JP7102171B2

JP7102171B2 - 誘電パッド

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Publication number: JP7102171B2
Application number: JP2018039314A
Authority: JP
Inventors: 晃義山本; 克己中村; 美津恵宮崎
Original assignee: Canon Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: JP2019150418A

Description

特許法第３０条第２項適用平成２９年９月１５日第４５回日本磁気共鳴医学会大会

本発明の実施形態は、誘電パッドに関する。

３Ｔ等の高磁場中でＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）パルスを印加して磁気共鳴イメージングを実行すると、Ｂ１磁場の不均一性によるアーチファクトである誘電アーチファクトが現れる。誘電アーチファクトは、例えば、高磁場中でＲＦ波長が減少すること、渦電流の発生、界面での電磁波の反射・屈折、またはそれらの効果が複合することにより生じると考えられている。また、Ｂ１磁場の不均一性によるアーチファクトは、被検体の形状が球対称な形状からずれる場合に大きくなる。

Ｂ１磁場の不均一性によるアーチファクトによる画質の劣化を防止するために、誘電体を用いた誘電パッドを用いることが考えられる。具体的には、撮像領域が誘電パッドで覆われた状態でパルスシーケンスを実行して撮像を行うことで、Ｂ１磁場の不均一性によるアーチファクトが減少する。

しかしながら、ある場合には、誘電パッドそれ自身が、新たなアーチファクトを引き起こしてしまうこともある。例えば、誘電パッドを構成する物質のＴ２値が大きい場合、最終的な画像に、誘電パッドによる高信号アーチファクトが生じる場合がある。例えばＦＢＩ（ＦｒｅｓｈＢｌｏｏｄＩｍａｇｉｎｇ）法など、差分処理を行う方法である場合においても、撮像中の軽微な体動による影響があるなどの原因で、これらの高信号アーチファクトが、最終画像においてキャンセルされず残ってしまう場合もある。

Marc DL, Daniel K, et al，「High-Permittivity Thin Dielectric Padding Improves Fresh Blood Imaging of Femoral Arteries at 3T」, Invest Radiology, 2015年2月,50巻,2号,p101-107 Kataoka M, et al，「MR imaging of the female pelvis at 3 Tesla: evaluation of image homogeneity using different dielectric pads」,Journal of Magnetic Resonance Imaging, 2007年12月,26巻,６号,p1572-1577

本発明が解決しようとする課題は、誘電パッドにより生じるアーチファクトを低減させつつＢ１不均一性に伴うアーチファクトを減少させることである。

実施形態に係る誘電パッドは、生体組織の音響インピーダンスと略同一の音響インピーダンスを有する第１の物質と、Ｔ１短縮効果及びＴ２短縮効果のうち少なくとも一方を有する第２の物質とを含む。

図１は、実施形態に係る誘電パッドが用いられる磁気共鳴イメージング装置の一例を示す図である。図２は、実施形態に係る誘電パッドの配置について説明した図である。図３は、実施形態に係る誘電パッドに係る実験データを示す図である。図４は、実施形態に係る誘電パッドの配置について説明した図である。図５は、実施形態に係る誘電パッドの効果について説明した図である。図６は、比較例に係る誘電パッドの効果について説明した図である。図７は、誘電パッドを使用しない場合の画像の例について説明した図である。図８は、実施形態に係る誘電パッドを使用した場合の画像の例について説明した図である。図９は、実施形態に係る誘電パッドの形状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。

（実施形態）
はじめに、図１及び図２を用いて、実施形態に係る誘電パッドが用いられる磁気共鳴イメージング装置の一例について説明する。図１は、実施形態に係る誘電パッド１が用いられる磁気共鳴イメージング装置１００の一例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係る誘電パッド１の配置について説明した図である。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、コンピューター１３０（「画像処理装置」とも称される）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及びコンピューター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。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。寝台制御回路１０６は、コンピューター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。

受信回路１１０は、受信コイル１０９やアレイコイル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画像データを生成する。具体的には、受信回路１１０は、受信コイル１０９やアレイコイル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画像データを生成する。また、受信回路１１０は、生成した磁気共鳴画像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、コンピューター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。

