JP6426839B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
を備える磁気共鳴イメージング装置において、前記傾斜磁場発生手段に単一周波数の電流あるいは周波数をスイープさせた電流を印加して騒音伝達関数を取得し、前記騒音伝達関数を、前記傾斜磁場発生手段への印加電流の調整に活用することを特徴とする。
以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
まず、騒音伝達関数90の取得(S001)について、図3を用いて説明する。図3は、本実施例に係るMRI装置1の騒音伝達関数90を取得するための概略ブロック図である。なお、図3に示すように騒音伝達関数の取得に関しては、制御装置40にて実行せずに別の計算機等を用いて事前に取得されてもよいし、分析器53を先に述べた制御装置40内に組み込んでもよい。
H=A÷I ・・・(1)
ここに、
H:騒音伝達関数90
A:マイクロホン50で取得した音圧
I:傾斜磁場コイル3に印加する電流
である。図4は、算出した騒音伝達関数90の一例である。
次に、撮像パラメータ制御部30について説明する。撮像パラメータ制御部30は、ユーザーがコンピュータ10と接続される、あるいは一体的に設けられる入力装置を用いて設定したパラメータを制御する(S002)。ユーザーが設定するパラメータは、撮像視野、スライス厚、積算回数、スライスエンコード数、周波数エンコード数、位相エンコード数、等約100種類ほどがある。いくつかのパラメータは相互に依存関係があり、設定に制約がある。
次に、電流波形算出部31の処理について説明する。電流波形算出部31は、撮像パラメータ制御部30によって指定されたパラメータに基づき、傾斜磁場コイル3に印加する電流波形を算出する(S003)。算出される電流波形は、傾斜磁場コイル3におけるx、y、z軸の3つの軸に印加する電流波形である。算出された電流波形は、周波数分析部32に送信される。
次に、周波数分析部32の処理について説明する。周波数分析部32は、電流波形算出部31から受信した電流波形の周波数特性分析を行う。さらに、分析した電流波形の周波数特性から、電流値が最も大きな周波数Fnを計算する(換言すると、電流波形を構成する複数の周波数成分の中で、最も大きな電流値を有する周波数Fnを計算する)(S004)。
次に、判定部33について説明する。判定部33は、周波数分析部32から受信した3つの周波数Fnx、Fny、Fnzと、予め記録されている騒音伝達関数90を用いて、所定の判定を実施する。
Ln≦L0 ・・・(2)
図7は、式(2)を満たす値Lnの周波数Fnが取り得る範囲を示した図である。図7は、騒音伝達関数90とL0との交点を、fi(i=1、2、・・・)で示している(周波数F0との交点は除く)。値Lnが式(2)を満たす場合、つまり、周波数Fnが図7の矢印で示す範囲内に存在する場合、撮像パラメータ制御部30でのパラメータ変更前と比較して、傾斜磁場コイル3内の軸と同じ軸への印加電流に対する騒音伝達関数90は、同じかそれより小さくなるため、騒音の大きさは同じかそれより小さくなる。
撮像可能条件計算部34は、判定部33における第1のデータセットを基準としたときに第2のデータセットが不適であると判断した場合、ユーザーが設定した撮像パラメータの条件、すなわち第2のデータセットに類似し、かつ式(2)を満たす撮像パラメータを計算し、その情報を撮像パラメータ制御部30に送信し、ユーザーへ提示する(S007)。この第2のデータセットが不適である場合に、新たに計算される撮像パラメータ(第3の撮像パラメータ)、これに対応する電流波形や周波数成分を含む情報を第3のデータセットと呼ぶ。ユーザーは、提示された情報をもとに、式(2)を満たすパラメータを選択する。選択されたパラメータは式(2)を満たすため、撮像が可能となる(S008)。
本実施例に記載したMRI装置1もしくはMRI撮像システムは、MRI装置1を設置するシールドルーム300にて取得した騒音伝達関数90と、ユーザーが指定した撮像パラメータをもとに、撮像パラメータを制御し、新たな情報をユーザーへ提示する。
本実施形態において、上述の第1実施形態と共通する部分については説明を省略する。具体的な相違点は、判定部33において計算する判定式の内容、換言すると第1のデータセットと第2のデータセットとの間で比較される内容である。以下は、この判定式について説明する。図8は、騒音伝達関数90の取得を含む第2実施形態に係るMRI装置1の処理フローである。
