JPH10248823A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気共鳴イメージング装置において、撮影領
域内で天板を回転させることにより被検体の姿勢に変更
があっても、正確に撮影基準軸と傾斜磁場の基本軸とを
一致させるようにし、かつ操作性を向上する。 【解決手段】 ベッド１２は上記天板１１を撮影領域内
で回動可能に構成し、この天板１１の回転による回転角
に応じて上記傾斜磁場の基本軸１５を回転させ、撮影基
準軸１４と傾斜磁場の基本軸１５とを一致させるように
したものである。これにより、撮影領域内で天板を回転
させることにより被検体の姿勢に変更があっても、正確
に撮影基準軸と傾斜磁場の基本軸とを一致させるように
し、かつ操作性を向上することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴（以下
「ＮＭＲ」と略記する）現象を利用して被検体（人体）
の所望部位の断層像を得る磁気共鳴イメージング装置
（以下「ＭＲＩ装置」と略記する）に関し、特に、撮影
領域内で天板を回転させることにより被検体の姿勢に変
更があっても、正確に撮影基準軸と傾斜磁場の基本軸と
を一致させるようにし、かつ操作性を向上することがで
きるＭＲＩ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＭＲＩ装置は、図１に示すよう
に、撮影領域内の被検体１に静磁場を与える静磁場発生
手段２と、この静磁場発生手段２によって発生された磁
場の静磁場強度に傾斜をつけ互いに直交する三方向の傾
斜磁場を形成する傾斜磁場印加手段３と、この傾斜磁場
印加手段３に接続され電圧を印加する傾斜磁場電源４
と、高周波パルスを発生し被検体に対して該高周波パル
スを照射する高周波パルス発生手段としてのＲＦ送信部
５及びＲＦコイル６と、この高周波パルス発生手段によ
って照射された高周波パルスにより被検体１内で生じた
核磁気共鳴信号を検出する信号検出手段としての信号検
出部７及びＲＦプローブ８と、この信号検出手段により
検出された核磁気共鳴信号から被検体１の断面画像を再
構成する信号処理手段９と、この信号処理手段７により
処理が行われた断面画像を表示する表示部１０と、被検
体１を寝載する天板１１を有し該天板１１を駆動するベ
ッド１２と、上記各構成要素を総合的に制御するコント
ロール手段１３とを有して成っていた。

【０００３】このようなＭＲＩ装置における傾斜磁場
は、互いに直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ方向）に形成
されており、これに対してスライス方向Ｓ、位相エンコ
ード方向Ｐ、周波数エンコード方向ｆという３方向の傾
斜磁場を、上記コントロール手段における所定のパルス
シーケンスに従って印加することで撮像断面を決定して
いる。このＳ，Ｐ，ｆ３方向の傾斜磁場は、論理的な直
交座標と考えることができ、傾斜磁場パルスを上記ｘ，
ｙ，ｚ３軸のいずれかに１対１に対応させて印加するこ
とにより、体軸（例えばｙ軸方向）に直交もしくは平行
の断面（ＴＲＳ（横断面）、ＣＯＲ（冠状断面）、ＳＡ
Ｇ（矢状断面））の断層像を得ることができる。ここで
は、図１０に示すように、上記傾斜磁場の座標軸を１５
ｘ，１５ｙ，１５ｚとし、これらの１５ｘ，１５ｙ，１
５ｚを傾斜磁場の基本軸１５と定義する。また、上記
ｘ，ｙ，ｚ方向に平行な被検体１の座標軸を１４ａ，１
４ｂ，１４ｃとし、これらの座標軸１４ａ，１４ｂ，１
４ｃを撮影基準軸１４と定義する。そして、従来のＭＲ
Ｉ装置における天板１１は、傾斜磁場の基本軸１５のい
ずれか一方向と一致した方向に平行移動するのみであっ
たため、上記撮影基準軸１４とＭＲＩ装置の傾斜磁場の
基本軸１５とは一致していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のＭＲＩ装置においては、ベッド１２による天板１１
の移動は平行移動のみ可能となっていたので、ＭＲＩ装
置内で手術を行なう際に、上記被検体１を回動させ様々
な体位とすることができず、例えば手術オペレータの被
検体１へのアクセス、カテーテルの挿入、補助機具の装
着等を容易に行なうことができなかった。このため、被
検体１を寝載した天板１１をＭＲＩ装置内で回転させ、
被検体１の姿勢を変更することが必要となった。しか
し、例えば図１１に示すように、15x-15y 平面内で天板
１１をθ回転させると、撮影基準軸１４ａは符号１４
ａ’の位置へと回転するため、傾斜磁場の基本軸１５に
対してずれを生じてしまう。このまま撮影を行なうと、
被検体１に対するオブリーク（傾斜断面）画像が撮影さ
れ、ＴＲＳ画像を得ることができない。よって、これを
回避するために、操作者はＴＲＳと思われる断面をマニ
ュアルにて設定し、再度撮影する必要があった。しか
し、このマニュアルによる設定の操作を正確に行なうこ
とは困難であり、しかも設定のための操作は煩雑である
ため、操作性を悪化させてしまうという問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、撮影領域内で天板を回転させることにより被検体
の姿勢に変更があっても、正確に撮影基準軸と傾斜磁場
の基本軸とを一致させるようにし、かつ操作性を向上す
ることができるＭＲＩ装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるＭＲＩ装置は、撮影領域内の被検体に
静磁場を与える静磁場発生手段と、この静磁場発生手段
によって発生された磁場の静磁場強度に傾斜をつけ互い
に直交する三方向の傾斜磁場を形成する傾斜磁場印加手
段と、この傾斜磁場印加手段に接続され電圧を印加する
傾斜磁場電源と、高周波パルスを発生し被検体に対して
該高周波パルスを照射する高周波パルス発生手段と、こ
の高周波パルス発生手段によって照射された高周波パル
スにより被検体内で生じた核磁気共鳴信号を検出する信
号検出手段と、この信号検出手段により検出された核磁
気共鳴信号から被検体の断面画像を再構成する信号処理
手段と、この信号処理手段により処理が行われた断面画
像を表示する表示手段と、被検体を寝載する天板を有し
該天板を駆動するベッドと、上記各構成要素を総合的に
制御するコントロール手段とを有し、傾斜磁場の基本軸
を基準として被検体の断面画像を得る磁気共鳴イメージ
ング装置において、上記ベッドは上記天板を撮影領域内
で回動可能に構成し、この天板の回転による回転角に応
じて上記傾斜磁場の基本軸を回転させ、撮影基準軸と傾
斜磁場の基本軸とを一致させるようにしたものである。

