JP6445297B2 - 磁気共鳴イメージング装置及び医用データ解析装置 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置及び医用データ解析装置 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置及び医用データ解析装置に関する。
MRI装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴(MR: magnetic resonance)信号から画像を再構成する撮像法である。
MRIにおける画像解析法の１つとして、磁気共鳴スペクトロスコピー(MRS: magnetic resonance spectroscopy)が知られている。MRSは、共鳴周波数の化学シフト(chemical shift)の大きさとMR信号の強度から生体内の分子の種類や成分を調べるデータ解析法である。
MRSでは、水からのMR信号（水信号）及び脂肪からのMR信号（脂肪信号）を抑制することが必要である。特に、胸部や前立腺におけるMRSでは、水信号及び脂肪信号の抑制が重要である。
そこで、周波数選択的に水信号を抑制するための化学シフト選択(CHESS: chemical shift selective)パルスや周波数選択的に脂肪信号を抑制するためのSPAIR(SPectral Attenuated Inversion Recovery)パルスを印加してMR信号を収集する方法が知られている。
特開２００２−２６３０７９号公報
しかしながら、データ収集対象における磁場の不均一性が無視できない場合、脂肪抑制パルスや水抑制パルス等のプレパルスを印加しても、水信号及び脂肪信号を十分に抑制できない場合がある。この場合、良好なスペクトルを得ることが困難となる恐れがある。
そこで、本発明は、MRSにおいて水信号及び脂肪信号等の複数の代謝物からのMR信号を良好に抑制することが可能な磁気共鳴イメージング装置及び医用データ解析装置を提供することを目的とする。
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、データ収集部、データ処理部及び指定部を備える。データ収集部は、磁気共鳴スペクトロスコピー解析用の磁気共鳴信号を被検体から収集する。データ処理部は、前記データ収集部によって収集された前記磁気共鳴信号に対する、第１の代謝物からの第１の磁気共鳴信号成分及び第２の代謝物からの第２の磁気共鳴信号成分を抑制するデータ処理によって、前記第１の磁気共鳴信号成分及び前記第２の磁気共鳴信号成分が抑制された前記磁気共鳴信号の周波数スペクトルを取得する。指定部は、前記第１の代謝物及び前記第２の代謝物の少なくとも一方を指定する。
また、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、データ収集部及びデータ処理部を備える。データ収集部は、磁気共鳴スペクトロスコピー解析用の磁気共鳴信号を被検体から収集する。データ処理部は、前記データ収集部によって収集された前記磁気共鳴信号に対する、第１の代謝物からの第１の磁気共鳴信号成分及び第２の代謝物からの第２の磁気共鳴信号成分を抑制するデータ処理によって、前記第１の磁気共鳴信号成分及び前記第２の磁気共鳴信号成分が抑制された前記磁気共鳴信号の周波数スペクトルを取得する。また、データ処理部は、前記第１の代謝物の共鳴周波数を中心周波数とする磁気共鳴信号に対して、前記第２の代謝物の共鳴周波数が中心周波数となるように位相補正を行い、位相補正後の磁気共鳴信号を用いて、前記第２の磁気共鳴信号成分を抑制するように構成される。
また、本発明の実施形態に係る医用データ解析装置は、データ取得部、データ処理部及び指定部を有する。データ取得部は、被検体から収集された磁気共鳴スペクトロスコピー解析用の磁気共鳴信号を取得する。データ処理部は、前記データ取得部によって取得された前記磁気共鳴信号に対する、第１の代謝物からの第１の磁気共鳴信号成分及び第２の代謝物からの第２の磁気共鳴信号成分を抑制するデータ処理によって、前記第１の磁気共鳴信号成分及び前記第２の磁気共鳴信号成分が抑制された前記磁気共鳴信号の周波数スペクトルを取得する。指定部は、前記第１の代謝物及び前記第２の代謝物の少なくとも一方を指定する。
