターの一態様)とを用いることが特徴である。

制御部111による撮像制御の手順を図2及び図3に示す。図2は、撮像全体の手順を示すフローチャート、図3はプリスキャンの部分を示すフローチャートである。

まず撮像条件設定部1111において、撮像の条件を設定する(S200)。ここでは、スキャノグラム(検査に先だって被検者を比較的低分解能で撮像した広領域画像)をもとにスライス位置(方向)、スライス幅、ゲートウィンドウなどの撮像領域に関する条件を設定するとともに、本撮像に用いるパルスシーケンスのパラメーター、例えばエコー時間(TE)、繰り返し時間(TR)、加算回数などを設定する。ゲートウィンドウは、ナビゲーターを用いてゲーティング撮像する場合の信号収集可能な体動幅をmm或いはpixel単位で設定するものであり、撮像の目的(高画質画像か時間分解能優先かなど)に応じて適宜設定される。これら条件やパラメーターは入力手段を介して制御部111に設定される。スライス方向は任意に設定できるが、ここではH-F方向に設定されている場合を前提に説明する。

撮像すべき位置及び撮像のためのパルスシーケンスが決まると、シーケンス制御部1112は、複数の体動センサーの関連付け情報(以下、テーブルともいう)を得るためのプリスキャンを実行する(図2：S201)。テーブルの作成は、本撮像のフローとは独立した計測として実行しても良いし、本撮像前のプリスキャンとして、実行しても良い。図2に示すフローでは、本撮像前のプリスキャンとして実行する場合を示している。

プリスキャンでは、ナビゲーターシーケンスのみを連続的に実行する(図3：S301)。ナビゲーターシーケンスは、呼吸動している部位のみを局所的に励起する公知のパルスシーケンスを用いることができる。

図4にナビゲーターシーケンスの一例を示す。このパルスシーケンスでは、RFパルスによる励起の際に、x方向とy方向に振動する傾斜磁場Gx、Gyを印加し、z方向伸びる円柱状の領域を励起する。z方向は、この実施形態では、被検者の体軸と平行な方向(H-F方向)である。次いで位相エンコードをかけることなく、z方向にリードアウトし(Gz)、NMR信号(不図示)を取得する。このNMR信号をナビゲーターエコーという。ナビゲーターエコーを周波数方向にフーリエ変換することにより信号値のプロファイルを得る。このようなナビゲーターエコーの計測を所定の時間間隔で繰り返し、計測時間が異なる複数のプロファイルを得る。一般的に呼吸周期は数秒のオーダーであるため、ナビゲーターシーケンスは数100ms程度の間隔で実行する。

なお内部モニターとなるパルスシーケンスとしては、図4に示すパルスシーケンスの他、互いに直交する軸方向にそれぞれスライス選択をして柱状の領域を励起し、エコー信号を取得するシーケンス、低分解能画像にROIを設定してROI内の横隔膜等所定部位の変位を追跡する方法など種々の方法を採用することが可能である。

ナビゲーターシーケンスで励起される領域と呼吸動との関係を図5に示す。図5(a)に示すように、ナビゲーターシーケンスでは、被検者101の横隔膜502を横断する円柱状の領域501が励起される。領域501における横隔膜502の位置は肺の呼吸動に伴い、H-F方向に移動する。従って複数のプロファイル中の横隔膜502の位置を追跡することにより、図5(c)の上のグラフに示すような、H-F方向の呼吸変位Inをモニターすることができる(S302)。なお横隔膜502の位置を追跡する代わりに、プロファイルのパターンマッチング等の手法により、位置変化を追跡することも可能であり、この場合は励起する領域は横隔膜を横断する領域に限らない。呼吸変位は、基準位置(例えば計測を開始した時点の初期位置)に対する相対値(単位はmm或いはpixel)の変化として求められる。

ナビゲーターシーケンスの実行と平行して、圧力センサー150による位置変化(変位)の追跡を行う(S311)。圧力センサー150は、図5(b)に示すように、被検者101に固定したベルトと腹壁との間に装着され、腹壁の上下動による圧力変化を追跡するものである。このような圧力センサーにより検出される位置変化は、図5(c)の下のグラフに示すような、被検者の体軸に直交する上下方向(A-P方向)の呼吸変位Isであり、H-F方向の呼吸変位Inと同様に、基準位置(例えば初期位置)に対する相対値(無単位)の変化として検出される。