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コンピューター１３０へ転送する。

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としては、例えば、ＦｒｅｓｈＢｌｏｏｄＩｍａｇｉｎｇ（ＦＢＩ）法が挙げられる。ＦＢＩ法においては、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。ＦＢＩ法においては、シーケンス制御回路１２０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、後述する処理回路１５０が、画像生成機能１３６により、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ＭａｘｉｍｕｍＩｎｔｅｎｓｉｔｙＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＭＩＰ）画像などの差分画像を生成する。

なお、例えば３Ｔ等の高磁場で、非造影ＭＲＡ（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＡｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）を行って下肢を撮像する場合などでは、Ｂ１磁場の不均一性により画像が劣化する場合がある。このため、実施形態に係る誘電パッド１を被検体Ｐの上に載置したままシーケンス制御回路１２０がパルスシーケンスを実行することで、処理回路１５０は、画質が向上した画像を得ることができる。誘電パッド１は、後述する所定の物質を、所定の容器に充填することで構成される。

誘電パッド１を用いた撮像の手順を、下肢の撮像をする場合について説明すると、例えば、図２に示されるように、寝台１０５の天板１０５ａが静磁場磁石１０１のボアの外にある状態で、磁気共鳴イメージング装置１００のユーザである医師／技師は、被検体Ｐの撮像領域を覆うように、誘電パッド１を配置する。例えば、ユーザは、寝台１０５の天板１０５ａに載置された被検体Ｐの撮像領域である下肢を覆うように、誘電パッド１を配置する。続いて、寝台制御回路１０６が、被検体Ｐが載置された天板１０５ａをボアの中まで移動する。その後、シーケンス制御回路１２０が、例えばＦＢＩ法等のパルスシーケンスを実行する。

図１に戻り、コンピューター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。コンピューター１３０は、メモリ１３２、入力インタフェース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。

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メモリ１３２へ記憶されている。処理回路１５０はプログラムをメモリ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。

上記の説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）或いは、特定用途向け集積回路（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：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（ＳｉｍｐｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣｏｍｐｌｅｘＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサはメモリ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。

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メモリ１３２に格納する。

メモリ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、メモリ１３２は、ｋ空間データを記憶する。

メモリ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、メモリ１３２は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、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。

入力インタフェース１３４は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。入力インタフェース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（ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）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。処理回路１５０は、画像生成機能１３６により、ｋ空間データをメモリ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。

続いて、実施形態に係る背景について簡単に説明する。

３Ｔ等の高磁場中でＲＦパルスを印加して磁気共鳴イメージングを実行すると、Ｂ１磁場の不均一性によるアーチファクトである誘電アーチファクトが現れる。誘電アーチファクトは、例えば、高磁場中でＲＦ波長が減少すること、渦電流の発生、界面での電磁波の反射・屈折、またはそれらの効果が複合することにより生じると考えられている。

Ｂ１磁場の不均一性によるアーチファクトによる画質の劣化を防止するために、誘電体を用いた誘電パッドを用いることが考えられる。具体的には、撮像領域が誘電パッドで覆われた状態でシーケンス制御回路１２０がパルスシーケンスを実行して撮像を行うことで、Ｂ１磁場の不均一性による誘電アーチファクトが減少する。

しかしながら、ある場合には、誘電パッドそれ自身が、新たなアーチファクトを引き起こしてしまうこともある。例えば、誘電パッドを構成する物質のＴ２値が大きい場合、最終的な画像に、誘電パッドによる高信号アーチファクトが生じる場合がある。例えばＦＢＩ法など、差分処理を行う方法である場合においても、撮像中の軽微な体動による影響があるなどの原因で、これらの高信号アーチファクトが、最終画像においてキャンセルせず残ってしまうこともあった。

かかる背景のもとで、実施形態に係る誘電パッド１は、生体組織の音響インピーダンスと略同一の音響インピーダンスを有する第１の物質と、Ｔ１短縮効果及びＴ２短縮効果のうち少なくとも一方を有する第２の物質とを含む。これにより、誘電パッドにより生じるアーチファクトを低減しつつＢ１不均一性に伴う誘電アーチファクトを減少させることができる。

