JP7027062B2 - 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

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 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装置及び磁気共鳴イメージング方法に関する。
造影剤を投与することなく、下肢の血流など低流速の流れを描出することができる磁気共鳴イメージング手法として、Fresh Blood Imaging(FBI)法がある。FBI法は、同じ非造影の方法であるTime-of-flight(TOF)法や位相コントラスト(phase contrast(PC)法と比較して、低流速の流れを描出することができるという利点を有する。また、FBI法は、TOF法やPC法と比較して、少ないスライス枚数で、血流の流れに沿った画像を収集することができるという利点を有する。
FBI法においては、パルスシーケンスを、例えば収縮期と拡張期など、異なる2つの心位相で実行し、2つのデータ(2つの原画像)を収集する。その後、収集された2つのデータ(2つの原画像)の間で差分処理を行って、例えば差分Maximum Intensity Projection(MIP)画像などの差分画像を生成する。
しかしながら、例えば差分画像において狭窄などの疾患が見つかった場合、2つの原画像に戻って詳細を観察できるのが望ましい。従って、原画像の時点で、脂肪抑制がすでに行われているのが望ましい。
しかし、脂肪抑制パルスとして、short TI inversion recovery(STIR)パルスを通常の方法で印加した場合、血管信号が弱くなってしまう場合があった。
特開2009-160052号公報
本発明が解決しようとする課題は、効率よく脂肪信号を抑制することである。
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、シーケンス制御部と、画像生成部とを備える。シーケンス制御部は、領域選択を行うための傾斜磁場を印加しながらSTIR(short TI inversion recovery)パルスを印加した後、データ収集を行うパルスシーケンスを、異なる2つのタイミングで実行し、2つのデータを収集する。画像生成部は、前記シーケンス制御部が収集した前記2つのデータの間で差分処理を行って画像を生成する。
図1は、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置を示す図である。 図2Aは、実施形態に係る背景について説明した図である。 図2Bは、実施形態に係る背景について説明した図である。 図2Cは、実施形態に係る背景について説明した図である。 図2Dは、実施形態に係る背景について説明した図である。 図3は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理について説明したフローチャートである。 図4は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が実行するパルスシーケンスについて説明した図である。 図5は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理について説明したフローチャートである。 図6は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が実行するパルスシーケンスについて説明した図である。 図7は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理について説明した図である。 図8は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に係るGUIの一例について説明した図である。 図9は、第2の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理について説明したフローチャートである。 図10は、第2の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が実行するパルスシーケンスについて説明した図である。 図11は、第2の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理について説明した図である。 図12は、第3の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理について説明したフローチャートである。 図13は、第3の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が実行するパルスシーケンスについて説明した図である。 図14は、実施形態に係る画像処理装置のハードウェア構成について説明した図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、互いに同じ構成には共通の符号を付して、重複する説明は省略する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置100を示すブロック図である。図1に示すように、磁気共鳴イメージング装置100は、静磁場磁石101と、静磁場電源(図示しない)と、傾斜磁場コイル103と、傾斜磁場電源104と、寝台105と、寝台制御回路106と、送信コイル107と、送信回路108と、受信コイル109と、受信回路110と、シーケンス制御回路120と、画像処理装置130とを備える。なお、磁気共鳴イメージング装置100に、被検体P(例えば、人体)は含まれない。また、図1に示す構成は一例に過ぎない。例えば、シーケンス制御回路120及び画像処理装置130内の各部は、適宜統合若しくは分離して構成されてもよい。
静磁場磁石101は、中空の略円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に静磁場を発生する。静磁場磁石101は、例えば、超伝導磁石等であり、静磁場電源から電流の供給を受けて励磁する。静磁場電源は、静磁場磁石101に電流を供給する。別の例として、静磁場磁石101は、永久磁石でもよく、この場合、磁気共鳴イメージング装置100は、静磁場電源を備えなくてもよい。また、静磁場電源は、磁気共鳴イメージング装置100とは別に備えられてもよい。
傾斜磁場コイル103は、中空の略円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石101の内側に配置される。傾斜磁場コイル103は、互いに直交するX、Y、及びZの各軸に対応する3つのコイルが組み合わされて形成されており、これら3つのコイルは、傾斜磁場電源104から個別に電流の供給を受けて、X、Y、及びZの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生する。傾斜磁場コイル103によって発生するX、Y、及びZの各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Ge、及びリードアウト用傾斜磁場Grである。傾斜磁場電源104は、傾斜磁場コイル103に電流を供給する。