図5(c)において、縦軸は位置(相対値)、横軸は時間を示す。図示するように、2つの体動モニターで検出される呼吸変位In、Isは、いずれも同じ呼吸動に基くものでありその周期は一致している。

次いで体動処理部115は、ナビゲーターシーケンスにより得られた呼吸変位Inと、圧力センサー150により得られた呼吸変位Isとを関係付けする(S303)。両呼吸変位In、Isの関連付けは、図6(a)に示すような変位の分布に対し、例えば一次関数フィッティングし、フィッティング関数601を求めることにより行うことができる。フィッティングには、最小二乗法などが一般的に用いられる。

例えば、同時刻に、圧力センサー150により検出したA-P各方向の位置xとナビゲーターシーケンスにより計測したH-F方向の位置zを、(x1，z1)、(x2，z2)、(x3，z3)・・・(xn，zn)とすると、最もフィットする直線は、式(1)で表される。

データ点数(n)は、特に限定されないが、呼吸周期の一周期分以上であり、複数周期分のデータを取得することが望ましい。

なお式(1)は、図5(c)に示す呼吸変位In、Isの関係性が呼期と吸期で同様である場合を想定しているが、呼吸変位In、Isの関係性が、呼期と吸期で異なる可能性を考慮する場合には、呼吸周期を呼期と吸期に分けて、それぞれについてフィッティング関数を求めてもよい。

また図5(c)に示す例では、呼吸変位Inのピークと、呼吸変位Isのピークが同タイミングとなっているが、ピークとピークがずれる、即ちディレイを生じる場合もあり得る。この場合、ディレイは、図6(b)に示す分布で、領域620、630に示すようなばらつきを生じるが、その分、フィッティング関数601のオフセットや傾きが変化するだけであり、ディレイがない場合と同様に扱うことができる。

こうして求めた呼吸変位Inと呼吸変位Isとの関係を示すフィッティング関数を関連付け情報(テーブル)として記憶部113に保存する。テーブルとして格納される値の単位は、mm或いはpixelである。以上の処理により図2のプリスキャンステップS201を終了する(S304)。

次に本撮像を開始する。本撮像中は、プリスキャンから継続して、被検者101に装着した体動モニター150から呼吸変位(A-P方向)の位置xiを検出し、その結果を体動処理部115に入力する(S211)。体動処理部115は、この検出した位置xiと、プリスキャンS201によって得られた呼吸変位Inと呼吸変位Isとの関係付け情報(フィッティング関数又はテーブル)601とを用いて、スライス選択方向(H-F方向)の位置ziを推定する(S202)。

圧力センサー150による呼吸変位Is(位置)の検出(S211)と、それを用いたH-F方向の位置の推定(S202)は、本撮像(S204)の実行中、継続して行われ、本撮像の制御、具体的にはスライス位置の補正或いはゲーティングに利用される。図2のフローでは、スライス位置補正(S203)を行う場合を示している。

スライス位置の補正を行う場合は、図7(a)に示すように、関係付け情報601から、本撮像継続中に推定されたH-F方向の位置ziが、スライス位置を決定するのに用いたスキャノグラム撮像時のA-P方向の位置から推定されたH-F方向の位置zjに対し、何mm或いは何ピクセルずれているかを算出することができるので、このずれをスライス位置補正量(Δz＝zj−zi)とし、撮像の繰り返し毎に補正量Δzでスライス位置を補正しパルスシーケンスを実行する。

一方、ゲーティングを行う場合には、圧力センサーが検出した体動位置から推定したH-F方向の位置が、図7(b)に示すように、H-F方向に設定されたゲートウィンドウGWの範囲のときに、信号を収集する。ゲートウィンドウGWを外れた位置での信号収集は行わない。スライス位置補正とゲーティングのいずれを行うかは、撮像対象や撮像目的に応じて適宜選択することができる。