Ln≦L0 ・・・(2)
図9(a)は、式(2)を満たす値Lnの周波数Fnが取り得る範囲を示した図である。値Lnが式(2)を満たすと、撮像パラメータ制御部30での撮像パラメータ変更前と比較して、傾斜磁場コイル3内の軸と同じ軸への印加電流に対する騒音伝達関数90は、同じかそれより小さくなるため、騒音は同じかそれより小さくなる。値Lnが式(2)を満たす場合、次の判定を実施する。
Fn≧F0 ・・・(3)
図9(b)は、式(3)を満たす周波数Fnの取り得る範囲を示した図である。周波数Fnが式(3)を満たすと、傾斜磁場の強度が向上するため、画像のS/Nやコントラスト等が向上し、ユーザーに対して所望の画像を得やすい条件となる。
本実施形態において、上述の第1実施形態と共通する部分については説明を省略する。相違点は、判定部33において計算する判定式である。以下は、この判定式について説明する。図10は、騒音伝達関数90の取得を含む第3実施形態に係るMRI装置の処理フローである。
Ln≦L0 ・・・(2)
図11(a)は、式(2)を満たす値Lnの周波数Fnが取り得る範囲を示した図である。値Lnが式(2)を満たすと、撮像パラメータ制御部30でのパラメータ変更前と比較して、傾斜磁場コイル3内の軸と同じ軸への印加電流に対する騒音伝達関数90は、同じかそれより小さくなるため、騒音の大きさは同じかそれより小さくなる。値Lnが式(2)を満たす場合、次の判定を実施する。
Fn≧F0−ΔF ・・・(4)
ここに、ΔF>0である。このΔFは、コンピュータ10において設定できるパラメータの1つである。図11(b)は、式(4)を満たす周波数Fnの取り得る範囲を示した図である。式(4)は、式(2)と比較してΔFだけ小さい値を取り得ることを意味する。これは、式(2)を満たす周波数Fnの場合、騒音伝達関数90の値LnはL0と比較して大きくなるが、式(4)を満たす周波数Fnの場合、値LnがL0と比較して小さくなる条件がある場合を適用するため、周波数Fnの取り得る範囲を拡大させたものである。
本実施形態において、上述の第1実施形態と共通する部分については説明を省略する。具体的な相違点は、判定部33において計算する判定式である。以下は、この判定内容について説明する。図12は、騒音伝達関数90の取得を含む第4実施形態に係るMRI装置の処理フローである。
Ln≦L0+ΔL ・・・(5)
ここに、ΔL>0である。
値Lnが式(5)を満たす場合、次の判定を実施する。
Fn≧F0 ・・・(3)
図13(b)は、式(3)を満たす周波数Fnの取り得る範囲を示した図である。周波数Fnが式(3)を満たすと、傾斜磁場の強度が高くなるため、画像のS/Nやコントラスト等が向上し、ユーザーに対して所望の画像を得やすい条件となる。
本実施形態において、上述の第1実施形態と共通する部分については説明を省略する。具体的な相違点は、判定部33において計算する判定式である。以下は、この判定内容について説明する。図14は、騒音伝達関数90の取得を含む第5実施形態に係るMRI装置の処理フローである。
Ln≦L0+ΔL ・・・(5)
ここに、ΔL>0である。
Fn≧F0−ΔF ・・・(4)
ここに、ΔF>0である。このΔFは、コンピュータ10において設定できるパラメータの1つである。図15(b)は、式(4)を満たす周波数Fnの取り得る範囲を示した図である。式(4)は、式(2)と比較してΔFだけ小さい値を取り得ることを意味する。これは、式(2)を満たす周波数Fnの場合、騒音伝達関数90の値LnはL0と比較して大きくなるが、式(4)を満たす周波数Fnの場合、値LnがL0と比較して小さくなる条件がある場合を適用するため、周波数Fnの取り得る範囲を拡大させたものである。つまり、パラメータの設定可能範囲を拡大させ、所望の画像が取得しやすくなる。周波数Fnは周波数F0と比較して小さくなる場合(Fn<F0)、傾斜磁場の強度は低下するため、撮像画像のS/Nやコントラストは低下し、画質が低下する。そのため、ΔFはできるだけ小さい値(0に近い値)とすることが望ましい。つまり、式(4)の判定は、騒音の大きさの維持あるいは低減に重きを置いた判定式である。
本実施形態において、上述の第1実施形態と共通する部分については説明を省略する。具体的な相違点は、周波数分析部32において分析する周波数と、判定部33において計算する判定式である。図17は、騒音伝達関数90の取得を含む第6実施形態に係るMRI装置の処理フローである。
P=B×I ・・・(6)