寝台105は、被検体Pが載置される天板105aを備え、寝台制御回路106による制御の下、天板105aを、被検体Pが載置された状態で、傾斜磁場コイル103の空洞(撮像口)内へ挿入する。通常、寝台105は、長手方向が静磁場磁石101の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御回路106は、画像処理装置130による制御の下、寝台105を駆動して天板105aを長手方向及び上下方向へ移動する。
送信コイル107は、傾斜磁場コイル103の内側に配置され、送信回路108からRFパルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。送信回路108は、対象とする原子の種類及び磁場強度で定まるラーモア(Larmor)周波数に対応するRFパルスを送信コイル107に供給する。
受信コイル109は、傾斜磁場コイル103の内側に配置され、高周波磁場の影響によって被検体Pから発せられる磁気共鳴信号(以下、必要に応じて、「MR信号」と呼ぶ)を受信する。受信コイル109は、磁気共鳴信号を受信すると、受信した磁気共鳴信号を受信回路110へ出力する。
なお、上述した送信コイル107及び受信コイル109は一例に過ぎない。送信機能のみを備えたコイル、受信機能のみを備えたコイル、若しくは送受信機能を備えたコイルのうち、1つ若しくは複数を組み合わせることによって構成されればよい。
受信回路110は、受信コイル109から出力される磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴データを生成する。具体的には、受信回路110は、受信コイル109から出力される磁気共鳴信号をデジタル変換することによって磁気共鳴データを生成する。また、受信回路110は、生成した磁気共鳴データをシーケンス制御回路120へ送信する。なお、受信回路110は、静磁場磁石101や傾斜磁場コイル103等を備える架台装置側に備えられてもよい。
シーケンス制御回路120は、画像処理装置130から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源104、送信回路108及び受信回路110を駆動することによって、被検体Pの撮像を行う。ここで、シーケンス情報は、撮像を行うための手順を定義した情報である。シーケンス情報には、傾斜磁場電源104が傾斜磁場コイル103に供給する電流の強さや電流を供給するタイミング、送信回路108が送信コイル107に供給するRFパルスの強さやRFパルスを印加するタイミング、受信回路110が磁気共鳴信号を検出するタイミング等が定義される。例えば、シーケンス制御回路120は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等の電子回路である。なお、シーケンス制御回路120が実行するパルスシーケンスの詳細については、後述する。
さらに、シーケンス制御回路120は、傾斜磁場電源104、送信回路108及び受信回路110を駆動して被検体Pを撮像した結果、受信回路110から磁気共鳴データを受信すると、受信した磁気共鳴データを画像処理装置130へ転送する。
画像処理装置130は、磁気共鳴イメージング装置100の全体制御や、画像の生成等を行う。画像処理装置130は、記憶回路132、入力装置134、ディスプレイ135、処理回路150を備える。処理回路150は、インタフェース機能131、制御機能133、及び画像生成機能136を備える。
第1の実施形態では、インタフェース機能131、制御機能133、画像生成機能136にて行われる各処理機能は、コンピューターによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路132へ記憶されている。処理回路150はプログラムを記憶回路132から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路150は、図1の処理回路150内に示された各機能を有することになる。なお、図1においては単一の処理回路150にて、インタフェース機能131、制御機能133、画像生成機能136にて行われる処理機能が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路150を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。換言すると、上述のそれぞれの機能がプログラムとして構成され、1つの処理回路150が各プログラムを実行する場合であってもよい。別の例として、特定の機能が専用の独立したプログラム実行回路に実装される場合であってもよい。なお、シーケンス制御回路120、画像生成機能136、制御機能133は、それぞれシーケンス制御部、画像生成部、制御部の一例である。
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphical Processing Unit)或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路132に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。
また、記憶回路132にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、寝台制御回路106、送信回路108、受信回路110等も同様に、上記のプロセッサ等の電子回路により構成される。
処理回路150は、インタフェース機能131により、シーケンス情報をシーケンス制御回路120へ送信し、シーケンス制御回路120から磁気共鳴データを受信する。また、磁気共鳴データを受信すると、インタフェース機能131を有する処理回路150は、受信した磁気共鳴データを記憶回路132に格納する。
記憶回路132に格納された磁気共鳴データは、制御機能133によってk空間に配置される。この結果、記憶回路132は、k空間データを記憶する。
記憶回路132は、インタフェース機能131を有する処理回路150によって受信された磁気共鳴データや、制御機能133を有する処理回路150によってk空間に配置されたk空間データ、画像生成機能136を有する処理回路150によって生成された画像データ等を記憶する。例えば、記憶回路132は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。