このような本撮像によって、体動の影響を排除した画像を得ることができ、得られる画像は、その他の必要な情報例えば被検者に関する情報や撮像条件などとともに表示部108に表示される(表示制御部1113)。

本実施形態によれば、本撮像中は外部モニターのみの情報を用い、撮像に影響を与えるナビゲーターシーケンスを用いないことにより、ナビゲーターシーケンスを挿入することによる撮像時間の延長やナビゲーターエコーによるパルスシーケンスへの影響を防止できる。例えば、心周期における各時相の画像を連続して撮像する心臓のシネ撮像の場合には、定常状態でエコーを収集するSSFP(Steady State Free Precession)シーケンスを用いることが多く、図8に示すように、SSFP状態を作るために本撮像シーケンス803の前に、エコー信号を収集せずにRFパルスを打つ所謂空打ちシーケンス802が必要となる。

一方、心臓の位置は呼吸動の影響を受けやすいため、体動制御を行うことが好ましい。そのため図示するようにナビゲーターシーケンス801を追加した場合には、撮像を繰り返すたびにナビゲーターシーケンス801と、ナビゲーターシーケンス801によって崩れたSSFP状態を戻すために空打ちシーケンス802が必要となる。その結果、これらのシーケンス実行時間に相当する心時相では画像取得ができず、不完全なシネ画像となる。これに対し、本実施形態を適用した場合には、ナビゲーターシーケンスを実行することなくナビゲーターの情報を得ることができるので、図8の下側に示すように、空打ちシーケンス802は最初の1回のみで、その後は連続してSSFPシーケンス803を行うことができる。これにより体動の影響を極力排除し且つ全心時相の画像を取得することができる。

また本実施形態によれば、複数の体動モニターのうち、外部モニターでは検出しにくい方向の動きを関連付け情報から推定することができるので、推定された方向について体動を抑制したい撮像についても外部モニターのみで良好な画像を得ることができる。

なお上述した実施形態では、外部モニターである圧力センサーでA-P方向の体動を検出するとともにナビゲーターシーケンスによりH-F方向の体動を計測し両者の関係付け情報を算出する場合を説明したが、スライス選択方向がA-P方向(COR面の撮像)の場合には、ナビゲーターで圧力センサーと同じ方向A-P方向の体動を検出し、両者の関係付け情報を得てもよい。つまり外部モニターと内部モニターが検出する動きの方向は同じでもよく、その場合にも、本撮像時にはナビゲーターシーケンスを不要とし且つナビゲーターシーケンスで得られるmm単位或いはpixel単位の位置情報を用いた制御を行うことができる。

また、ナビゲーターシーケンスでは、励起する領域をA-P方向、H-F方向或いはR-L方向など任意の方向に選択することができ、選択励起される領域に指標となる画像があればいずれの方向の変位も検出することが可能である。従って、ナビゲーターシーケンスにより任意の複数方向の変位を得て、各方向の変位と圧力センサーが検出した変位との関係をそれぞれ求めておくことにより、任意方向の撮像断面において断面の変位を推定することができ、スライス位置補正やゲーティングを行うことができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態は、圧力センサーのような外部モニターからの位置情報とナビゲーターシーケンスからの位置情報との関連付けを行うこと、本撮像に際しその関連付け情報を用いて撮像を制御することは第一実施形態と同じである。本実施形態は、関連付け情報の更新機能を備えることが特徴である。即ち、本実施形態のMRI装置は、体動処理部が作成した関連付け情報を記憶する記憶部を備え、体動処理部は、記憶部に記憶する関連付け情報を、複数の体動モニターの少なくとも一つから新たに取得した体動情報を用いて更新する。

第二実施形態の手順を図9に示す。図9において、図2中のステップと同じ処理内容のステップは同一の符号で示している。まず第1回目の本撮像の場合には(判断ステップS901)、外部モニター(例えば、圧力センサーやベローズ)による変位計測S211を行いながらプリスキャンステップS201を実行する。プリスキャンステップS201では、図3に示したように、ナビゲーター計測を連続して実行し、取得したナビゲーターエコーから時系列の位置情報(即ち呼吸変位)を得る。ナビゲーターエコーから得た呼吸変位Inと外部モニターで計測した呼吸変位Is(i)との関係を算出し、テーブルを作成する。また本実施形態では、プリスキャン時に外部モニターによって計測された呼吸変位Is(i)を記憶部に保存する(S902)。