また、本発明の実施形態に係る医用データ解析装置は、データ取得部及びデータ処理部を備える。データ取得部は、被検体から収集された磁気共鳴スペクトロスコピー解析用の磁気共鳴信号を取得する。データ処理部は、前記データ収集部によって収集された前記磁気共鳴信号に対する、第１の代謝物からの第１の磁気共鳴信号成分及び第２の代謝物からの第２の磁気共鳴信号成分を抑制するデータ処理によって、前記第１の磁気共鳴信号成分及び前記第２の磁気共鳴信号成分が抑制された前記磁気共鳴信号の周波数スペクトルを取得する。また、データ処理部は、前記第１の代謝物の共鳴周波数を中心周波数とする磁気共鳴信号に対して、前記第２の代謝物の共鳴周波数が中心周波数となるように位相補正を行い、位相補正後の磁気共鳴信号を用いて、前記第２の磁気共鳴信号成分を抑制するように構成される。
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。 図１に示すコンピュータの機能ブロック図。 図１に示す磁気共鳴イメージング装置により水信号及び脂肪信号を抑制したMRS解析データを取得する際の流れを示すフローチャート。 図１に示す磁気共鳴イメージング装置により取得されたMRS解析結果を従来のMRS解析結果と比較した図。 医用データ解析装置を磁気共鳴イメージング装置とネットワークを介して接続した例を示す図。
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置及び医用データ解析装置について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。
磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内側に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３及びRFコイル２４を備えている。
また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１及びコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５及び記憶装置３６が備えられる。
静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。
また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。
傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内側において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイル(WBC: whole body coil)や寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。
また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。
そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。
RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。送信用のRFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能を有し、受信用のRFコイル２４は、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。
一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びRF信号を発生させる機能を有する。
また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるMR信号の検波及びA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。
このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。
また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムの少なくとも一部に代えて、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。