【０００７】また、上記傾斜磁場の基本軸の回転は、上
記傾斜磁場印加手段が形成する各方向の傾斜磁場を制御
することによって行なうものである。

【０００８】更に、上記傾斜磁場の基本軸の回転は、上
記傾斜磁場印加手段を回動可能に構成し、上記天板の回
転の回転角に応じて傾斜磁場印加手段を回転させ、撮影
基準軸と傾斜磁場の基本軸とを一致させるようにしたも
のである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明による
ＭＲＩ装置を示す模式図である。このＭＲＩ装置は、生
体の大部分を構成する水素原子核の磁気共鳴現象が組織
によって異なることを利用して、生体軟部組織を二次元
或いは三次元的に画像化するもので、静磁場発生手段２
と、傾斜磁場印加手段３と、傾斜磁場電源４と、高周波
パルス発生手段（５，６）と、信号検出手段（７，８）
と、信号処理手段９と、表示部１０と、ベッド１２と、
コントロール手段１３とを有して成る。

【００１０】上記静磁場発生手段２は、撮影領域内の被
検体１に静磁場を与えるもので、例えば、永久磁石方式
又は常電導方式あるいは超電導方式から成る。上記傾斜
磁場印加手段３は、上記被検体１にｘ，ｙ，ｚの三軸方
向の傾斜磁場Ｇx ，Ｇy ，Ｇz を与えるもので、例えば
ｘ，ｙ，ｚの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイルから成
る。上記傾斜磁場電源４は、上記傾斜磁場印加手段３に
接続され該傾斜磁場印加手段３に電圧を印加するもの
で、上記三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイルを駆動する
ようになっている。上記高周波パルス発生手段は、高周
波パルスを発生し被検体１に対して該高周波パルスを照
射するものであり、例えば、高周波パルスを発生するＲ
Ｆ送信部５と、このＲＦ送信部５によって発生された高
周波パルスを被検体１に対して照射するＲＦコイル６と
から成る。上記信号検出手段は、上記高周波パルス発生
手段のＲＦコイル６によって照射された高周波パルスに
より、被検体１内で生じた核磁気共鳴信号を検出するも
のであり、例えば、上記核磁気共鳴信号を受信するＲＦ
プローブ８と、このＲＦプローブ８によって受信した核
磁気共鳴信号を検出する信号検出部７とから成る。