ここに、
P:マイクロホン50での音圧
B:騒音伝達関数90の値
I:傾斜磁場コイル3に印加する電流
である。
q0x=10×log10(Σt(10^(P0tx÷10))
q0y=10×log10(Σt(10^(P0ty÷10))
q0z=10×log10(Σt(10^(P0tz÷10))
Q0=10×log10(10^(q0x÷10)+
10^(q0y÷10)+10^(q0z÷10))
qnx=10×log10(Σt(10^(Pntx÷10))
qny=10×log10(Σt(10^(Pnty÷10))
qnz=10×log10(Σt(10^(Pntz÷10))
Qn=10×log10(10^(qnx÷10)+
10^(qny÷10)+10^(qnz÷10)) ・・・(7)
そして、算出した合成値Q0とQnを比較し判定する(S405)。判定は、合成値Qnが、式(8)を満たすか否かである。
Qn≦Q0 ・・・(8)
図19は、合成値Qn(およびQ0)を算出するまでの概略図である。図19では、各軸での値を示す添え字x、y、zは省略している。合成値Qnが式(8)を満たすと、撮像パラメータ制御部30でのパラメータ変更前と比較して、騒音は同じかそれより小さくなる。この場合、撮像パラメータ制御部30で設定したパラメータで撮像が可能と判定される。撮像可能と判定されると、このパラメータ(第2の撮像パラメータ)の情報はシーケンサ11に送られ、シーケンサ11では被検体200の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を作成し、傾斜磁場電源12を駆動するための信号を傾斜磁場電源12に送り、被検体200の断層画像を撮像する。
本実施形態において、上述の第6実施形態と共通する部分については説明を省略する。具体的な相違点は、判定部33において計算する判定式である。以下は、この判定内容について説明する。図20は、騒音伝達関数90の取得を含む第7実施形態に係るMRI装置の処理フローである。
Qn≦Q0+ΔQ ・・・(9)
ここに、ΔQ≧0である。
2 静磁場発生手段(磁石)
3 傾斜磁場コイル
4 照射コイル
5 カバー
6 寝台
7 受信コイル
10 コンピュータ(制御装置)
11 シーケンサ
12 傾斜磁場電源(電源)
13 信号処理部
30 撮像パラメータ制御部
31 電流波形算出部
32 周波数分析部
33 判定部
34 撮像可能条件計算部
40 制御装置
50 マイクロホン
51 電圧電流発生器
52 増幅器
53 分析器
90 騒音伝達関数(伝達関数)
100 撮像空間
200 被検体
300 シールドルーム
Claims (15)
- 静磁場を発生させる磁石と、
前記静磁場に重畳させる傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、
前記傾斜磁場コイルに対して電流を印加する電源と、
を備え、
前記電源は、前記傾斜磁場コイルに印加される電流と発生する騒音との関係を表す伝達関数に基づき、前記傾斜磁場コイルに印加する電流の電流波形が調整される
磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
予め前記傾斜磁場コイルに単一周波数の電流あるいは周波数をスイープさせた電流を印加し、撮像空間の中心あるいはその周辺に設置したマイクロホンにより騒音を取得し、前記騒音と前記電流とから前記伝達関数を算出する
磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記伝達関数が記憶される記憶装置と、
撮像パラメータが入力される入力装置と、
前記傾斜磁場に対して印加する電流の電流波形を前記電源に設定する制御装置と、を備え
前記制御装置は、
撮像パラメータと対応する電流波形の情報を有する撮像パラメータ制御部と、
前記電流波形を周波数分析する周波数分析部と、
前記周波数分析の結果と前記伝達関数とに基づき、前記入力装置から入力された撮像パラメータの適否を判定する判定部と、
前記判定が適である場合は入力された前記撮像パラメータを維持し、前記判定が否である場合は新たな撮像パラメータを提示する撮像可能条件計算部と、
を備える磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御装置は、
