JPH06261887A - 磁気共鳴を用いた検査方法 - Google Patents

磁気共鳴を用いた検査方法

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JPH06261887A
JPH06261887A JP5050396A JP5039693A JPH06261887A JP H06261887 A JPH06261887 A JP H06261887A JP 5050396 A JP5050396 A JP 5050396A JP 5039693 A JP5039693 A JP 5039693A JP H06261887 A JPH06261887 A JP H06261887A
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賢治 滝口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】脳機能計測の結果を形態画像に重ね合わせ表示
する場合に、両者の位置関係を正確に保存したまま合成
する。 【構成】3次元超高速撮影を行い(ステップ21)脳の
形態画像を取得し、次に活性化部位の計測を行う(ステ
ップ22)。さらに、ステップ22で得られた脳画像の
差分を計算し、刺激により脳が活性化した領域を示す差
分画像を得る(ステップ23)。ステップ21で得られ
た3次元画像から脳表面を抽出し(ステップ24)、こ
の脳表面に、ステップ23で求めた活性化部位画像を重
ね合わせる(ステップ25)。活性化部位画像と形態画
像とを超高速撮影で撮影し、形態画像は3次元撮影す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気共鳴を利用した検査
方法(以下、MRIと略す)において、脳の活性化部位
を形態画像に重ね合わせて表示する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、人体の内部構造を非破壊的に検査
する装置として、X線CTや超音波診断装置が広く利用
されている。さらに近年、磁気共鳴現象を用いて同様の
検査を行うことにより、X線CTや超音波診断装置では
得られない情報を取得することが可能になって来てい
る。このような磁気共鳴を利用した検査装置では、検査
物体からの信号を物体各部に対応させて分離・識別する
必要がある。その方法は、例えば、検査物体に傾斜磁場
を印加することで、物体各部に印加された静磁場を互い
に異ならせ、これにより位置情報を得る方法が知られて
いる。この種の装置の基本原理については、例えば、
“ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス”
誌、第18巻(1975年)、第69頁(J. Magn. Reso
n., vol.18, 1975,pp.69)に記載されている。
【0003】最近、このような装置を用いて、脳の活性
化部位の描出が試みられている。その方法は、例えば、
光刺激を与えた場合と与えない場合に得られた脳画像の
差分を求める方法である。両画像の差は光刺激により生
じたものであるので、この差分画像が光刺激により脳が
活性化した領域を示すものである。この場合、脳の時間
的変化を追跡する必要があるため、超高速撮影法により
画像データの取得が行われる。超高速撮影法では強い傾
斜磁場を高速に切り替える必要があり、磁場発生効率の
高い小型の傾斜磁場コイルが用いられる。そのため、得
られる画像は傾斜磁場の非線形性による画像歪を受け
る。また、この他にも、静磁場の不均一の影響も受け易
いため、無視できない画像歪が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、超
高速撮影した活性化部位画像と従来法で撮影した形態画
像を重ねる場合、両者の撮影シーケンスが異なるため画
像歪の現れ方が異なり、活性化部位が正確に形態画像上
に表示できないという課題があった。さらに活性化部位
は半球状の脳表に存在するため、形態画像として活性化
部位全体を含む領域を撮影する必要があり、スライスを
厚くしなければならなかった。そのため通常の形態画像
に比べ、脳の構造が明確には表れてこないという課題が
あった。
【0005】本発明の目的は、活性化画像と形態画像を
超高速撮影法により取得し、とくに脳機能計測の結果
を、形態画像に重ね合わせ表示する場合に、両者の位置
関係を正確に保存したまま合成することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】活性化画像と形態画像を
超高速撮影法により取得し、形態画像撮影には3次元撮
影法を用いる。即ち、本発明による磁気共鳴を用いた検
査方法は、検査対象の少なくとも一部を抽出するための
特定部位抽出撮影と、形態画像を得るための形態画像撮
影と、特定部位抽出撮影から得た特定部位画像を形態画
像とともに合成して表示する過程からなり、これら二つ
の撮影は、それぞれ次元が異なり、かつ、撮影に用いる
傾斜磁場の印加シーケンスが一部を除いて等しい超高速
撮影法であることに特徴がある。超高速撮影法はエコー
プラナ撮影法であることに特徴がある。特定部位抽出撮
影は2次元撮影であり、形態画像撮影は3次元撮影であ
り、特定部位抽出撮影と形態画像撮影とで用いるパルス
シーケンスは、スライス方向を除いてほぼ同じであるこ
とに特徴がある。
【0007】
【作用】画像歪は傾斜磁場の非直線性と静磁場の不均一
性の影響を受け、その関係は次式で与えられる。ただ