図２は、図１に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。
コンピュータ３２の演算装置３５は、記憶装置３６に保存されたプログラムを実行することによりデータ収集条件設定部４０及びデータ処理部４１として機能する。データ処理部４１は、MRS解析部４１Ａ、位相補正部４１Ｂ及び抑制代謝物指定部４１Ｃを有する。また、記憶装置３６は、ｋ空間データ記憶部４２及び検査データ記憶部４３として機能する。
データ収集条件設定部４０は、入力装置３３からの指示情報に基づいてMRイメージング用又はMRS解析用のデータ収集条件を設定し、設定したデータ収集条件をシーケンスコントローラ３１に出力する機能を有する。MRS解析用のデータ収集条件としては、脂肪抑制パルスや水抑制パルスの印加を伴うパルスシーケンスを設定することができる。また、MRS解析データのSNR (signal to noise ratio)を向上させるために、複数回に亘って繰返しMR信号を収集してアベレージングを実行するためのデータ収集条件を設定することができる。
データ処理部４１は、データ収集条件設定部４０において設定されたデータ収集条件下におけるデータ収集スキャンによって収集されるMR信号に基づいて、検査情報を取得する機能を有する。収集されるMR信号がMRS解析用のMR信号であれば、MR信号のフーリエ変換(FT: Fourier transform)を含むデータ解析処理によって検査情報としてMR信号の周波数スペクトルが取得される。検査情報として取得されたMR信号の周波数スペクトルは、表示装置３４にMRS解析データとして表示させることができる。また、MR信号の周波数スペクトルは、MRS解析データとして検査データ記憶部４３に保存することもできる。
一方、収集されるMR信号がMR画像データの生成用のイメージングデータであれば、イメージングデータに基づいてMR画像データが検査情報として生成される。MR画像データの生成は、ｋ空間データ記憶部４２に形成されたｋ空間へのイメージングデータの配置、ｋ空間に配置されたｋ空間データに対するFTを含む画像再構成処理による実空間データの生成、実空間データに対する必要な画像処理によって実行することができる。生成されたMR画像データは、診断画像データとして表示装置３４に表示させることができる。また、MR画像データを検査データ記憶部４３に保存することもできる。
MRS解析部４１Ａは、MRS解析用のMR信号に基づく解析処理によってMRS解析データを生成する機能を有する。MRS解析データは、MR信号のコンボリューション(Convolution)処理、コンボリューション処理後の信号をコンボリューション処理前の信号から減算する差分(Subtraction)処理、差分処理によって得られる差分信号をFTすることによって差分信号の周波数スペクトルを求める処理によって取得することができる。また、これらのMRS解析処理の前処理又は後処理としてアベレージングや渦磁場補正等の必要な処理がMRS解析部４１Ａにおいて実行される。
特に、MRS解析部４１Ａは、タイムドメイン上で信号のコンボリューション処理を実行できるように構成されている。タイムドメイン上での信号の処理は、時間軸を用いて表される信号に対する処理となる。タイムドメインの信号は、周波数ドメインの信号を逆フーリエ変換(IFT: inverse FT)することによって得られる。逆に、タイムドメインの信号をFTすれば、周波数ドメインの信号となる。また、タイムドメイン上におけるコンボリューションフィルタは、周波数ドメイン上におけるコンボリューションフィルタをIFTして得られるフィルタとなる。逆に、タイムドメイン上におけるコンボリューションフィルタをFTすれば、周波数ドメイン上におけるコンボリューションフィルタとなる。更に、MRS解析部４１Ａは、位相補正部４１Ｂにおける位相補正後の信号を対象としてコンボリューション処理及び差分処理を繰返し実行できるように構成されている。
位相補正部４１Ｂは、MRS解析データとして取得される信号の周波数スペクトルにおいて抑制されるべき代謝物からの信号の共鳴周波数がMR信号の中心周波数となるように、コンボリューション処理及び差分処理の対象となる信号の位相補正を実行する機能を有する。また、位相補正部４１Ｂは、位相補正後の信号がコンボリューション処理及び差分処理された場合に、コンボリューション処理及び差分処理後の信号の周波数を位相補正前の周波数に戻す逆位相補正を実行する機能を有する。