かかる構成について、以下、詳しく説明する。

まずはじめに、実施形態に係る誘電パッド１に含まれる第１の物質について説明する。第１の物質は、生体組織に類似する組成を持つ物質で構成される。換言すると、実施形態に係る誘電パッド１は、生体組織に類似する第１の物質と、Ｔ１短縮効果及びＴ２短縮効果のうち少なくとも一方を有する第２の物質とを含む。重量比の観点で、誘電パッド１において、例えば第１の物質が主成分となり、第２の物質が、第１の物質に比較して少量添加される成分となる。

ここで、誘電パッド１が、主成分として、生体組織に類似する組成を持つ物質である第１の物質で構成される理由は以下の通りである。Ｂ１磁場の不均一性によるアーチファクトは、被検体Ｐの形状が球対称な形状からずれる場合に大きくなる。従って、被検体Ｐの形状が球対称な形状からずれる場合、「空気」に相当する場所を、生体組織に類似する組成を持つ物質である第１の物質で置換することで、被検体Ｐと誘電パッドとをあわせた形状が、球対称な形状に近づく。従って、Ｂ１磁場の不均一性によるアーチファクトが低減される。換言すると、生体組織と第１の物質との類似度が、少なくとも生体組織と空気との類似度より大きい物質を第１の物質として選択することにより、Ｂ１磁場の不均一性によるアーチファクトを低減することができる。

次に、「生体組織に類似する」の具体例としては、様々な具体例が考えられるが、一例として、その物質の音響インビーダンスが、生体組織の音響インビーダンスと略同一であることが挙げられる。かかる場合、誘電パッド１は、生体組織の音響インピーダンスと略同一の音響インピーダンスを有する第１の物質を含む。

ここで、超音波診断検査用のジェルは、その音響インピーダンスが、生体組織の音響インピーダンスと略同一であるように設計される。従って、超音波診断検査用のジェルは、第１の物質の一例となる。

ここで、誘電パッド１が、主成分として、生体組織の音響インピーダンスと略同一の音響インピーダンスを有する第１の物質、例えば超音波診断検査用のジェルを用いる利点は例えば以下の通りである。

超音波診断装置においては、圧電体で構成される超音波の送受信素子である超音波プローブから体内に数ＭＨｚ帯のパルス波を照射して、体内からの反射波を同一の超音波プローブで受波することにより、体内の像が映像化される。ここで、超音波診断検査用のジェルは、音響的なカップリング剤として働き、すなわち、超音波プローブと生体組織の間を、生体に近い固有音響インピーダンスを持つゼリーで満たすことにより、空気の混入を避け、超音波の送受信の損失を極小化する。この意味で、超音波診断検査用のジェルは、超音波の界面付近での応答特性を改善する。

一方、磁気共鳴イメージングにおいては、ＲＦパルスを印加する。ここで、ＲＦパルスの印加により、Ｂ１不均一性によるアーチファクトが生じる原因の理由として、空気と生体組織の間の界面でのＲＦパルスの反射・屈折、渦電流等の表皮効果などが候補とされている。すなわち、ＲＦパルスの界面付近での応答特性が改善すれば、Ｂ１不均一性によるアーチファクトも改善される。ここで、超音波の送信特性と、ＲＦパルスの送信特性とは、それ自身は異なるものであるが、両者は、界面付近での応答に大きく影響を受けるという意味で共通する。従って、界面付近における超音波に対する応答の不連続性を減少させる超音波診断検査用のジェルを用いることにより、界面付近におけるＲＦパルスに対する応答の不連続性が減少し、結果Ｂ１不均一性によるアーチファクトが低減されることが期待される。また、この事実は、後述するように実験的にも確かめられている。

なお、第１の物質として、超音波診断検査用のジェルを用いるのには、以下のような追加の利点が挙げられる。第１に、超音波診断検査用のジェルは、安価であり、また、人体に塗布することを前提にしており、また、実際に臨床検査にも用いられており安全性が高い。これは、例えば危険有害物質であり高価であるチタン酸バリウムを用いた誘電パッド等と比べて有利な特徴である。第２に、超音波診断検査用のジェルは、腐敗しないことから衛生管理上の問題がない。これは、例えば食物であり腐敗する、生米等を用いた誘電パッド等と比べて有利な特徴である。