【００１１】上記信号処理手段９は、上記信号検出手段
の信号検出部７により検出された核磁気共鳴信号から被
検体１の断面画像を再構成するものである。上記表示部
１０は、上記信号処理手段９により処理が行われた断面
画像を表示する表示手段であり、例えば、ＣＲＴから成
る。上記ベッド１２は、被検体１を寝載する天板１１を
有し該天板１１を駆動するものである。上記コントロー
ル手段１３は、上記各構成要素を総合的に制御するもの
であり、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）から成る。

【００１２】次に、上記ＭＲＩ装置によって行われる撮
影シーケンスについて、図２を参照して説明する。図２
（ａ），（ｂ）に示すように、被検体１に対して高周波
パルスＲＦを照射すると同時に、スライスを選択する傾
斜磁場パルスＧｓを印加する。次に位相エンコードを与
えるパルスＧｐを印加する（同図（ｃ））。その後、読
み出し傾斜磁場パルスＧｒを印加する（同図（ｄ））
と、各位相エンコードのエコー信号signalが発生する
（同図（ｅ））ので、これをサンプリングしてデータを
得る。こうして得られた各エコー信号のデータにより画
像を再構成する。このような一連の動作を繰り返すこと
により、画像再構成に必要な全エコーを収集するのであ
るが、この一連の動作の繰り返し数、即ち位相エンコー
ドＧｐの数は、１枚の画像あたり例えば１２８，２５
６，５１２等の値が選ばれる。各エコー信号signalは、
通常１２８，２５６，５１２，１０２４個のサンプリン
グデータから成る時系列信号として得られる。これらの
データを二次元フーリエ変換して一枚の断面画像を作成
する。

【００１３】ここで、本発明においては、上記ベッド１
２は上記天板１１を撮影領域内で回動可能に構成し、こ
の天板１１の回転による回転角に応じて、図１０に示す
上記傾斜磁場の基本軸１５（１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ）
を回転させ、同図に示す撮影基準軸１４（１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ）と傾斜磁場の基本軸１５とを一致させるよ
うに構成したものである。この傾斜磁場の基本軸１５の
回転は、以下の二つの実施形態によって行われる。第一
の実施形態は、上記傾斜磁場印加手段３が形成する各方
向の傾斜磁場を制御することによって、上記傾斜磁場の
基本軸１５の回転を行なうものである。第二の実施形態
は、傾斜磁場印加手段３を回動可能に構成し、上記天板
１１の回転の回転角に応じて傾斜磁場印加手段３を回転
させ、撮影基準軸１４と傾斜磁場の基本軸１５とを一致
させるようにしたものである。

【００１４】まず、第一の実施形態として、上記傾斜磁
場印加手段３が形成する各方向の傾斜磁場を制御するこ
とによって、上記傾斜磁場の基本軸１５の回転を行なう
ＭＲＩ装置について説明する。図３は、本発明の第一の
実施形態としてのＭＲＩ装置における天板１１の回動を
示す模式図である。この天板１１は、15x-15y 平面内で
θ回転しており、この回転により天板１１は符号１１’
の位置へ、この天板１１上に寝載された被検体１は符号
１’の位置へ、そして被検体１に対する撮影基準軸１４
ａは符号１４ａ’の位置へそれぞれ移動する。この時、
図４に示す変換マトリックスによって、撮影基準軸１４
ａ’に対応するＧｓ，Ｇｐ，Ｇｒのパルス強度が決定さ
れ、傾斜磁場の基本軸１５を図３に示すように、天板１
１の回転と同様、θ回転させる。即ち、天板１１の回転
に基づいて、傾斜磁場の基本軸１５が各方向に発生する
傾斜磁場の合成として決定され、合成した後の傾斜磁場
の基本軸１５が撮影基準軸１４ａ’と一致するよう制御
される。上述のように、第一の実施形態によるＭＲＩ装
置による傾斜磁場の基本軸１５の回転は、傾斜磁場印加
手段３が形成する各方向の傾斜磁場を制御することによ
って行なわれるため、高周波パルス発生手段の新規開発
が不要となり、ＭＲＩ装置の構成が複雑になるのを防止
することができる。

【００１５】図５は、上記第一の実施形態としてのＭＲ
Ｉ装置の動作手順を示すフローチャートである。まず、
天板１１の位置をコントロール手段１３から数値入力す
る（ステップ１）。この入力に基づいて、天板１１が図
示しないモータで駆動され、その位置が例えば図示しな
い位置センサによって検出された後設定される（ステッ
プ２）。次に、ステップ２で設定された天板１１の位置
に基づいて、撮影基準断面を決定する（ステップ３）。
具体的には、天板１１の回転量がθの場合、撮影基準断
面を角度θのオブリーク撮影と同一のＧＣパルス形状に
設定する。そして、決定された撮影基準断面に基づい
て、図４で示すマトリックスによって、基準ＧＣパラメ
ータを決定する（ステップ４）。最後に、被検体１の撮
影を行なって（ステップ５）、一連の操作手順が終了す
る。