入力装置134は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。入力装置134は、例えば、マウスやトラックボール等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である。ディスプレイ135は、制御機能133を有する処理回路150による制御の下、撮像条件の入力を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)や、画像生成機能136を有する処理回路150によって生成された画像等を表示する。ディスプレイ135は、例えば、液晶表示器等の表示デバイスである。
処理回路150は、制御機能133により、磁気共鳴イメージング装置100の全体制御を行い、撮像や画像の生成、画像の表示等を制御する。例えば、制御機能133を有する処理回路150は、撮像条件(撮像パラメータ等)の入力をGUI上で受け付け、受け付けた撮像条件に従ってシーケンス情報を生成する。また、制御機能133を有する処理回路150は、生成したシーケンス情報をシーケンス制御回路120へ送信する。
処理回路150は、画像生成機能136により、k空間データを記憶回路132から読み出し、読み出したk空間データにフーリエ変換等の再構成処理を施すことで、画像を生成する。
次に、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置100の背景について簡単に説明する。
造影剤を投与することなく、下肢の血流など低流速の流れを描出することができる磁気共鳴イメージング手法として、Fresh Blood Imaging(FBI)法がある。FBI法は、同じ非造影の方法であるTime-of-flight(TOF)法や位相コントラスト(phase contrast(PC)法と比較して、低流速の流れを描出することができるという利点を有する。また、FBI法は、TOF法やPC法と比較して、少ないスライス枚数で、血流の流れに沿った画像を収集することができるという利点を有する。
FBI法においては、パルスシーケンスを、例えば収縮期と拡張期など、異なる2つの心位相で実行し、2つのデータ(2つの原画像)を収集する。その後、収集された2つのデータ(2つの原画像)の間で差分処理を行って、例えば差分Maximum Intensity Projection(MIP)画像などの差分画像を生成する。
しかしながら、例えば差分画像において狭窄などの疾患が見つかった場合、2つの原画像に戻って詳細を観察できるのが望ましい。従って、原画像の時点で、脂肪抑制がすでに行われているのが望ましい。また、被検体が撮像中に動いた場合などは、差分画像においても、脂肪信号が残ってしまうため画像が劣化する。従って、この場合でも、原画像の時点で、脂肪抑制がすでに行われているのが望ましい。
脂肪抑制としては、例えば周波数選択的な脂肪抑制パルスを印加することも考えられる。しかしながら、周波数選択的な脂肪抑制パルスを印加する方法の場合、厳密なシミングが必要になる場合があるが、例えばコロナル撮像など、撮像領域が広い場合、シミングが大変な場合もある。そこで、脂肪抑制パルスとして、例えば、short TI inversion recovery(STIR)パルスを領域非選択で印加し、脂肪信号のヌルポイント付近で、データ収集を行う方法が考えられる。
ところが、STIRパルスが領域非選択で印加される場合、上流の血液が当該STIRパルスにより領域非選択で励起され、TR(repetition time)が短いため縦磁化回復が完全でないことがある。この結果、STIRパルスが領域非選択で印加される場合、血管信号が弱くなってしまう場合があった。
図2A~図2Dに、かかる状況が示されている。図2A、図2B、図2C、図2Dは、実施形態に係る背景について説明した図である。
図2A~図2Dは、いずれもFBI法を用いて生成された画像である。図2Aは、脂肪飽和パルスとしてSTIRパルスが領域非選択で印加された場合の原画像である。図2Bは、脂肪飽和パルスが印加されない場合の原画像である。図2Cは、脂肪飽和パルスとしてSTIRパルスが領域非選択で印加された場合の差分MIP画像である。図2Dは、脂肪飽和パルスが印加されない場合の差分MIP画像である。原画像である図2A及び図2Bにおいては、組織及び血管の信号が描出されるのに対して、差分MIP画像である図2C及び図2Dにおいては、血管の信号が描出される。
脂肪飽和パルスが印加されている図2A及び図2Cを、脂肪飽和パルスが印加されていない図2B及び図2Dと比較すると、図2A及び図2Cでは、脂肪信号が抑制される。例えば、図2Aの矢印で示された部分を、図2Bの矢印で示された部分と比較すると、脂肪信号が抑制されないため血管信号がはっきりしない図2Bに比べ、図2Aにおいては、血管信号が明確に描出されている。
ただし、脂肪飽和パルスとしてSTIRパルスが領域非選択で印加されると、上流の血液が当該STIRパルスにより領域非選択で励起され、データ収集時に縦磁化回復が完全でないため、血液信号が全体的に弱くなってしまう。
このような背景に鑑み、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置100は、シーケンス制御回路120と処理回路150とを備える。シーケンス制御回路120は、領域選択を行うための傾斜磁場を印加しながら、STIRパルスを印加した後、データ収集を行うパルスシーケンスを、異なる2つのタイミングで実行し、2つのデータを収集する。処理回路150は、画像生成機能136により、シーケンス制御回路120が収集した2つのデータの間で差分処理を行って画像を生成する。
図3~図8を用いて、かかる状況について説明する。
図3は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置100が行う処理について説明したフローチャートである。第1の実施形態においては、磁気共鳴イメージング装置100は、例えばFBI法を用いてイメージングを行う。FBI法においては、異なる2つのタイミング、例えば異なる2つの心位相で、データ収集が行われる。また、図4は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置100が実行するパルスシーケンスについて説明した図である。図4は、FBI法における処理の全体像について示している。図4の上段は、収縮期におけるデータ収集を表す図であり、横軸方向は時刻を表す。図4の上から2段目は、拡張期におけるデータ収集を表す図であり、横軸方向は時刻を表す。また、図4の下段は、FBI法における差分処理について説明した図である。
図4を参照しながら、図3を用いて、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置100が行う処理の流れについて説明する。