そして、位相補正部４１Ｂにおける位相補正後のMR信号をMRS解析部４１Ａにおけるコンボリューション処理及び差分処理の対象とすることによって、複数の所望の代謝物からの信号が抑制されたMR信号の周波数スペクトルを生成することが可能となる。
尚、信号の周波数スペクトルにおいて抑制されるべき代謝物信号としては、水信号及び脂肪信号が代表的であるが、その他の代謝物信号を抑制対象とすることもできる。また、抑制対象となる水信号は、共鳴周波数がMR信号の中心周波数となる条件で収集されるため、水信号を抑制するための後処理としての位相補正は必ずしも必要ではない。
抑制代謝物指定部４１Ｃは、入力装置３３から入力された指示情報に基づいて、信号の周波数スペクトルにおいて抑制されるべき代謝物信号を指定する機能を有する。水信号及び脂肪信号等の信号の周波数スペクトルにおいて抑制されるべき代謝物信号は、予め決定しておくことができるが、ユーザがマニュアルで抑制対象となる代謝物を指定できるようにしてもよい。その場合には、入力装置３３から抑制対象となる代謝物の指定情報を抑制代謝物指定部４１Ｃに入力することによって、ユーザがマニュアルで抑制対象となる代謝物を指定することができる。
指定された代謝物の特定情報は、抑制代謝物指定部４１ＣからMRS解析部４１Ａ及び位相補正部４１Ｂに通知される。そして、位相補正部４１Ｂでは、抑制代謝物指定部４１Ｃから通知された代謝物の共鳴周波数がMR信号の中心周波数となるように位相補正が実行される一方、MRS解析部４１Ａでは、抑制代謝物指定部４１Ｃから通知された代謝物の共鳴周波数が中心周波数となったMR信号に対するコンボリューション処理及び差分処理が実行される。
また、抑制されるべき代謝物信号の一部をユーザがマニュアルで指定し、他の一部をデフォルトとして予め決定しておくこともできる。従って、信号成分が抑制されるべき代謝物が第１の代謝物及び第２の代謝物であれば、第１の代謝物及び第２の代謝物の少なくとも一方を抑制代謝物指定部４１Ｃにおいて指定できるようにすることができる。
以上のような機能を有するコンピュータ３２のデータ収集条件設定部４０は、静磁場用磁石２１、シムコイル２２、傾斜磁場コイル２３及びRFコイル２４等のハードウェアと協働することによって、MRイメージング用又はMRS解析用のMR信号を被検体Ｐから収集するデータ収集部として機能する。但し、同様な機能が備えられれば、他の構成要素によってデータ収集部を構成してもよい。
一方、コンピュータ３２のデータ処理部４１は、上述したデータ収集部によって収集されたMRS解析用のMR信号に対する、水からのMR信号成分等の第１の代謝物からの第１のMR信号成分及び脂肪からのMR信号成分等の第２の代謝物からの第２のMR信号成分を抑制するデータ処理によって第１のMR信号成分及び第２のMR信号成分が抑制されたMR信号の周波数スペクトルを取得する機能を有している。
次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作及び作用について説明する。
図３は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により水信号及び脂肪信号を抑制したMRS解析データを取得する際の流れを示すフローチャートである。
まず予め寝台３７に被検体Ｐがセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
次にステップＳ１において、データ収集条件設定部４０によりMRS解析用のデータ収集条件が設定され、設定されたデータ収集条件に従ってMRS解析用のMR信号が収集される。
具体的には、データ収集条件設定部４０において設定されたパルスシーケンスを含むデータ収集条件が、データ収集条件設定部４０からシーケンスコントローラ３１に出力される。そうすると、シーケンスコントローラ３１は、データ収集条件に従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RFコイル２４からRF信号を発生させる。
このため、被検体Ｐの内部における核磁気共鳴により生じたMR信号が、RFコイル２４により受信されて受信器３０に与えられる。受信器３０は、RFコイル２４からMR信号を受けて必要な信号処理を施した後、シーケンスコントローラ３１を通じてコンピュータ３２に出力する。