予め設定された第1の撮像パラメータに対応する電流波形の周波数特性のなかで、最大の電流値を得る周波数F0と、前記入力装置から入力される第2の撮像パラメータに対応する電流波形の周波数特性のなかで、最大の電流値を得る周波数Fnと、前記周波数F0と前記周波数Fnに対応する前記伝達関数の数値L0とLnとをそれぞれ求め、
前記数値Lnが前記数値L0以下を満たす場合は、前記第2の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定し、
前記数値Lnが前記数値L0以下を満たさない場合は、前記第2の撮像パラメータに近似し、かつ前記数値Lnが前記数値L0以下を満たす新たな周波数Fnを有する第3の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定する
磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御装置は、
予め設定された第1の撮像パラメータに対応する電流波形の周波数特性のなかで、最大の電流値を得る周波数F0と、前記入力装置から入力される第2の撮像パラメータに対応する電流波形の周波数特性のなかで、最大の電流値を得る周波数Fnと、前記周波数F0と前記周波数Fnに対応する前記伝達関数の数値L0とLnとをそれぞれ求め、
前記数値Lnが前記数値L0+ΔL(ΔL>0)以下を満たす場合は、前記第2の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定し、
前記数値Lnが前記数値L0+ΔL以下を満たさない場合は、前記第2の撮像パラメータに近似し、かつ前記数値Lnが前記数値L0+ΔL以下を満たす新たな周波数Fnを有する第3の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定する
磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御装置は、
前記Fnが前記F0以上を満たす場合は、前記第2の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定し、
前記Fnが前記F0以上を満たさない場合は、前記第2の撮像パラメータに近似し、かつ前記Fnが前記F0以上を満たす新たな周波数Fnを有する第3の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定する
磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御装置は、
前記Fnが前記F0―ΔF(ΔF>0)以上を満たす場合は、前記第2の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定し、
前記Fnが前記F0―ΔF以上を満たさない場合は、前記第2の撮像パラメータに近似し、かつ前記Fnが前記F0―ΔF以上を満たす新たな周波数Fnを有する第3の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定する
磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
予め設定された第1の撮像パラメータに対応する電流波形の周波数特性のなかで、最大の電流値からΔi%以内の電流値を得る複数の周波数F0と、前記入力装置から入力される第2の撮像パラメータに対応する電流波形の周波数特性のなかで、最大の電流値からΔi%以内の電流値を得る複数の周波数Fnと、前記複数の周波数F0と前記複数の周波数Fnのそれぞれに対応する前記伝達関数の数値B0とBnをそれぞれ求め、
前記F0に対応する電流値I0と前記数値B0との積P0を、前記複数のF0ごとにそれぞれ求め加算して得られる合成値Q0と、前記周波数Fnに対応する電流値Inと前記数値Bnとの積Pnを、前記複数のFnごとにそれぞれ求め加算して得られる合成値Qnと、を求め、
前記合成値Qnが前記合成値Q0以下を満たす場合は、前記第2の撮像パラメータを前記電源に設定し、
前記合成値Qnが前記合成値Q0以下を満たさない場合は、前記合成値Qnが前記合成値Q0以下を満たす新たな複数のFnを有する第3の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定する
磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