はじめに、ステップS100において、シーケンス制御回路120は、図5~7で後述するパルスシーケンスを実行して、拡張期の心位相において、データを収集する。具体的には、図4の上から2段目に示されているように、シーケンス制御回路120は、拡張期の心位相において、データ収集12a、12b、12c等を、図5~7で後述するパルスシーケンスを実行することにより行う。シーケンス制御回路120は、データ収集12a、12b、12cのそれぞれを、R波10e、10f、10gをそれぞれトリガとして、例えば心電同期により、トリガから、拡張期に対応する所定の時刻だけ遅れたタイミングで行う。
続いて、ステップS110において、シーケンス制御回路120は、図5~7で後述するパルスシーケンスを実行して、収縮期の心位相において、データを収集する。具体的には、図4の上から1段目に示されているように、シーケンス制御回路120は、収縮期の心位相において、データ収集11a、11b、11c、11d等を、図5~7で後述するパルスシーケンスを実行することにより行う。シーケンス制御回路120は、データ収集11a、11b、11c、11dのそれぞれを、R波10a、10b、10c、10dをそれぞれトリガとして、例えば心電同期により、トリガから、収縮期に対応する所定の時刻だけ遅れたタイミングで行う。
ステップS100においてシーケンス制御回路120が行ったデータ収集12a、12b、12c等に基づいて、処理回路150は、画像生成機能136により、拡張期画像13を生成する。また、ステップS110においてシーケンス制御回路120が行ったデータ収集11a、11b、11c、11d等に基づいて、処理回路150は、画像生成機能136により、収縮期画像14を生成する。
このように、シーケンス制御回路120は、後述するパルスシーケンスを、異なる2つのタイミング、例えば異なる2つの心位相で実行し、拡張期画像13に係るデータ及び収縮期画像14に係るデータの2つのデータを収集する。
続いて、ステップS120において、処理回路150は、画像生成機能136により、シーケンス制御回路110がステップS110及びステップS110で収集した2つのデータ間で差分処理を行って画像を生成する。例えば、図4の下段に示されているように、処理回路150は、拡張期におけるデータ収集12a、12b、12c等におけるデータから得られた拡張期画像13と、収縮期におけるデータ収集11a、11b、11c、11d等におけるデータから得られた収縮期画像14との間で差分処理を行って、例えば差分画像15である差分MIP画像を生成する。
続いて、図6及び図7を参照しながら、図5を用いて、第1の実施形態において、シーケンス制御回路120がそれぞれ異なる2つのタイミングで実行するパルスシーケンスの詳細について説明する。
図5は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理について説明したフローチャートである。具体的には、図5は、シーケンス制御回路120が、例えば収縮期と拡張期それぞれで実行するパルスシーケンスの流れを示したフローチャートである。すなわち、図5は、図3のステップS100及びステップS110において、シーケンス制御回路120が実行するパルスシーケンスの流れを表している。
また、図6は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が実行するパルスシーケンスについて説明した図である。図6は、図5においてシーケンス制御回路120が実行するパルスシーケンスの一例である。図6において、横軸は時刻を表す。図6の最上段は、印加されるRFパルスを示す。図6の2段目は、印加されるRFパルスによって生成されるエコーを表す。図6の3段目、4段目、5段目は、印加されるスライス方向の傾斜磁場GSS、位相エンコード方向の傾斜磁場GPE、リードアウト方向の傾斜磁場GROをそれぞれ表す。
図5において、はじめに、ステップS10において、シーケンス制御回路120は、領域選択を行うための傾斜磁場を印加しながら、STIRパルスを印加する。具体的には、図6に示されているように、シーケンス制御回路120は、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7を印加しながら、STIRパルス1を印加する。シーケンス制御回路120は、例えばフリップ角が180度のSTIRパルス1を印加する。
STIRパルス1は、シーケンス制御回路120が印加する、脂肪信号を抑制するための、TI(Inversion Time)が比較的短いインバージョンパルスを表す。ここで、インバージョンパルスであるSTIRパルス1を用いて、脂肪信号の抑制を行うことができる理由は以下の通りである。すなわち、シーケンス制御回路120がSTIRパルス1を印加すると、組織の縦磁化は反転した後、組織の縦磁化は、その組織に固有の緩和定数に従って緩和し、所定の時間経過後、縦磁化がゼロとなるいわゆるヌルポイントに達する。このヌルポイント付近でデータ収集を行えば、その組織からの信号は抑制される。従って、STIRパルス1の印加後、脂肪の縦磁化が略ゼロとなるヌルポイントにおいてデータ収集11a、11b、11c、11d、12a、12b、12c等を行えば、脂肪信号の抑制が行われたデータ収集を行うことができる。
次に、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7について説明する。
まず、シーケンス制御回路120が、STIRパルス1を印加する際に、領域選択を行うための傾斜磁場を同時に印加しない場合、特に領域非選択でSTIRパルス1を印加する場合を仮定する。かかる場合、STIRパルス1は領域非選択的に印加されるから、例えば血管造影を行う場合、特に関心領域(FOV)の上流に存在する血液が、STIRパルス1により励起されてしまう。この結果、TRが短い撮像条件の場合、データ収集が開始されるまでに、血液の縦磁化が十分回復せず、目的とする血液信号の強度が低下してしまう場合がある。
従って、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置100においては、関心領域の上流に存在する血液がSTIRパルス1により励起されてしまうのを防止するために、シーケンス制御回路120は、STIRパルス1と同時に、領域選択を行うための傾斜磁場である選択磁場7を印加する。例えば、シーケンス制御回路120は、関心領域内の組織のみがSTIRパルス1により励起されるような、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7を印加する。
図7は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理について説明した図である。具体的には、図7を用いて、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7について説明する。