続いて、実施形態に係る誘電パッド１に含まれる第２の物質について説明する。前述のように、第２の物質は、Ｔ１短縮効果及びＴ２短縮効果のうち少なくとも一方を有する。ここで、第２の物質は、第１の物質で構成された誘電パッド自身により新たに生じるアーチファクトを低減される目的で、第１の物質に比較して少量の重量で添加される物質である。

例えば、超音波診断検査用のジェルを、第１の物質として用いた場合、超音波診断検査用のジェルのＴ１値やＴ２値が長いため、第１の物質自身によって、撮像時に高信号アーチファクトが生じることがある。従って、実施形態においては、第２の物質として、Ｔ１短縮効果及びＴ２短縮効果のうち少なくとも一方を有する物質が用いられる。これにより、第１の物質によって生じる高信号アーチファクトが打ち消され、誘電パッド１により新たに生じるアーチファクトが低減される。

第２の物質としては、例えば、造影剤が選択される。ここで、造影剤を用いる利点としては、以下の通りである。造影剤に含まれる物質のＴ１緩和時間やＴ２緩和時間は、一般に、生体組織のＴ１緩和時間やＴ２緩和時間とは異なった値を持ち、それゆえに画像において造影剤がある部分と造影剤がない部分とを区別して描出することができる。換言すると、造影剤は、単位重量当たりの、そのＴ１緩和時間やＴ２緩和時間の、生体組織のＴ１緩和時間やＴ２緩和時間からのずれが大きい傾向にある物質である。従って、第２の物質として造影剤を用いることで、少ない重量の第２の物質の添加で、第１の物質によって生じる信号アーチファクトを打ち消すことができる。

かかる造影剤の一例としては、例えば、GBCA(Gadolinium Based Contrast Agent)が選択される。

なお、第２の物質としては、例えば、硫酸銅、硫酸マンガン、塩化マンガンなどが選択されてもよい。

なお、第２の物質の含有量については、第２の物質は、誘電パッド１が、第２の物質の添加がない場合と比較して、Ｔ１短縮効果及びＴ２短縮効果のうち少なくとも一方を有する重量以上、例えば第１の物質の重量の４％以上、添加される。第１の物質によって生じる信号アーチファクトを打ち消すためには、第２の物質の含有量が所定の重量必要であるからである。

また、第２の物質は、誘電パッド１が誘電特性を有する（誘電パッド１が誘電特性を失わない）重量以下の量、例えば、第１の物質の重量の２０％以下、添加される。第１の物質の割合が少なすぎると、誘電パッドとしての性能が低減するからである。

図３に、実施形態に係る誘電パッドに係る実験データを示す。図３は、東芝医療用品株式会社製のゾノゼリーＭを、第１の物質として使われる超音波診断検査用のジェルとして用い、バイエル薬品製のガドペンテト酸ジメグルミン注射液（一般名：ガドペンテト酸メグルミン）を、第２の物質として使われる造影剤として用い、第２の物質の第１の物質に対する重量比（希釈率）を、それぞれ０．５％、１．０％、２．０％、３．０％、４．０％、５．０％及び１０％と変えながら、第１の物質と第２の物質とで構成される誘電パッド１に対してＦＢＩ撮像を行い磁気共鳴イメージングを行ったものである。横軸は、第２の物質の第１の物質に対する重量比、信号強度１３は、第２の物質の添加量（希釈率）を変化させたときの誘電パッド１の信号強度を示す。

図３より、第２の物質の希釈率に関して、ＦＢＩ撮像を行った時の誘電パッド１の信号強度１３は単調減少する。また、第２の物質の希釈率が４％以上で、誘電パッド１の信号強度１３はプラトーに達する。このことから、第２の物質は、例えば第１の物質の重量の４％以上、添加される。

なお、添加される第２の物質の量が多すぎる場合、例えば第１の物質の重量の２０％以上第２の物質を添加した場合、誘電パッドが誘電特性を失い、誘電パッド１の性能が低下する。