プリスキャンS201後の本撮像では、外部モニターが検出した体動位置とプリスキャンステップS201で作成した変位の関係付け情報のテーブルとを用いて、撮像スライス位置の補正量を算出し(S202)、この補正量で本撮像のスライス位置を補正し(S203)、本撮像を実行する(S204)。同一被検者に対する撮像を継続する場合には、ステップS901に戻り、その時点までに外部モニターが計測した変位Is(j)と、記憶部に保存したプリスキャン実行時に計測した変位Is(i)とを比較する(S903)。両変位(Is(i)、Is(j))の差が予め定めた閾値以上である場合は(判断ステップS904)、プリスキャンステップS201を再度実行する。

図10は、ステップS903で比較される、プリスキャン時(S311)に計測した変位Is(i)と、本撮像の繰り返し中(S211)に計測した変位Is(j)との例を示す。図示する例では、呼吸変位の振幅が、プリスキャン時に比べ本撮像の繰り返し中では減少している。ステップS903、S904では、例えば、各変位の振幅をそれぞれ算出し、各振幅の差Δxを閾値と比較する。閾値は、任意に設定することができるが、例えばスライス厚を採用することができる。

またゲートウィンドウを設定している場合にはゲートウィンドウ幅を閾値としてもよい。つまりスキャン時の変位に対し、本撮像中の変位に、スライス厚或いはゲートウィンドウ幅に相当する量のずれを生じた場合には、最初のプリスキャンで作成したテーブルを使用し続けることは不適当であると判断される。そこでプリスキャンを再実行し、変位の関連付け情報のテーブルを作成し直す。変位の関連付け情報を算出する手法は第一実施形態で説明したとおりである。本撮像のスライス位置補正量算出ステップS202では、新たなテーブルを用いてスライス補正量を算出する。

一方、判断ステップS903で比較した変位の差が閾値未満の場合には、プリスキャンを実行することなく、前の回の撮像と同じテーブルを用いて、スライス位置補正量算出ステップS202の処理を行う。その後、ステップS202で算出した補正量を反映した本撮像を行うこと(S203、S204)は、第1回の本撮像と同様である。以下、本撮像が終了するまで、上記S901からS204までを繰り返し(判断ステップS905)、前の回の撮像時に測定した変位からのずれが閾値を超えたときのみプリスキャンS202を実行する。

なお図9では、体動センサーが計測した変位Isとナビゲーターが計測した変位Inとの関係付け情報(テーブル)を用いて、本撮像のスライス位置補正を行う場合を示したが、スライス位置補正ではなく、テーブルを用いたゲーティング撮像を行ってもよい。

本実施形態によれば、プリスキャン時に記録した体動情報と本撮像中に得た体動情報とを比較し、その差が所定の範囲を超えた場合に、関連付け情報を取得し直し、関連付け情報を更新して使用するので、撮像中の被検者の呼吸状態の変化に対応して、常に最新の関連付け情報を用いてスライス位置補正或いはゲーティング撮像を行うことができ、本発明の実効性を向上することができる。

本実施形態は、被検者毎に関連付け情報のテーブルを保存しておくことにより、同一の被検者に対し、異なる日時で検査を行う場合にも適用することができる。この場合、図9のフローチャートの第1回目の撮像を、その被検者について第1回目の撮像と読み替えればよい。外部モニターによる変位計測結果に変化がなければ、次回以降の撮像ではプリスキャンを省くことができ、外部モニターのみを用いた本撮像のみを実行すればよい。

＜第三実施形態＞
第一実施形態では、体動の関連付け情報からナビゲーターシーケンスで計測される方向の位置を推定し、本撮像において推定した方向についてスライス補正或いはゲーティングを行う場合を説明したが、本実施形態は推定された位置と外部モニターによって実測された位置の両方を用いて2方向以上のスライス補正を行うことが特徴である。即ち、本実施形態のMRI装置は、複数の体動モニターは、互いに動きの方向が異なる体動情報を検出する体動モニターを含み、制御部は、複数の方向が異なる体動情報を用いて撮像部を制御する。