図7において、血管20a及び血管20bは、関心領域に存在する、撮像の目的である血管を表している。血管20a及び血管20bは、例えば下肢の動脈及び静脈を模式的に表す。図7に、スライス選択(SS)方向、位相エンコード(PE)方向、リードアウト(RO)方向の一例が示されている。FBI法においてはコロナル撮像が一般的なため、例えばスライス選択(SS)方向としては、前後方向、位相エンコード(PE)方向としては左右方向、リードアウト(RO)方向としては体軸方向が選択される。
シーケンス制御回路120は、血管の走行方向と垂直な面が選択されるように、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7を印加する。ここで、例えば下肢の撮像の場合、血管の走行方向がリードアウト方向となるから、シーケンス制御回路120は、リードアウト方向と垂直な面が選択されるように、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7を印加する。換言すると、矢印22に示されているように、シーケンス制御回路120は、領域選択を行うための傾斜磁場の印加方向を、リードアウト方向とする。すなわち、シーケンス制御回路120は、リードアウト方向の、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7を印加しながら、STIRパルスを印加する。なお、下肢の撮像の場合を例に挙げて説明したので、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7の印加方向は、リードアウト方向としたが、傾斜磁場7の印加方向は、撮像対象や目的に応じて、リードアウト方向以外の方向であってもよい。
ここで、シーケンス制御回路120は、血管の走行方向と垂直な面が選択されるように、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7を印加する理由は以下の通りである。もし仮に、シーケンス制御回路120が、血管の走行方向と平行な面が選択されるように、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7を印加した場合、選択される面と血管の走行方向が平行なので、関心領域外の血管における血液、特に関心領域外であって、データ収集時に関心領域内に入る可能性がある上流側の血液が励起され、血液信号の低下に結び付く可能性がある。従って、シーケンス制御回路120は、データ収集時に関心領域内に入る可能性がある上流側の血液が励起される度合いが最小限となるような方向の面が選択されるように、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7を印加する。
図7に、このようにして、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7により選択されたSTIRパルス1により励起される領域が、領域21として示されている。シーケンス制御回路120は、領域21が、関心領域と略一致するような傾斜磁場7の強度となるように、傾斜磁場7を印加する。
図5に戻り、ステップS20において、シーケンス制御回路120は、脂肪信号のヌルポイント付近の時刻となるまで待機する。
続いて、ステップS30において、シーケンス制御回路120は、データ収集を実行する。なお、第1の実施形態では、ステップS30において実行されるデータ収集として、図6に示されているように、ハーフフーリエFSE(Fast Spin Echo)法を用いる場合で説明する。
図6に示されるように、シーケンス制御回路120は、データ収集シーケンスのはじめに、90度のフリップ角のRFパルス2を印加し、TE(Echo Time)の半分の時刻が経過後に、180度のフリップ角のRFパルス3aを印加する。シーケンス制御回路120は、以降、TEごとに、180度のフリップ角のRFパルス3b、3c等を順次印加する。これにより、エコー4a、4b、4c等が生成される。また、シーケンス制御回路120は、スライス方向の傾斜磁場5a、5b、5cを印加する。また、シーケンス制御回路120は、位相エンコード方向の傾斜磁場6a、6b、6cを印加し、位相エンコードを行う。また、シーケンス制御回路120は、リードアウト方向の傾斜磁場8aを印加し、エコーが生成されている間、リードアウト方向の傾斜磁場8b及び8cを印加し、データ収集を行う。これにより、脂肪信号が抑制された状態で、データ収集が行われる。
なお、ステップS30で実行されるパルスシーケンスとしては、2次元スキャンのパルスシーケンスであってもよいし3次元スキャンのパルスシーケンスであってもよい。また、図5のステップS30で実行されるパルスシーケンスとしては、FASE(Fast Asymmetric SE)法の他に、EPI(Echo Planar Imaging)法、FSE(Fast Spin Echo)法、又はその他のスピンエコー法のパルスシーケンス等、さまざまなパルスシーケンスが可能である。
図8を用いて、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置100に用いられるGUIの例について説明する。図8は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に係るGUIの一例について説明した図である。
処理回路150は、制御機能133により、ディスプレイ135のパネル40上に、得られた画像を表示させる。例えば、処理回路150は、制御機能133により、ディスプレイ135のパネル40上に、ステップS120において生成された差分画像70を表示させる。
また、ユーザがボタン72をクリックすると、処理回路150は、制御機能133により、ディスプレイ135のパネル40上に、原画像71(例えば、差分処理を行う前のデータである2つのデータである拡張期画像13及び収縮期画像14のうち少なくとも一方)を、ディスプレイ135に表示させる。これにより、例えば差分画像70にて狭窄などの疾患が見つかり、拡張期画像13や収縮期画像14などの原画像71をユーザが詳細に見ることが望ましい場合が生じた場合に、脂肪抑制が適切にされた原画像71をディスプレイ135に表示させることができる。
また、処理回路150は、制御機能133により、領域選択を行うための傾斜磁場である傾斜磁場7により選択されたSTIRパルス1により励起される領域である領域21を、ディスプレイ135のパネル40上の領域42として、血管41a、41bに重畳させて、ディスプレイ135に表示させる。また、処理回路150は、制御機能133により、撮像対象の物理的な配置により定まる方向である第1の方向、第2の方向、第3の方向が、パルスシーケンスにおけるリードアウト(RO)方向、位相エンコード(PE)方向、スライス選択(SS)方向とどのような対応関係にあるかをディスプレイ135に表示させる。図8の例では、体軸方向である第1の方向がリードアウト(RO)方向に対応し、左右方向である第2の方向が位相エンコード(PE)方向に対応し、前後方向である第3の方向がスライス選択(SS)方向に対応する。また、処理回路150は、制御機能133により、領域42に、関心領域を更に重畳表示させてもよい。