続いて、図４～６を用いて、実施形態に係る誘電パッド１の配置場所について説明する。図４は、実施形態に係る誘電パッドの配置について説明した図である。以下、大腿を模擬したファントムの上に、配置を変えながら誘電パッド１を配置した上で撮像を行い、信号値を比較した。

ファントム２０は、右足の大腿部を模擬した円柱状のファントムであり、添加されている硫酸銅の濃度が０．３２％のファントムであり、図４には、ファントム２０の、円柱の軸方向に垂直な断面における断面図が示されている。また、ファントム２１は、左足の大腿部を模擬した円柱状のファントムであり、添加されている硫酸銅の濃度が０．０５５％のファントムであり、図４には、ファントム２１の、円柱の軸方向に垂直な断面における断面図が示されている。添加されている硫酸銅の濃度を反映して、ファントム２１の信号値は、ファントム２０の信号値と比較して低くなる。これは、実際の撮像において、左足の大腿部の信号値が、右足の大腿部の信号値と比べて低くなることを模擬している。

ここで、誘電パッド１の配置を後述のＰａｔｔｅｒｎ１～７まで変えて撮像を行い、それぞれの誘電パッド１の配置に対して、ＢＲＩ（B1 value ratio index）を計算した。ＢＲＩは、信号の左右差を表す量であり、ファントム２０に係る信号のＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎＯｆＩｎｔｅｒｅｓｔ）における平均信号値をＡとし、ファントム２１に係る信号のＲＯＩにおける信号平均値をＢとすると、（Ａ－Ｂ）／Ａ×１００（％）で与えられる。ここで、ＢＲＩの値が小さくなり０に近くなるほど、左右の信号値の差が小さくなることから、Ｂ１不均一性の抑制効果が高くなると考えられる。

図４において、Ｐａｔｔｅｒｎ１は、誘電パッド１が配置されないパターンであり、参照パターンである。Ｐａｔｔｅｒｎ２は、誘電パッド１ａで示されるように、右足に誘電パッド１が１個配置されるパターンである。Ｐａｔｔｅｒｎ３は、誘電パッド１ｂで示されるように、右足に誘電パッド１が２個配置されるパターンである。Ｐａｔｔｅｒｎ４は、誘電パッド１ｃで示されるように、左足に誘電パッド１が１個配置されるパターンである。Ｐａｔｔｅｒｎ５は、誘電パッド１ｄで示されるように、左足に誘電パッド１が２個配置されるパターンである。Ｐａｔｔｅｒｎ６は、誘電パッド１ｅで示されるように、左足と右足の間に、誘電パッド１が１個配置されるパターンである。Ｐａｔｔｅｒｎ７は、誘電パッド１ｆで示されるように、左足と右足の間に、誘電パッド１が２個配置されるパターンである。

図５は、誘電パッド１が、第１の物質として超音波診断用検査用ジェルが選択され、第２の物質として造影剤が４．０％の重量添加された誘電パッドである場合において、図４のそれぞれの誘電パッド１の配置のパターンについて、ＢＲＩの値をプロットしたものである。ＢＲＩ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇは、それぞれ図４のＰａｔｔｅｒｎ１、Ｐａｔｔｅｒｎ２、Ｐａｔｔｅｒｎ３、Ｐａｔｔｅｒｎ４、Ｐａｔｔｅｒｎ５、Ｐａｔｔｅｒｎ６、Ｐａｔｔｅｒｎ７に対応するパターンである。また、図６は、誘電パッド１が、造影剤の添加が行われず、超音波診断検査用ジェルのみで構成された対照実験用の誘電パッドである場合において、図４のそれぞれの誘電パッド１の配置のパターンについて、ＢＲＩの値をプロットしたものである。ＢＲＩ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇは、それぞれ図４のＰａｔｔｅｒｎ１、Ｐａｔｔｅｒｎ２、Ｐａｔｔｅｒｎ３、Ｐａｔｔｅｒｎ４、Ｐａｔｔｅｒｎ５、Ｐａｔｔｅｒｎ６、Ｐａｔｔｅｒｎ７に対応するパターンである。