予め設定された第1の撮像パラメータに対応する電流波形の周波数特性のなかで、最大の電流値からΔi%以内の電流値を得る複数の周波数F0と、前記入力装置から入力される第2の撮像パラメータに対応する電流波形の周波数特性のなかで、最大の電流値からΔi%以内の電流値を得る複数の周波数Fnと、前記複数の周波数F0と前記複数の周波数Fnのそれぞれに対応する前記伝達関数の数値B0とBnをそれぞれ求め、
前記F0に対応する電流値I0と前記数値B0との積P0を、前記複数のF0ごとにそれぞれ求め加算して得られる合成値Q0と、前記周波数Fnに対応する電流値Inと前記数値Bnとの積Pnを、前記複数のFnごとにそれぞれ求め加算して得られる合成値Qnと、を求め、
前記合成値Qnが前記合成値Q0+ΔQ(ΔQ>0)以下を満たす場合は、前記第2の撮像パラメータを前記電源に設定し、
前記合成値Qnが前記合成値Q0+ΔQ以下を満たさない場合は、前記合成値Qnが前記合成値Q0+ΔQ以下を満たす新たな複数のFnを有する第3の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定する
磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御装置は、前記第3の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定する前に、操作者に対して前記第3の撮像パラメータを提示する
磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御装置は、
前記Fnが前記F0以上を満たす場合は、前記第2の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定し、
前記Fnが前記F0以上を満たさない場合は、前記第2の撮像パラメータに近似し、かつ前記Fnが前記F0以上を満たす新たな周波数Fnを有する第3の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定する
磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御装置は、
前記Fnが前記F0―ΔF(ΔF>0)以上を満たす場合は、前記第2の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定し、
前記Fnが前記F0―ΔF以上を満たさない場合は、前記第2の撮像パラメータに近似し、かつ前記Fnが前記F0―ΔF以上を満たす新たな周波数Fnを有する第3の撮像パラメータに対応する電流波形を前記電源に設定する
磁気共鳴イメージング装置。 - 静磁場を発生させる磁石と、前記静磁場に重畳させる傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルに対して電流を印加する電源と、を備える磁気共鳴イメージング装置における音響制御方法であって、
前記電源は、
前記傾斜磁場コイルに印加される電流と発生する騒音との関係を表す伝達関数に基づき、前記傾斜磁場コイルに印加する電流の電流波形を調整して出力し、
前記傾斜磁場コイルは、前記調整された電流波形に基づき前記傾斜磁場を発生し前記静磁場に重畳する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置における音響制御方法。 - 請求項13に記載の磁気共鳴イメージング装置における音響制御方法であって、
前記電源が出力する電流の電流波形を制御する制御装置を更に有し、
前記制御装置は、予め前記傾斜磁場コイルに単一周波数の電流あるいは周波数をスイープさせた電流を印加させたときに撮像空間の中心あるいはその周辺において取得された騒音に基づき前記伝達関数を算出する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置における音響制御方法。 - 請求項14に記載の磁気共鳴イメージング装置における音響制御方法であって、
前記制御装置は、
撮像パラメータと対応する電流波形の情報を周波数分析し、前記周波数分析の結果と前記伝達関数とに基づき、撮像パラメータの適否を判定し、前記判定が適である場合は入力された前記撮像パラメータを維持し、前記判定が否である場合は新たな撮像パラメータを提示する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置における音響制御方法。
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