また、処理回路150は、制御機能133により、パネル43上のボタン44a、44b、44c等を通じて、シーケンス制御回路120が実行するパルスシーケンスの設定の変更を受け付ける。また、処理回路150は、制御機能133により、パネル45上のボタン45a、45b、45c等を通じて、シーケンス制御回路120が実行する撮像条件の変更を受け付ける。
また、処理回路150は、制御機能133により、パネル60上のボタン46a、46b、46c、47a、47b、47c、48a、48b、48c等を通じて、シーケンス制御回路120が実行するパルスシーケンスにおける、リードアウト(RO)方向、位相エンコード(PE)方向、スライス選択(SS)方向の変更を受け付ける。例えば、ユーザが、体軸方向である第1の方向として、位相エンコード(PE)方向、左右方向である第2の方向として、スライス選択(SS)方向、前後方向である第3の方向として、リードアウト(RO)方向を選択する場合、ユーザは、ボタン46b、ボタン47c及びボタン48aを選択する。また、ユーザーがボタン49を選択すると、撮像部位や撮像方法、用いられるパルスシーケンスの情報に基づいて定められた条件が、自動的に設定される。
また、処理回路150は、制御機能133により、パネル90上のボタン50a、50b、50c等を通じて、脂肪抑制パルスの印加の有無及び、印加する脂肪抑制パルスの種類の入力をユーザから受け付ける。
また、処理回路150は、制御機能133により、パネル91上のボタン53a、53b、53c及びボタン54を通じて、シーケンス制御回路120がSTIRパルス1とともに印加する、領域選択を行うための傾斜磁場の方向の入力をユーザから受け付ける。例えば、ユーザがボタン53bを選択したのち、ボタン54をクリックすると、処理回路150は、制御機能133により、STIRパルス1とともに印加する傾斜磁場の方向が、位相エンコード(PE)方向である旨の入力を受け付ける。シーケンス制御回路120は、受け付けた入力結果に基づいて、STIRパルス1とともに、入力を受け付けた方向に対応する方向の傾斜磁場を印加する。
なお、処理回路150は、制御機能133により、撮像部位や撮像方法、用いられるパルスシーケンスの情報に基づいて、シーケンス制御回路120がSTIRパルス1とともに印加する、領域選択を行うための傾斜磁場の方向を、自動的に算出してもよい。
また、処理回路150は、制御機能133により、撮像部位や撮像方法、用いられるパルスシーケンスの情報に基づいて、シーケンス制御回路120がSTIRパルス1とともに印加する、領域選択を行うための傾斜磁場の方向として推奨される方向を算出し、算出した方向を、表示領域51に表示してもよい。また、処理回路150は、制御機能133により、ボタン52を通じてユーザから、算出された推奨される条件を使用する旨の入力を受け付け、処理回路150が算出された推奨される条件を使用する旨の入力を受け付けた場合、シーケンス制御回路120は、推奨された方向に、傾斜磁場を印加してもよい。
以上、第1の実施形態によれば、効率よく脂肪信号を抑制することができる。
なお、実施形態はこれに限られない。
例えば、シーケンス制御回路120が印加するSTIRパルス1のフリップ角度は90度に限られず、90度未満でもよいし、逆に90度より大きくともよい。
図4において、ステップS100とステップS110との順番はこれに限られない。例えば、ステップS110とステップS100との順番は逆でもよい。すなわち、シーケンス制御回路120は、収縮期においてデータを収集した後、拡張期においてデータを収集してもよい。また、シーケンス制御回路120は、ステップS100とステップS110の処理を同時並列的に行っても良い。
図4において、異なる2つの心位相の例としては、拡張期と収縮期の2つの心位相である場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。異なる2つの心位相の例として、拡張期と収縮期以外の任意の2つの心位相が選ばれても良い。
また、ステップS120において処理回路150が実行する処理は単純な差分処理でなくてもよく、例えば重み付き差分処理などその他の方法であってもよい。
また、シーケンス制御回路120は、3以上の心位相について、データ収集を行い3つ以上のデータを収集し、処理回路150は、画像生成機能136により、収集した3つ以上のデータを基に、画像を生成してもよい。
また、実施形態では、シーケンス制御回路120が、心電同期を用いて、異なる心位相においてパルスシーケンスを実行する場合について説明したが、シーケンス制御回路120は、例えば脈波同期を用いてパルスシーケンスを実行してもよい。
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、差分処理を行う非造影パルスシーケンスであるFBI法における脂肪抑制の場合について説明した。第2の実施形態では、図10及び図11を参照しながら、図9を用いて、QISS(Quiescent Interval Single Shot)法における脂肪抑制の場合について説明する。QISS法は、造影剤を用いることなく、高速にかつ簡便に末梢血管描出を行うことができる方法であり、画像の差分処理が必要ないため、例えば検査中の体動の影響を受けづらいという利点がある。また、QISS法においては、最短で1スライスを1心拍でデータ収集が可能であるため、検査時間の短縮が可能となる。
図9は、第2の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が行う処理について説明したフローチャートである。また、図10は、第2の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が実行するパルスシーケンスについて説明した図である。図10の最上段は、心拍を示し、R波30a及びR波30bはR波を表している。図10の2段目は、シーケンス制御回路120により印加されるRFパルス及びデータ収集を表している。図10の3段目は、脂肪飽和パルスと同時に印加される、領域選択を行うための傾斜磁場を表している。
はじめに、ステップS200において、シーケンス制御回路120は、第1の飽和パルス31を、R波30aから所定の時間、例えば100ms程度経過時に印加する。ここで、シーケンス制御回路120は、第1の飽和パルス31を、例えば領域選択的に印加する。第1の飽和パルス31により選択される領域は、例えば、撮像領域(イメージングスライス)と略等しくなる領域である。
続いて、ステップS210において、シーケンス制御回路120は、静脈パルス32を印加する。例えば、シーケンス制御回路120は、撮像領域より静脈側の上流の領域を含んで、空間選択的に、静脈パルス32を印加する。
続いて、シーケンス制御回路120は、撮像領域において動脈血の新鮮な血液が流入し、かつデータ収集に適した拡張期に達するまで、待機する。この間隔は、QI間隔(Quiescent Interval)と呼ばれる。