次にステップＳ２において、データ処理部４１のMRS解析部４１Ａにおいて、MRS解析用のMR信号から水信号を除去する処理が実行される。尚、水信号を除去する処理に先立って、アベレージング等の必要な前処理がMRS解析部４１Ａにおいて実行される。
水信号を除去する処理は、式(1)に示す演算によって実行することができる。
S1cor(t) = S1(t)-S1(t)＊G(t) (1)
但し、式(1)においてS1(t)は収集されたMR信号を、G(t)はタイムドメイン上におけるコンボリューションフィルタとして用いられるガウシアン関数を、＊はコンボリューション演算を、S1cor(t)は水信号を除去する処理後のMR信号を、それぞれ示す。
式(1)に示すように、ガウシアン関数G(t)によるMR信号S(t)のタイムドメイン上におけるコンボリューション処理によって、MR信号S(t)の低周波成分である水信号S1(t)＊G(t)が抽出される。そして、コンボリューション処理によって抽出された水信号S1(t)＊G(t)を、コンボリューション処理前におけるMR信号S(t)から減算する差分処理により、水信号S1(t)＊G(t)が除去されたMR信号S1cor(t)を得ることができる。
次にステップＳ３において、位相補正部４１Ｂは、水信号S1(t)＊G(t)が除去されたMR信号S1cor(t)の位相補正を行う。この位相補正は、MR信号S1cor(t)に含まれる脂肪信号成分の共鳴周波数が収集データであるMR信号S1(t)の中心周波数となるように実行される。従って、位相補正は式(2)に示す演算となる。
S2(t)= S1cor(t)exp(2πnΔfΔt) (2)
但し、式(2)においてnはMR信号S1cor(t)のデータ点数を、Δfは脂肪信号と水信号の周波数の差を、ΔtはMR信号S1cor(t)のデータ点当たりの時間を、それぞれ示す。尚、1.5[T]の磁場下では、脂肪信号と水信号の周波数の差は-225[Hz]である。また、MR信号S1cor(t)のデータ点当たりの時間Δtは通常1x10-3[s]程度である。
式(2)に示す演算によって脂肪信号の中心周波数が低周波領域となったMR信号S2(t)が得られる。
次にステップＳ４において、MRS解析部４１Ａは脂肪信号が低周波化されたMR信号S2(t)から脂肪信号を除去する処理を実行する。
脂肪信号を除去する処理は、式(3)に示す演算によって実行することができる。
S2cor(t)=S2(t)-S2(t)＊G(t) (3)
但し、式(3)においてS2(t)は脂肪信号が低周波化されたMR信号を、G(t)はタイムドメイン上におけるコンボリューションフィルタとして用いられるガウシアン関数を、＊はコンボリューション演算を、S2cor(t)は脂肪信号を除去する処理後のMR信号を、それぞれ示す。
式(3)に示すように、水信号を除去する処理と同様の演算によって脂肪信号が除去される。これにより、水信号及び脂肪信号の双方が除去されたMR信号S2cor(t)が得られる。
次にステップＳ５において、位相補正部４１Ｂは、ステップＳ３における位相補正の位相補正量の符合を反転させた位相補正量で位相補正を行う。すなわち、式(4)に示すように、水信号及び脂肪信号の双方が除去されたMR信号S2cor(t)に対してステップＳ３における位相補正をキャンセルさせる逆位相補正処理が実行される。
S(t)= S2cor(t)exp(-2πnΔfΔt) (4)
これにより、除去された水信号に対応する周波数が低周波領域となり、かつ除去された脂肪信号に対応する周波数がステップＳ３における位相補正前の元の周波数となったMR信号S(t) が得られる。
次にステップＳ６においてMRS解析部４１Ａは逆位相補正後のMR信号S(t)に対する高速フーリエ変換(FFT: fast Fourier transform)によってMRS解析データDとしてMR信号の周波数スペクトルを取得する。この演算は、式(5)で示される。
D=FFT{S(t)} (5)
式(5)によって生成される周波数スペクトルは、水信号及び脂肪信号が除去されたMR信号に基づいて生成されているため、診断に有用な波形を有するスペクトルとなる。すなわち、水信号及び脂肪信号の双方が抑制された良好な周波数スペクトルを得ることができる。