【００１６】次に本発明の第二の実施形態として、傾斜
磁場印加手段３を回動可能に構成し、上記天板１１の回
転の回転角に応じて傾斜磁場印加手段３を回転させ、撮
影基準軸１４と傾斜磁場の基本軸１５とを一致させるよ
うにしたＭＲＩ装置について説明する。図６は、本発明
の第二の実施形態としてのＭＲＩ装置を示す模式図であ
る。この図で示されるＭＲＩ装置は、静磁場発生手段２
と、傾斜磁場印加手段３と、ＲＦコイル６と、天板１１
と、回転支持体１６と、ガイド１７と、ＲＦコイル支持
体１８とを有して成っている。上記静磁場発生手段２、
傾斜磁場印加手段３、ＲＦコイル６及び天板１１は、上
述の第一の実施形態で示されたものと同様なものであ
る。本実施形態におけるＭＲＩ装置は、傾斜磁場印加手
段３がガイド１７と回転支持体１６とによって保持され
ており、15x-15y 平面内で回動可能となっている。この
回転支持体１６は、例えばボールベアリングで構成し、
傾斜磁場印加手段３が15x-15y 平面内で滑らかに回動で
きるようになっている。なお、上記回転支持体１６は、
上記ボールベアリングに限らず、傾斜磁場印加手段３を
15x-15y 平面内で回動可能とするものであれば他のもの
であってもよい。上記構成により、天板１１の回転の回
転角に応じて傾斜磁場印加手段３を回動可能とすること
ができ、撮影基準軸１４と傾斜磁場の基本軸１５とを一
致させることができる。

【００１７】更に、天板１１を15x-15z 平面内で回転さ
せる場合、図７に示すように、筒状の傾斜磁場印加手段
３を、回転支持体１６を介して静磁場発生手段２の内側
に設置し、この傾斜磁場印加手段３の内側にＲＦコイル
６を設置する。また、傾斜磁場印加手段３は、被検体１
を寝載するための天板１１が傾斜磁場の基本軸１５ｙ方
向に平行移動するのを許容しつつ、上記天板１１が15x-
15z 平面内で回転する際には、その回転に伴って回転す
る構成となっている。このような構成により、天板１１
が15x-15z 平面内で回動する際には、天板１１の回転と
連動して傾斜磁場印加手段３も回転し、撮影基準軸１４
と傾斜磁場の基本軸１５とを一致させることができる。
よって、傾斜磁場の基本軸１５の回転は、少なくとも二
方向の傾斜磁場印加手段３の機械的回転として行われる
ため、傾斜磁場の性能、特に軸方向の最大強度が低下す
るのを防止することができる。

【００１８】図８は本発明を水平磁場方式のＭＲＩ装置
に適用した場合の、天板１１の回動を示す上面から見た
模式図であり、図９は上記天板１１の回動を示す側面か
ら見た模式図である。なお、図の中で符号１９は、静磁
場発生手段２から発生された磁束を示す。これらの図に
示すように、水平磁場方式のＭＲＩ装置において、天板
１１を15x-15y 平面内で回転させる場合であっても、傾
斜磁場の基本軸１５を被検体を寝載する天板１１の回転
と連動させて回転させることにより、上述と同様に撮影
基準軸１４と傾斜磁場の基本軸１５とを合致させるため
の煩雑な設定を省くことができ、操作性を向上すること
ができる。この場合において、傾斜磁場の基本軸１５の
回転は、第一の実施形態と同様に、天板１１の回転に基
づいて、傾斜磁場の基本軸１５を各方向に発生する傾斜
磁場の合成として決定し、合成した後の傾斜磁場の基本
軸１５が撮影基準軸１４と一致するよう制御してもよい
し、第二の実施形態と同様に、傾斜磁場印加手段３を回
動可能に構成し、上記天板１１の回転の回転角に応じて
傾斜磁場印加手段３を回転させ、撮影基準軸１４と傾斜
磁場の基本軸１５とを一致させるようにしてもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されたの
で、ベッドは上記天板を撮影領域内で回動可能に構成
し、この天板の回転による回転角に応じて傾斜磁場の基
本軸を回転させ、撮影基準軸と傾斜磁場の基本軸とを一
致させるようにしたことにより、被検体の姿勢に変更が
あっても、正確に撮影基準軸と傾斜磁場の基本軸とを一
致させるようにし、かつ操作性を向上することができ
る。