本実施形態の手順は、図2に示す第一実施形態の手順とほぼ同様である。しかし本実施形態では、撮像スライス位置補正量を算出するステップS202は、変位の関連付け情報(テーブル)から推定した位置を用いて第一の方向の撮像スライス位置補正量を算出するステップと、外部モニターが検出した位置を用いて第二の方向(外部モニターの検出方向)の撮像スライス位置補正量を算出するステップと、を含む点が異なる。

第一方向及び第二方向として、A-P方向及びH-F方向の補正を行う場合の例を図11に示す。図11は、被検者の肝臓1100をCOR面で撮像する場合を示しており、図中、左側はスライス1120のCOR面を示し、右側はスライスのA-P方向(スライス選択方向)の位置を示している。このスライスは、呼吸動によりH-F方向にもA-P方向にも動きがある。ここではスライス選択方向が第一実施形態(図5)とは異なっているが、第一実施形態の定義に合わせて、H-F方向をz方向、A-P方向をx方向と定義する。補正量算出ステップS202では、圧力センサーが検出したA-P方向の位置xiとプリスキャンS201で作成したテーブルとからH-F方向の位置ziを推定し、推定した位置ziを用いてH-F方向のスライス位置補正量Δzを算出するとともに、圧力センサーが検出したA-P方向の位置xiを用いてA-P方向のスライス位置補正量Δxを算出する。

スライス位置調整は、例えばA-P方向については照射周波数を調整することにより、H-F方向については、この方向を周波数エンコード方向にしておき受信周波数を調整することにより、達成できる。

本実施形態によれば、推定した変位のみならず実測した変位も利用して、複数の方向についてスライス位置を補正するので、より正確なスライス位置補正を行うことができる。

なお本実施形態についても、第二実施形態を適用し、プリスキャン後に作成したテーブルを撮像中の体動振幅の変化に対応して更新してもよい。またスライス位置補正の代わりに、変位情報を用いたゲーティング撮像に適用することも可能である。

＜第四実施形態＞
本実施形態は、プリスキャンS201のナビゲーターシーケンスにおいて、異なる位置の複数の体動情報を得ることが特徴である。即ち、本実施形態のMRI装置は、内部モニターは、複数の体動情報を検出するものであり、体動処理部は、内部モニターが検出した複数の体動情報のそれぞれを、外部モニターが検出した体動情報に関連付けた複数の関連付け情報を作成する。内部モニターは、複数の体動情報として、体動検出位置が異なる体動情報を検出することができる。或いは複数の体動情報として、互いに動きの方向が異なる体動情報を検出することができる。

本実施形態の手順は、図2に示す第一実施形態の手順とほぼ同様である。しかし本実施形態では、プリスキャンステップS201で、ナビゲーターシーケンスの励起領域を異ならせて複数の領域から体動情報(変位)In1、In2、・・・Inkを得る。複数の領域から得た体動情報を、ナビゲーターシーケンスと平行して検出した体動センサーからの体動情報Isとそれぞれ関連付けし、複数(k個)のテーブルを作成する。

本撮像(S202、S203)においては、体動情報In1、In2、・・・Inkを得た複数の領域のうち、撮像するスライスの位置が含まれる領域或いは最も近い領域の関連付け情報を用いて、当該スライス位置の補正を行う。

本実施形態をアキシャル面の撮像に適用した例を図12に示す。図12の(a)は、被検者101の横隔膜502と心臓503を含むCOR面であり、ナビゲーターシーケンスにより励起される領域1201、1202を示している。図では、2つの領域のみを示しているが、領域は3以上であってもよい。各領域1201、1202についてプロファイルの位置変化から変位In1201、In1202を検出する(図12(c)の上図)。この変位は、領域に含まれる所定のマーカーとなる臓器の変位であってもよいし、領域全体の平均値として求めたものでもよい。各領域のナビゲーター取得と平行して外部モニター150から変位Isを取得し(図12(c)の下図)、ナビゲーターシーケンスで検出した各変位と、外部モニター150が検出した変位との関連付けを行う。関連付けの手法は第一実施形態で説明したとおりである。これにより図13に示すように、ナビゲーターで検出した各変位と同数の関連付け情報(テーブル)1301、1302が作成される。