以上のように、MR信号のタイムドメイン上におけるコンボリューション後の信号をMR信号から減算することによって水信号を抑制する第１の差分処理、脂肪信号の共鳴周波数が中心周波数となるようにする第１の差分処理後におけるMR信号の第１の位相補正、第１の位相補正後におけるMR信号のタイムドメイン上におけるコンボリューション後の信号を第１の位相補正後におけるMR信号から減算することによって脂肪信号を抑制する第２の差分処理、除去された水信号の共鳴周波数が中心周波数となるようにする第２の差分処理後におけるMR信号の第２の位相補正並びに第２の位相補正後におけるMR信号のFTを含むデータ処理によって水信号及び脂肪信号が抑制されたMR信号の周波数スペクトルを取得することができる。
尚、上述の例では、水信号及び脂肪信号のみを抑制対象としたが、他の単一又は複数の代謝物信号を抑制対象とすることもできる。また、水信号を含む複数の代謝物信号を除去する処理の順序は任意である。
すなわち、２つの代謝物信号を抑制する場合であれば、第１の代謝物の共鳴周波数を中心周波数とするMR信号から、MR信号のタイムドメイン上におけるコンボリューション後の信号を減算する処理によって第１のMR信号成分を抑制し、第１のMR信号成分の抑制前又は第１のMR信号成分の抑制後におけるMR信号を、第２の代謝物の共鳴周波数が中心周波数となるように位相補正して得られる位相補正後のMR信号から、位相補正後のMR信号のタイムドメイン上におけるコンボリューション後の信号を減算する処理によって第２のMR信号成分を抑制することができる。
また、３つ以上の代謝物信号を抑制する場合であれば、MR信号から更に第３の代謝物からの第３のMR信号成分を抑制するための処理を含むデータ処理によって第１のMR信号成分、第２のMR信号成分及び第３のMR信号成分が抑制されたMR信号の周波数スペクトルを取得することができる。この場合、第２の代謝物の共鳴周波数を中心周波数とする位相補正及び第３の代謝物の共鳴周波数を中心周波数とする位相補正を含むデータ処理を順次実行すればよい。
すなわち、水信号の共鳴周波数はスキャンによって収集されるMR信号の中心周波数となっている。従って、水信号以外の複数の代謝物信号を抑制する場合において、代謝物信号の周波数を中心周波数とするためのMR信号の位相補正、位相補正後におけるMR信号のコンボリューション処理及び差分処理による代謝物信号の除去並びに位相補正をキャンセルさせる逆位相補正を、抑制対象となる代謝物信号ごとに実行すればよい。換言すれば、水信号以外の複数の代謝物信号を抑制する場合には、複数の代謝物に対応する複数の共鳴周波数に合わせて位相補正、コンボリューション、減算処理及び逆位相補正で構成される一連の処理を複数回繰返せばよい。
つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、抑制パルスの印加等のデータ収集条件としてではなく、MRS解析処理において複数の代謝物信号を除去できるようにしたものである。
このため、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、水信号及び脂肪信号等の不要な複数の代謝物信号が抑制されたMR信号の周波数スペクトルを得ることができる。特に、前立腺やブレストを対象とするMRS解析では、水信号のみならず、従来抑制が困難であった脂肪信号も十分に抑制することができる。この結果、良好な波形を有するMR信号の周波数スペクトルを得ることができる。
図４は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により取得されたMRS解析結果を従来のMRS解析結果と比較した図である。
図４(A), (B)において各横軸は周波数を示し、各縦軸はMR信号の強度を示す。また、図４(A)は従来の方法によって取得されたMR信号の周波数スペクトルを示し、図４(B)は図３に示す処理によって取得されたMR信号の周波数スペクトルを示す。
水及び乳酸(LA: lactic acid)を含むファントムからMR信号を収集し、従来の方法でMRS解析を実行した結果、図４(A)に示すMR信号の周波数スペクトルが得られた。図４(A)に示すように、左端における水信号の共鳴周波数にはピークが無く、水信号が抑制されている。また、水信号の共鳴周波数に近い側からコリン(Cho: choline)、クレアチン(Cr: creatine)及びNアセチルアスパラギン酸(NAA: N-acetylaspartic acid)の各ピークが現れている。但し、NAAのピークよりも高周波側の点線で囲まれた領域に乳酸信号に対応する負のピークが現れている。すなわち、乳酸信号が十分に抑制されていない。