し、撮影法はフーリエイメージング法を用いるものと
し、フェーズエンコード方向をx方向に、リードアウト
方向をy方向に選んでいる。
【0008】
【数1】 Δx=x+ΔGx Δy=y+ΔGy+ΔE/Gy (数1) ここで、ΔEは静磁場の不均一を表わし、また、x,y
方向の歪をそれぞれΔx,Δy、傾斜磁場の大きさをG
x,Gyとし、その非線形性をΔGx,ΔGyとする。ΔG
x、ΔGyについては、更に、コイルの中心におけるx、
y方向傾斜磁場の大きさをそれぞれGx0,Gy0とする
と、次式が成立する。
【0009】
【数2】 Gx=Gx0(x+ΔGx) Gy=Gy0(y+ΔGy) (数2) このように画像歪Δx、ΔyはGx,Gy,ΔGx,Δ
y,ΔEの影響を受けるため、撮影シーケンスにより
異なった値となる。
【0010】さて、2次元の超高速撮影法では、図2に
示すような高周波磁場(RF)、スライス選択傾斜磁場
(Gs)、フェーズエンコード傾斜磁場(Gp)、リードア
ウト傾斜磁場(Gr)が用いられる。ここに示す超高速撮
影法はエコープラナ法と呼ばれる方法であり、これから
述べるように、2次元及び3次元撮影において、画像歪
を共通にできる点で適している。
【0011】エコープラナ法の詳細については、“ジャ
ーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス”誌、第2
9巻(1978年)、第355頁(J. Magn. Reson., v
ol.29, 1978, pp.355)に記載されているのでここでは
省略し、その概要についてだけ述べる。撮影はRFとG
sを同時に印加してスライスを選択した後、GpとGr
を交互に印加しながら信号を観測することで行われる。
信号はGrの反転ごとに発生し、各々が通常撮影の1回
の計測で得られる信号に対応する。
【0012】これにより、通常の撮影法よりも高速に撮
影できる。例えば、反転の周期を2msとすると、信号
を64個計測するのに要する時間は32msに過ぎな
い。実際には、RFの印加に要する時間も必要であるた
め、一般に1枚の画像を撮影するのに要する時間は数十
ms程度である。このように短い撮影時間であるため、
3次元撮影を行ったとしてもそれに要する時間は極めて
短い。
【0013】図3は3次元の超高速撮影で用いるパルス
シーケンスを示す。2次元との相違は、スライス方向に
も分解するためにGsの印加方法を変える点にある。図
3にはこの部分だけを表示している。すなわち、計測ご
とにGsの点線部15を系統的に変化させる。これによ
り、スライス方向にエンコードされるので、画像再構成
によりこの方向に分解できることになる。ここで重要な
点は、3次元に拡張する場合、フェーズエンコード方向
とリードアウト方向を2次元の場合に揃えることであ
る。原理的には3次元撮影を行う場合、フェーズエンコ
ードやリードアウト方向は任意に選ぶことが可能であ
る。しかし、2次元の場合と同様に選ぶことで初めて、
形態画像と活性化部位画像とで画像歪を等しくでき、両
者の位置関係が保存される。
【0014】3次元撮影に必要な時間は、スライス方向
に64の分解能を持たせたとし、計測の間隔(TR)を
0.1sとすると、全体でも6.4sに過ぎない。このよ
うに、活性化部位画像と形態画像とを同じ超高速撮影法
で取得するとともに、形態画像を3次元化することによ
り、画像歪を等しくでき、両者を重ね合わせたときに誤
差が生じない。また、形態画像を3次元撮影することに
より、スライス方向の分解能も向上するので、脳表の構
造を明確化でき、上記の課題を解決できる。
【0015】
【実施例】図5に本発明が適用されるMRI装置のブロ
ック図を示す。図において、1は制御装置、2は高周波
パルス発生器、3は電力増幅器、4は検査物体12から
生じる信号を検出すると共に、高周波磁場を発生するコ
イル、5は信号検出系、6はA/D変換器、7は信号処
理装置、8は表示装置を示している。また、9は直交す
る3方向の傾斜磁場を発生するコイル、10はコイル9
を駆動する電源部を示している。これらのコイルにより
発生する傾斜磁場により、検査物体の置かれる空間の磁
場分布を、所望の傾斜を有する分布とするものである。
11は検査物体12に均一な静磁場を発生する磁石であ
る。
【0016】制御装置1は各装置に種々の命令を一定の
タイミングで出力する機能を有するものである。高周波
パルス発生器2の出力は、電力増幅器3で増幅され、コ
イル4を励振する。コイル4で受信された信号は、信号
検出系5を通り、A/D変換器6でA/D変換された
後、信号処理装置7で画像に変換され、表示装置8で表
示される。検査物体である人体12は、ベッド13上に
載置され、ベッド13は支持台14上を移動可能なよう
に構成されている。
【0017】図1に本発明の実施例を撮影手順のフロー
として示す。まず、ステップ21において3次元超高速
撮影を行い、脳の形態画像を取得する。これに要する時
間は先に述べたように6s程度である。次に、ステップ
22において活性化部位の計測を行う。例えば、光刺激
を与えた場合と与えない場合とで脳を撮影する。さらに
ステップ23において、ステップ22で得られた脳画像
の差分を計算する。この差分は光刺激により生じたもの
なので、この差分画像が光刺激により脳が活性化した領
域を示すことになる。
【0018】ステップ24では、ステップ21で得られ
た3次元画像から脳表面を抽出する。この抽出の具体的
な方法の一例を次に示す。まず、脳と周囲組織とで濃度
が異なることを利用し、両者を識別するのに適した閾値