図５において、誘電パッド１の配置がＰａｔｔｅｒｎ２、３に対応するＢＲＩ３０ｂ及び３０ｃと、Ｐａｔｔｅｒｎ４，５に対応するＢＲＩ３０ｄ、３０ｅとを比較すると、Ｐａｔｔｅｒｎ４及び５のＢＲＩのほうが、Ｐａｔｔｅｒｎ２及び３のＢＲＩより低くなっている。従って、信号値が低くなるファントム２１側に誘電パッド１を配置したほうが、Ｂ１不均一性の抑制効果が高くなると考えられる。また、Ｐａｔｔｅｒｎ４及びＰａｔｔｅｒｎ５におけるＢＲＩが、Ｐａｔｔｅｒｎ１におけるＢＲＩに比べて有意に低くなっていることから、誘電パッド１を配置することによるＢ１不均一性の抑制効果が認められる。また、誘電パッド１を２個配置したＰａｔｔｅｒｎ５の方が、誘電パッド１を１個配置したＰａｔｔｅｒｎ４と比較してＢＲＩの値が小さくなっていることから、配置する誘電パッド１の個数が多い方が、ＢＲＩが低下し、従って、Ｂ１不均一性の抑制効果が高くなると考えられる。なお、Ｐａｔｔｅｒｎ６及び７においては、ＢＲＩの値はＰａｔｔｅｒｎ１の場合と同程度にとどまった。この原因の一つとして、ファントム２０及び２１と、誘電パッド１の間にすき間が出来てしまったため、誘電パッド１のＢ１不均一性の抑制効果が十分でなかったことが考えられる。

また、図６のように、第１の物質として超音波診断検査用ジェルのみで構成され、第２の物質として造影剤の添加が行われない場合においても、実施形態に係る誘電パッド１を用いた場合と同様に、Ｐａｔｔｅｒｎ４及び５において、誘電パッドを配置しないＰａｔｔｅｒｎ１と比較して、ＢＲＩの低下が優位に認められる。ここで、図５と図６とを比較すると、図５におけるＰａｔｔｅｒｎ４及び５におけるＢＲＩ３０ｄ、ＢＲＩ３０ｅのＰａｔｔｅｒｎ１におけるＢＲＩ３０ａを基準とした比は、図６におけるＰａｔｔｅｒｎ４及び５におけるＢＲＩ３１ｄ、ＢＲＩ３１ｅのＰａｔｔｅｒｎ１におけるＢＲＩ３１ａを基準とした比と比較して、同程度あるいはそれ以下であることがわかる。従って、第２の物質として造影剤の添加が行われた場合においても、誘電パッド１がＢ１不均一性を低減する効果は損なわれないことがわかる。一方、図３で示されるように、第２の物質を添加することにより、誘電パッド１自身が新たに引き起こすアーチファクトを低減することができる。従って、図３～図６から、実施形態に係る誘電パッド１によれば、誘電パッドにより生じるアーチファクトを低減しつつＢ１不均一性に伴うアーチファクトを減少させることができることがわかる。

図７及び図８を用いて、実施形態に係る誘電パッド１を用いて得られた画像について説明する。図７は、実施形態に係る誘電パッド１を使用しない場合の画像の例について説明した図である。これに対して、図８は、実施形態に係る誘電パッド１を使用した場合の画像の例について説明した図である。具体的には、実施形態に係る誘電パッド１を、左の大腿部に２枚重ねた上で撮像を行った。なお、図７及び図８は、ボランティアを撮像したものであり、パルスシーケンスとしてはＦＢＩを用いた。

図７において、右足の大腿部分である血管４０ａの信号と比較して、左足の大腿部分である血管４１ａの信号が低信号になっている。これに対して、実施形態に係る誘電パッド１を使用した場合の画像である図８においては、特に領域４２において、左足の大腿部分である血管４１ｂの信号値が上昇し、右足の大腿部分である血管４１ａの信号値とほぼ等しくなっている。従って、Ｂ１不均一性に伴うアーチファクトを減少させることができた。一方、実施形態に係る誘電パッド１においては、誘電パッド１はアーチファクトを引き起こさなかった。実際、ＦＢＩの差分前の画像においても、誘電パッド１によるアーチファクトは確認できなかった。