これに対して図３に示す処理によってMRS解析を実行すると、図４(B)に示すように、水信号と共に乳酸信号も十分に抑制することができる。つまり、水信号以外の代謝物信号を十分に抑制できたことが確認できる。
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
例えば、上述した実施形態では磁気共鳴イメージング装置２０に備えられるコンピュータ３２においてMRS解析が実行される場合について説明したが、所望の磁気共鳴イメージング装置とネットワークを介して接続された、独立した医用データ解析装置においてMRS解析を実行することもできる。
図５は医用データ解析装置を磁気共鳴イメージング装置とネットワークを介して接続した例を示す図である。
図５に示すように、医用データ解析装置５０を所望の磁気共鳴イメージング装置５１とネットワーク５２を介して間接的に又は直接接続することができる。そして、医用データ解析装置５０には、所望の磁気共鳴イメージング装置５１からネットワーク５２を介して間接的に又は直接、被検体から収集されたMRS解析用のMR信号を取得するデータ取得部５０Ａと、データ取得部５０Ａによって取得されたMR信号に対する、第１の代謝物からの第１のMR信号成分及び第２の代謝物からの第２のMR信号成分を抑制するデータ処理によって、第１のMR信号成分及び第２のMR成分が抑制されたMR信号の周波数スペクトルを取得するデータ処理部５０Ｂとを備えることができる。
図２に例示されるように磁気共鳴イメージング装置２０にデータ処理部４１として医用データ解析装置を内蔵する場合に限らず、ネットワーク５２を介して任意の磁気共鳴イメージング装置５１に医用データ解析装置５０を接続する場合においても、コンピュータにプログラムを読み込ませることによって医用データ解析装置５０を構成することができる。また、医用データ解析装置５０を構成するために回路を用いてもよい。
２０ 磁気共鳴イメージング装置
２１ 静磁場用磁石
２２ シムコイル
２３ 傾斜磁場コイル
２４ RFコイル
２５ 制御系
２６ 静磁場電源
２７ 傾斜磁場電源
２８ シムコイル電源
２９ 送信器
３０ 受信器
３１ シーケンスコントローラ
３２ コンピュータ
３３ 入力装置
３４ 表示装置
３５ 演算装置
３６ 記憶装置
３７ 寝台
４０ データ収集条件設定部
４１ データ処理部
４１Ａ MRS解析部
４１Ｂ 位相補正部
４１Ｃ 抑制代謝物指定部
４２ ｋ空間データ記憶部
４３ 検査データ記憶部
５０ 医用データ解析装置
５０Ａ データ取得部
５０Ｂ データ処理部
５１ 磁気共鳴イメージング装置
５２ ネットワーク
Ｐ 被検体

Claims (9)

  1. 磁気共鳴スペクトロスコピー解析用の磁気共鳴信号を被検体から収集するデータ収集部と、
    前記データ収集部によって収集された前記磁気共鳴信号に対する、第１の代謝物からの第１の磁気共鳴信号成分及び第２の代謝物からの第２の磁気共鳴信号成分を抑制するデータ処理によって、前記第１の磁気共鳴信号成分及び前記第２の磁気共鳴信号成分が抑制された前記磁気共鳴信号の周波数スペクトルを取得するデータ処理部と、
    前記第１の代謝物及び前記第２の代謝物の少なくとも一方を指定する指定部と、
    を備える磁気共鳴イメージング装置。
  2. 磁気共鳴スペクトロスコピー解析用の磁気共鳴信号を被検体から収集するデータ収集部と、
    前記データ収集部によって収集された前記磁気共鳴信号に対する、第１の代謝物からの第１の磁気共鳴信号成分及び第２の代謝物からの第２の磁気共鳴信号成分を抑制するデータ処理によって、前記第１の磁気共鳴信号成分及び前記第２の磁気共鳴信号成分が抑制された前記磁気共鳴信号の周波数スペクトルを取得するデータ処理部と、
    を備え、
    前記データ処理部は、前記第１の代謝物の共鳴周波数を中心周波数とする磁気共鳴信号に対して、前記第２の代謝物の共鳴周波数が中心周波数となるように位相補正を行い、位相補正後の磁気共鳴信号を用いて、前記第２の磁気共鳴信号成分を抑制するように構成される磁気共鳴イメージング装置。