続いて、ステップS220において、シーケンス制御回路120は、領域選択を行うための傾斜磁場35を印加しながら、周波数選択的に脂肪抑制を行う周波数選択的脂肪抑制パルス33を印加する。周波数選択的脂肪抑制パルス33の例としては、例えばCHESS(Chemical Shift Selective)パルスが挙げられる。周波数選択的脂肪抑制パルス33のフリップ角としては、例えば90度であるが、実施形態はこれに限られず、フリップ角は90度より大きくともよく、逆に90度より小さくともよい。
図11は、第2の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置100が行う処理について説明した図である。図11を用いて、領域選択を行うための傾斜磁場35について説明する。
血管20a及び血管20bは、血管を表す。領域21a、領域21b、領域21cは、1回のデータ収集でデータ収集が行われるスライスの一つ一つを示している。QISSにおいては、例えば1つのR-R間隔あたり、最大1つのスライスの収集が行われる。すなわち、領域21aは、例えばR波30aからR波30bまでの間のデータ収集によりデータが得られる領域であり、例えば1心拍ごとに、領域21b、領域21cとデータが収集されていく。
従って、例えば、体軸方向(図の上下方向)が、スライス選択(SS)方向となる。従って、QISSにおいても、上流の血液を励起しないようにするため、矢印80に示されているように、シーケンス制御回路120は、血管の走行方向と垂直な面が選択されるように領域選択を行うための傾斜磁場35を印加しながら、周波数選択的脂肪抑制パルス33を印加する。血管の走行方向と垂直な面が選択されるような傾斜磁場の方向は、例えばスライス選択(SS)方向になることから、シーケンス制御回路120は、例えばスライス選択(SS)方向に、領域選択を行うための傾斜磁場35を印加する。
続いて、ステップS230において、シーケンス制御回路120は、bSSFP(balanced Steady State Free Precession)シーケンス34を実行しデータ収集を行う。処理回路150は、画像生成機能136により、シーケンス制御回路120が収集したデータに基づいて画像を生成する。
以上のように、第2の実施形態では、QISS法において、効率よく脂肪信号を抑制することができる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、第2の実施形態と同様にQISS法において、脂肪抑制を行う。第3の実施形態では、周波数選択的脂肪飽和パルスを印加した第2の実施形態と異なり、第1の実施形態と同様にSTIRパルスを用いる。
図12及び図13を用いて、第3の実施形態について説明する。図12は、第3の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置100が行う処理について説明したフローチャートである。図13は、第3の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置が実行するパルスシーケンスについて説明した図である。図13の最上段は、心拍を示し、R波30a及びR波30bはR波を表している。図13の2段目は、シーケンス制御回路120により印加されるRFパルス及びデータ収集を表している。図13の3段目は、脂肪飽和パルスと同時に印加される、領域選択を行うための傾斜磁場を表している。
はじめに、ステップS190において、シーケンス制御回路120は、領域選択を行うための傾斜磁場37を印加しながら、STIRパルス36を印加する。
続いて、ステップS200において、シーケンス制御回路120は、第2の実施形態と同様に、イメージングスライスに係る第1のRFパルスである飽和パルス31を印加する。
続いて、ステップS210において、シーケンス制御回路120は、第2の実施形態と同様に、静脈信号を抑制するための第2のRFパルスである飽和パルス32を印加する。
続いて、ステップS230において、QI時間の経過後、シーケンス制御回路120は、bSSFPシーケンス34を用いてデータ収集を行う。
処理回路150は、シーケンス制御回路120が収集したデータに基づいて画像を生成する。
(その他の実施形態)
実施形態は、上述したものに限られない。
例えば、実施形態のFBI法において、フローディフェージング(flow dephasing)またはフロースポイル(flow spoiling)の場合、シーケンス制御回路120は、収縮期においてリードアウト(RO)スポイラーを印加する一方で、拡張期の信号がスポイルされないようにするために、拡張期においては、リードアウトスポイラーを印加しなくてもよい。
また、実施形態のFBI法において、フロー補償(flow compensation)を行う場合、シーケンス制御回路120は、拡張期においては、信号値を上げるためにリードアウトフロー補償を行いながら拡張期の収集を行い、一方、収縮期においては、低信号に描出するために、リードアウトフロー補償を行わずに収縮期の収集を行っても良い。
なお、上記した手法は、STIRパルスを印加するか否かにかかわらず、単純なFBI法においても同様に適用可能である。
(プログラム)
また、上述した実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。汎用コンピューターが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した実施形態の磁気共鳴イメージング装置100による効果と同様の効果を得ることも可能である。上述した実施形態で記述された指示は、コンピューターに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク(フレキシブルディスク、ハードディスクなど)、光ディスク(CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD±R、DVD±RWなど)、半導体メモリ、又はこれに類する記録媒体に記録される。コンピューター又は組み込みシステムが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピューターは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をCPUで実行させれば、上述した実施形態の磁気共鳴イメージング装置100と同様の動作を実現することができる。また、コンピューターがプログラムを取得する場合又は読み込む場合は、ネットワークを通じて取得又は読み込んでもよい。