本撮像では、例えば、COR面に直交するアキシャル面(図12(b))をスライス面とし、図12(a)において矢印で示す範囲で複数枚のスライスを撮像するものとする。そして、スライス位置が領域1201の位置にある場合には、その時外部モニターが検出した位置とテーブル1301とを用いて、スライス位置補正量を算出し、本撮像に反映する。またスライス位置が領域1202の位置に移動した場合には、その時外部モニターが検出した位置とテーブル1302とを用いて、スライス位置補正量を算出し、本撮像に反映する。図12(a)に示すように領域1201と領域1202が一部重複している場合において、スライス位置がこの重複している位置に含まれる場合には、いずれか一方のテーブルを用いてもよいし、両方を用いて算出される補正量の平均値を補正量としてもよい。

またナビゲーターで検出した変位が、横隔膜のように領域内の所定のマーカーの変位である場合には、スライス位置との距離が最も近いマーカーを含む領域について作成されたテーブルを用いてスライス位置補正量を算出する。

本実施形態によれば、より高精度の位置補正が可能となる。本実施形態は、比較的広い領域を撮像する場合に好適である。

＜変更例＞
以上説明した各実施形態では、複数の体動モニターとして、被検者に装着する圧力センサー(外部モニター)とNMR信号から体動を検出するナビゲーターシーケンス(内部モニター)を利用する場合を説明したが、複数の体動モニターとしては、種々の組合せが可能である。一例を挙げれば、(1)複数種類の、検出する動きの方向が異なる外部モニター(例えば圧力センサーと三次元位置検出器)の組合せ、(2)複数種類の外部モニターと1方向のナビゲーターシーケンス、この場合、検出する動きの方向は同一でも異なっていてもよい、(3)一つの外部モニターと2方向のナビゲーターシーケンス、などが挙げられる。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、各実施形態に含まれる本発明の特徴は、単独で或いは組み合わせてMRI装置及び方法に適用することが可能である。本発明の主な特徴は、以下のとおりである。

複数の体動モニターの位置情報を利用すること。これにより体動の複数方向の動きを検出することができ、任意の撮影断面に対応することができる。即ち、複数の体動モニターがそれぞれ異なる方向の動きを検出するものである場合には、撮像の断面に応じて、そのスライス方向に対応する方向の動きを検出する体動モニターからの体動情報を利用して、撮像の制御を行うことができる。

複数の体動モニターの位置情報(変位)を予め関連付けた関連付け情報を持っていること。これにより、撮像中は、複数の体動モニターのうち一つの体動モニターからの体動情報を得るだけで、関連付け情報をもとに他の体動モニターで得られる位置情報を推定することができ、任意のスライスの撮像で体動制御することができる。

複数の体動モニターのうち一つがNMR信号を用いて体動を計測する内部モニターであること。内部モニターは、例えばナビゲーターシーケンスである。内部モニターは、信号を取得する領域の選択の仕方によって、任意の方向の体動を取得することが可能であり、撮像断面の自由度が高い。この内部モニターの体動情報と、それ以外の体動モニターから得られる体動情報とを関連付けておくことにより、撮像中は、撮像に影響を与える内部モニターによる体動検出を行うことなく、内部モニターによる位置検出結果を推定でき、内部モニターによる体動制御と同様の汎用性のある制御を行うことができる。

また本撮像において、内部モニターを用いないことにより、内部モニターであるナビゲーターシーケンス等による撮像時間の延長を防止でき、内部モニターによって撮像で維持すべきスピンの状態(SSFP)などに影響を与えることがない。