  3. 前記データ処理部は、前記第１の代謝物の共鳴周波数を中心周波数とする前記磁気共鳴信号から、前記磁気共鳴信号のタイムドメイン上におけるコンボリューション後の信号を減算する処理によって前記第１の磁気共鳴信号成分を抑制し、前記第１の磁気共鳴信号成分の抑制前又は前記第１の磁気共鳴信号成分の抑制後における前記磁気共鳴信号を、前記第２の代謝物の共鳴周波数が中心周波数となるように位相補正して得られる位相補正後の磁気共鳴信号から、前記位相補正後の磁気共鳴信号のタイムドメイン上におけるコンボリューション後の信号を減算する処理によって前記第２の磁気共鳴信号成分を抑制するように構成される請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置。
  4. 前記データ処理部は、前記磁気共鳴信号から更に第３の代謝物からの第３の磁気共鳴信号成分を抑制するための処理を含むデータ処理によって前記第１の磁気共鳴信号成分、前記第２の磁気共鳴信号成分及び前記第３の磁気共鳴信号成分が抑制された前記磁気共鳴信号の周波数スペクトルを取得するように構成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  5. 前記データ処理部は、前記第２の代謝物の共鳴周波数を中心周波数とする位相補正及び前記第３の代謝物の共鳴周波数を中心周波数とする位相補正を含むデータ処理を実行するように構成される請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置。
  6. 前記データ処理部は、前記磁気共鳴信号のタイムドメイン上におけるコンボリューション後の信号を前記磁気共鳴信号から減算することによって水信号を抑制する第１の差分処理、脂肪信号の共鳴周波数が中心周波数となるようにする前記第１の差分処理後における磁気共鳴信号の第１の位相補正、前記第１の位相補正後における磁気共鳴信号のタイムドメイン上におけるコンボリューション後の信号を前記第１の位相補正後における磁気共鳴信号から減算することによって前記脂肪信号を抑制する第２の差分処理、除去された前記水信号の共鳴周波数が中心周波数となるようにする前記第２の差分処理後における磁気共鳴信号の第２の位相補正並びに前記第２の位相補正後における磁気共鳴信号のフーリエ変換を含むデータ処理によって前記水信号及び前記脂肪信号が抑制された磁気共鳴信号の周波数スペクトルを取得するように構成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  7. 前記データ処理部は、水からの磁気共鳴信号成分及び脂肪からの磁気共鳴信号成分を抑制するデータ処理を行うように構成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  8. 被検体から収集された磁気共鳴スペクトロスコピー解析用の磁気共鳴信号を取得するデータ取得部と、
    前記データ取得部によって取得された前記磁気共鳴信号に対する、第１の代謝物からの第１の磁気共鳴信号成分及び第２の代謝物からの第２の磁気共鳴信号成分を抑制するデータ処理によって、前記第１の磁気共鳴信号成分及び前記第２の磁気共鳴信号成分が抑制された前記磁気共鳴信号の周波数スペクトルを取得するデータ処理部と、
    前記第１の代謝物及び前記第２の代謝物の少なくとも一方を指定する指定部と、
    を有する医用データ解析装置。
  9. 被検体から収集された磁気共鳴スペクトロスコピー解析用の磁気共鳴信号を取得するデータ取得部と、
    前記データ取得部によって取得された前記磁気共鳴信号に対する、第１の代謝物からの第１の磁気共鳴信号成分及び第２の代謝物からの第２の磁気共鳴信号成分を抑制するデータ処理によって、前記第１の磁気共鳴信号成分及び前記第２の磁気共鳴信号成分が抑制された前記磁気共鳴信号の周波数スペクトルを取得するデータ処理部と、
    を有し、
    前記データ処理部は、前記第１の代謝物の共鳴周波数を中心周波数とする磁気共鳴信号に対して、前記第２の代謝物の共鳴周波数が中心周波数となるように位相補正を行い、位相補正後の磁気共鳴信号を用いて、前記第２の磁気共鳴信号成分を抑制するように構成される医用データ解析装置。
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