図９を用いて、誘電パッド１の形状について説明する。図９は、実施形態に係る誘電パッド１の形状について説明した図である。

実施形態に係る誘電パッド１は、上述した第１の物質と第２の物質とを、所定の容器に充填することにより構成されるが、かかる容器は、形状を変形可能であってよい。この場合、図９（ａ）に示されるように、誘電パッド１は、ファントム２０とファントム２１との間と、誘電パッド１とが密着し、それらのすきま領域が小さくなる。換言すると、実施形態に係る誘電パッド１は、磁気共鳴イメージング装置による撮像実行時に、骨盤又は大腿部と誘電パッド１との間のすきま領域が小さくなるように形状を変形可能なように構成されていてもよい。

また、実施形態に係る誘電パッド１の容器は、撮像領域のすきま領域に嵌合する形状を有していてもよい。例えば、図９（ｂ）に示されるように、誘電パッド１は、断面の一部が三角形の形状を有することにより、ファントム２０とファントム２１との間に形成されるすきま領域と、誘電パッド１が嵌合する。換言すると、実施形態に係る誘電パッド１は、磁気共鳴イメージング装置による撮像実行時に、左大腿部と右大腿部との間に形成されるすきま領域に嵌合する形状を有するように構成されていてもよい。

実施形態は、上述の例に限られない。実施形態では、音響インビーダンスに着目して誘電パッド１に含まれる第１の物質を選択する場合について説明したが、実施形態はこれに限られず、その他の物性の観点で生体組織と類似する物質を第１の物質として選択してもよい。例えば、誘電パッド１は、生体組織に類似する誘電特性を有する物質、例えば誘電率が生体組織の誘電率と類似する物質を、第１の物質として含んでもよい。また、誘電パッド１は、生体組織に類似する磁気特性を有する物質、例えば透磁率が生体組織の透磁率と類似する物質を、第１の物質として含んでも良い。また、誘電パッド１は、生体組織に類似する密度を有する物質を、第１の物質として含んでも良い。また、誘電パッド１は、生体組織に類似するプロトン密度を有する物質を、第１の物質として含んでも良い。

実施形態では、第２の物質として、GBCAを用い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。例えば、第２の物質として、遷移金属錯体が選択されてもよい。例えば、第２の物質として、ガドリニウム、銅、マンガンなどを有する金属錯体が選択されてもよい。また、第２の物質として、金属キレート化合物、例えばガドリニウムを含むキレート化合物が選択されてもよい。

上述した少なくとも一つの実施形態に係る誘電パッドによれば、誘電パッドにより生じるアーチファクトを低減しつつＢ１不均一性に伴うアーチファクトを減少させることができる。

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、特許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。

１誘電パッド

Claims

磁気共鳴イメージング時に被検体の撮像領域を覆うために用いられる誘電パッドであって、
生体組織の音響インピーダンスと略同一の音響インピーダンスを有する第１の物質と、
Ｔ１短縮効果及びＴ２短縮効果のうち少なくとも一方を有する第２の物質と
を含む、誘電パッド。
前記第１の物質は、超音波診断検査用のジェルである、請求項１に記載の誘電パッド。
前記第２の物質は、造影剤である、請求項１に記載の誘電パッド。
前記造影剤は、GBCA(Gadolinium Based Contrast Agent)である、請求項３に記載の誘電パッド。
前記第２の物質は、硫酸銅、硫酸マンガン、塩化マンガンのうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載の誘電パッド。
前記第２の物質の含有量は、前記第１の物質の重量の４％以上である、請求項１に記載の誘電パッド。
前記第２の物質の含有量は、前記第１の物質の重量の２０％以下である、請求項１に記載の誘電パッド。
前記第２の物質の重量は、前記Ｔ１短縮効果及び前記Ｔ２短縮効果のうち少なくとも一方を有し、かつ、前記誘電パッドが誘電特性を有する重量である、請求項１に記載の誘電パッド。
磁気共鳴イメージング装置による撮像実行時に、骨盤又は大腿部と前記誘電パッドとの間のすきま領域が小さくなるように形状を変形可能な、請求項１に記載の誘電パッド。
磁気共鳴イメージング装置による撮像実行時に、左大腿部と右大腿部との間に形成されるすきま領域に嵌合する形状を有する、請求項１に記載の誘電パッド。