本発明は、体動の影響を受けやすいMRI検査において、正確且つ簡便に体動の影響を排除した画像を得ることができる。

102 磁石(静磁場発生部)、103 傾斜磁場コイル(傾斜磁場発生部)、109 傾斜磁場電源(傾斜磁場発生部)、104 RFコイル(高周波磁場発生部)、110 RF送信部(高周波磁場発生部)、105 RFプローブ(信号受信部)、106 信号検出部(信号受信部)、107 信号処理部、108 表示部、111 制御部、113 記憶部、115 体動処理部、150 圧力センサー(外部モニター)、体動センサー(外部モニター)、801 ナビゲーターシーケンス(内部モニター)

Claims (13)

1. 静磁場磁石、傾斜磁場発生部、高周波磁場送信部及び核磁気共鳴信号受信部を備えた撮像部と、
   前記核磁気共鳴信号受信部が受信した核磁気共鳴信号を用いて画像再構成を含む処理を行う信号処理部と、
   被検者の体動をモニターする複数の体動モニターから複数の体動情報を入力し、前記複数の体動モニターが検出した複数の体動情報を関連付ける体動処理部と、
   前記複数の体動モニターのいずれか一つの体動モニターが検出した体動情報と、前記体動処理部が算出した関連付け情報と、を用いて前記撮像部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記複数の体動モニターは、前記被検者の体動を物理的手法で検出する外部モニターと
   、前記核磁気共鳴信号受信部が受信した核磁気共鳴信号を用いて体動を検出する内部モニターと、を含み、
   前記内部モニターは、前記被検者の円柱状の領域を励起して得られたナビゲーターエコーである
   ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記制御部は、前記複数の体動モニターのいずれか一つの体動モニターが検出した体動情報と前記体動処理部が算出した関連付け情報とを用いて、前記一つの体動モニター以外の体動モニターによる少なくとも一つの体動情報を推定し、前記推定した体動情報を用いて、前記撮像部を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記内部モニターと前記外部モニターは、検出する動きの方向が異なることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記内部モニターと前記外部モニターは、検出する動きの方向が同一であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記内部モニターは、複数の体動情報を検出するものであり、
   前記体動処理部は、前記内部モニターが検出した複数の体動情報のそれぞれを、前記外部モニターが検出した体動情報に関連付けた複数の関連付け情報を作成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記内部モニターは、前記複数の体動情報として、体動検出位置が異なる体動情報を検出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
7. 請求項5又は6に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記内部モニターは、前記複数の体動情報として、互いに動きの方向が異なる体動情報を検出することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
8. 請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記複数の体動モニターは、互いに動きの方向が異なる体動情報を検出する体動モニターを含み、前記制御部は、複数の方向が異なる体動情報を用いて前記撮像部を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
9. 請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記体動処理部が作成した関連付け情報を記憶する記憶部を備え、
   前記体動処理部は、前記記憶部に記憶する関連付け情報を、前記複数の体動モニターの少なくとも一つから新たに取得した体動情報を用いて更新することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
10. 請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記制御部は、前記体動モニターから入力した体動情報に基き、前記被検者の撮像位置を変化させて撮像を行うように前記撮像部を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
11. 請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記制御部は、前記体動モニターから入力した体動情報に基き、予め定めた体動の範囲内で撮像を行うように前記撮像部を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
12. 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記外部モニターは、前記被検者に装着されたベルトと当該被検体の腹壁との間に装着されて、当該腹壁の上下動による圧力変化を検出する圧力センサーであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
13. 被検者の体動を、物理的手法で検出する外部モニターと、核磁気共鳴信号を用いて検出する内部モニターとを備えて、該被検者の体動を検出し、該検出した被検者の体動に応じた撮像を行う磁気共鳴イメージング方法であって、
    前記外部モニターと前記内部モニターから複数の体動情報を得るステップと、
    前記複数の体動情報を関連付けて、関連付け情報として記憶するステップと、
    前記外部モニターと前記内部モニターのうち一方の体動モニターから体動情報を得て、
    他方の体動モニターによる体動情報を推定するステップと、
    推定された体動情報を用いて撮像を行う磁気共鳴イメージング方法であって、
    前記内部モニターは、前記被検者の円柱状の領域を励起して得られたナビゲーターエコーであることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。

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