また、記憶媒体からコンピューターや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピューター上で稼働しているOS(Operating System)や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のMW(Middleware)等が、上述した実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。更に、記憶媒体は、コンピューターあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、LAN(Local Area Network)やインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶又は一時記憶した記憶媒体も含まれる。また、記憶媒体は1つに限られず、複数の媒体から、上述した実施形態における処理が実行される場合も、実施形態における記憶媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。
なお、実施形態におけるコンピューター又は組み込みシステムは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、上述した実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の1つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。また、実施形態におけるコンピューターとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
(ハードウェア構成)
図14は、実施形態に係るコンピューター130(画像処理装置)のハードウェア構成を示す図である。上述した実施形態に係る画像処理装置は、CPU(Central Processing Unit)310等の制御装置と、ROM(Read Only Memory)320やRAM(Random Access Memory)330等の記憶装置と、ネットワークに接続して通信を行う通信I/F340と、各部を接続するバス301とを備えている。
上述した実施形態に係る画像処理装置で実行されるプログラムは、ROM320等に予め組み込まれて提供される。また、上述した実施形態に係る画像処理装置で実行されるプログラムは、コンピューターを上述した画像処理装置の各部として機能させ得る。このコンピューターは、CPU310がコンピューター読取可能な記憶媒体からプログラムを主記憶装置上に読み出して実行することができる。
以上述べた少なくとも一つの実施形態によれば、効率よく脂肪信号を抑制することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
120 シーケンス制御回路
150 処理回路
133 制御機能
136 画像生成機能

Claims (9)

  1. 領域選択を行うための傾斜磁場を印加しながらSTIR(short TI inversion recovery)パルスを印加した後、前記STIRパルスの印加により脂肪信号が抑制されるヌルポイントにてデータ収集を行うパルスシーケンスを、異なる2つのタイミングで実行し、2つのデータを収集するシーケンス制御部と、
    前記シーケンス制御部が収集した前記2つのデータの間で差分処理を行って画像を生成する画像生成部とを
    備える磁気共鳴イメージング装置。
  2. 前記シーケンス制御部は、リードアウト方向の前記傾斜磁場を印加しながら、前記STIRパルスを印加する、請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  3. 前記シーケンス制御部は、血管の走行方向と垂直な面が選択されるように前記傾斜磁場を印加しながら、前記STIRパルスを印加する、請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  4. 印加する前記傾斜磁場の方向の入力をユーザから受け付ける制御部を更に備え、
    前記シーケンス制御部は、受け付けた入力結果に基づいて、前記傾斜磁場を印加する、請求項1~3のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
  5. 前記差分処理を行う前のデータである前記2つのデータのうち少なくとも一方を、ディスプレイに表示させる制御部を更に備える、請求項1~3のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
  6. 領域選択を行うための傾斜磁場を印加しながらSTIR(short TI inversion recovery)パルスを印加した後、bSSFP(balanced Steady State Free Precession)シーケンスを用いて、前記STIRパルスの印加により脂肪信号が抑制されるヌルポイントにてデータ収集を行うパルスシーケンスを実行するシーケンス制御部と、
    前記シーケンス制御部が収集したデータに基づいて画像を生成する画像処理部とを
    備える磁気共鳴イメージング装置。
  7. 前記シーケンス制御部は、前記STIRパルスを印加したのち、第1のRFパルスと、静脈信号を抑制するための第2のRFパルスとを印加する、請求項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  8. 磁気共鳴イメージング装置で実行される磁気共鳴イメージング方法であって、
    シーケンス制御部により、領域選択を行うための傾斜磁場を印加しながら、前記シーケンス制御部により、STIR(short TI inversion recovery)パルスを印加した後、前記シーケンス制御部により前記STIRパルスの印加により脂肪信号が抑制されるヌルポイントにてデータ収集を行うパルスシーケンスを、前記シーケンス制御部により、異なる2つのタイミングで実行し、前記シーケンス制御部により、2つのデータを収集し、
    画像生成部により、前記2つのデータの間で差分処理を行って画像を生成する、
    ことを含む、磁気共鳴イメージング方法。
  9. 磁気共鳴イメージング装置で実行される磁気共鳴イメージング方法であって、
    シーケンス制御部により、領域選択を行うための傾斜磁場を印加しながら、前記シーケンス制御部により、STIR(short TI inversion recovery)パルスを印加した後、前記シーケンス制御部によりbSSFP(balanced Steady State Free Precession)シーケンスを用いて前記STIRパルスの印加により脂肪信号が抑制されるヌルポイントにてデータ収集を行うパルスシーケンスを、前記シーケンス制御部により、実行し、
    前記シーケンス制御部により収集されたデータに基づいて、画像生成部により画像を生成する、
    ことを含む、磁気共鳴イメージング方法。
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