を設定する。この閾値により、脳とそれ以外の組織を仕
分けし、それぞれに対応する画素に異なる数値を割り当
てる。次に、脳の外側から順にトレースし、この数値を
元に脳を表す部位にぶつかったことを感知した時点で、
そこを脳表面と定める。これをすべての走査線について
行えば、脳表面を抽出できる。このようにして求めた脳
表面画像では、実質的なスライスが薄くなるため、脳の
構造が明瞭になる。
【0019】さらに、ステップ25ではステップ24で
求めた脳表面に、ステップ23で求めた活性化部位画像
を重ね合わせる。その具体例を図4に示す。脳表面を二
次元面に投影した画像である画像31の対応する画素
に、活性化部位画像32を重ね合わせる。重ね合わせ方
は画像32の表現方法に依存する。例えば、画像32が
ある閾値以上の画素だけで表現されているならば、それ
に対応する画像31の画素だけを、他の部位と識別し易
いように、別な濃度で置換する。また、画像31がカラ
ーで表現されているならば、同じく対応する画素の色
を、画像32の値に応じて変換するのも有効である。一
方、活性化部位画像が閾値処理されていない場合には、
この画像全体を形態画像に単純に重ね合わせる。すなわ
ち、形態画像の画素をK(I,J)、活性化部位画像の
画素をEx(I,J)とした時、合成画像G(I,J)
を次式で与える。
【0020】
【数3】 G(I,J)=K(I,J)+Q・Ex(I,J) (数3) ここで、Qは活性化部位画像の強調の程度を変更するた
めに導入した係数である。Q>1であれば活性化部位は
強調され、Q<1であれば活性化部位は目立たなくな
る。なお、図1に示したフローにおいて、ステップ21
はステップ22の前に実行する必要はなく、ステップ2
2の後で実行してもよい。
【0021】さて、これまで形態画像として脳表を2次
元に投影した場合について述べたが、脳表の3次元画像
そのものに重ね合わせ方が良い場合もある。この場合で
も、合成の仕方は2次元の場合と全く同じ方法が適用で
きる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、超高速撮影を用いた脳
機能計測において、活性化部位画像と形態画像をそれぞ
れ2次元と3次元の超高速パルスシーケンスで取得する
ので、両者の正確な位置関係を保存したまま合成表示で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における撮影手順のフローチャ
ート。
【図2】本発明で用いるパルスシーケンス図。
【図3】本発明で用いるパルスシーケンス図。
【図4】本発明による、脳表面を二次元面に投影した画
像に活性化部位画像を重ね合わせる実施例を示す説明
図。
【図5】本発明が適用されるMRI装置の構成を示すブ
ロック図。
【符号の説明】
1…制御装置、2…高周波パルス発生器、3…電力増幅
器、4…コイル、5…信号検出系、6…A/D変換器、
7…信号処理装置、8…表示装置、9…3方向の傾斜磁
場発生コイル、10…コイル駆動電源部、11…均一静
磁場発生磁石、12…検査物体、13…ベッド、14…
支持台14、31…脳表面を二次元面に投影した画像、
32…活性化部位画像。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野寺 由香里 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 滝口 賢治 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 板垣 博幸 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検査対象の少なくとも一部を抽出するため
    の特定部位抽出撮影と、形態画像を得るための形態画像
    撮影と、前記特定部位抽出撮影から得た特定部位画像を
    前記形態画像とともに合成して表示する過程からなり、
    これら二つの撮影は、それぞれ次元が異なり、かつ撮影
    に用いる傾斜磁場の印加シーケンスが一部を除いて等し
    い超高速撮影法であることを特徴とする磁気共鳴を用い
    た検査方法。
  2. 【請求項2】請求項1において前記超高速撮影法がエコ
    ープラナ撮影法である磁気共鳴を用いた検査方法。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記特定部位抽出撮影
    が2次元撮影であり、前記形態画像撮影が3次元撮影で
    ある磁気共鳴を用いた検査方法。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記特定部位抽出撮影
    と前記形態画像撮影とで用いるパルスシーケンスが、ス
    ライス方向を除いてほぼ同じである磁気共鳴を用いた検
    査方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001145609A (ja) * 1999-09-09 2001-05-29 Hitachi Medical Corp 磁気共鳴イメージング装置
JP2007515222A (ja) * 2003-12-19 2007-06-14 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 診断画像データのコンピュータ支援による視覚化のための方法

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