【００２０】また、傾斜磁場の基本軸の回転は、傾斜磁
場印加手段が形成する各方向の傾斜磁場を制御すること
によって行なうことにより、高周波パルス発生手段の新
規開発が不要となり、ＭＲＩ装置の構成が複雑になるの
を防止することができる。

【００２１】さらに、傾斜磁場の基本軸の回転は、傾斜
磁場印加手段を回動可能に構成し、天板の回転の回転角
に応じて傾斜磁場印加手段を回転させ、撮影基準軸と傾
斜磁場の基本軸とを一致させるようにしたことにより、
傾斜磁場の性能、特に軸方向の最大強度が低下するのを
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一の実施形態のＭＲＩ装置の全
体を示す模式図である。

【図２】上記ＭＲＩ装置によって行われる撮影シーケン
スを示すタイムチャートである。

【図３】上記ＭＲＩ装置における天板及び傾斜磁場の基
本軸の回動を示す上面から見た模式図である。

【図４】上記ＭＲＩ装置における傾斜磁場の基本軸の変
換マトリックスを示す表である。

【図５】上記ＭＲＩ装置の動作手順を示すフローチャー
トである。

【図６】本発明に係る第二の実施形態における、天板を
15x-15y 平面内で回転させる場合のＭＲＩ装置の中央横
断面図である。

【図７】本発明に係る第二の実施形態における、天板を
15x-15z 平面内で回転させる場合のＭＲＩ装置の中央横
断面図である。

【図８】本発明を水平磁場方式のＭＲＩ装置に適用した
場合の、天板の回動を示す上面から見た模式図である。

【図９】上記天板の回動を示す側面から見た模式図であ
る。

【図１０】上記ＭＲＩ装置の被検体に対する撮影基準軸
及び傾斜磁場の基本軸を示す模式図である。

【図１１】従来のＭＲＩ装置における天板の回転及び傾
斜磁場の基本軸を示す模式図である。

【符号の説明】

１…被検体 ２…静磁場発生手段 ３…傾斜磁場印加手段 ４…傾斜磁場電源 ５…ＲＦ送信部 ６…ＲＦコイル ７…信号検出部 ８…ＲＦプローブ ９…信号処理手段 １０…表示部 １１…天板 １２…ベッド １３…コントロール手段 １４…撮影基準軸 １５…傾斜磁場の基本軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧 澤 将 宏 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 株 式会社日立メディコ内 (72)発明者 西 村 和 美 東京都千代田区内神田１丁目１番14号 株 式会社日立メディコ内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影領域内の被検体に静磁場を与える静
   磁場発生手段と、この静磁場発生手段によって発生され
   た磁場の静磁場強度に傾斜をつけ互いに直交する三方向
   の傾斜磁場を形成する傾斜磁場印加手段と、この傾斜磁
   場印加手段に接続され電圧を印加する傾斜磁場電源と、
   高周波パルスを発生し被検体に対して該高周波パルスを
   照射する高周波パルス発生手段と、この高周波パルス発
   生手段によって照射された高周波パルスにより被検体内
   に生じた核磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と、こ
   の信号検出手段により検出された核磁気共鳴信号から被
   検体の断面画像を再構成する信号処理手段と、この信号
   処理手段により処理が行われた断面画像を表示する表示
   手段と、被検体を寝載する天板を有し該天板を駆動する
   ベッドと、上記各構成要素を総合的に制御するコントロ
   ール手段とを有し、傾斜磁場の基本軸を基準として被検
   体の断面画像を得る磁気共鳴イメージング装置におい
   て、上記ベッドは上記天板を撮影領域内で回動可能に構
   成し、この天板の回転による回転角に応じて上記傾斜磁
   場の基本軸を回転させ、撮影基準軸と傾斜磁場の基本軸
   とを一致させるようにしたことを特徴とする磁気共鳴イ
   メージング装置。
2. 【請求項２】 上記傾斜磁場の基本軸の回転は、上記傾
   斜磁場印加手段が形成する各方向の傾斜磁場を制御する
   ことによって行なうことを特徴とする請求項１記載の磁
   気共鳴イメージング装置。
3. 【請求項３】 上記傾斜磁場の基本軸の回転は、上記傾
   斜磁場印加手段を回動可能に構成し、上記天板の回転の
   回転角に応じて傾斜磁場印加手段を回転させ、撮影基準
   軸と傾斜磁場の基本軸とを一致させるようにしたことを
   特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。