JPH10277010A

JPH10277010A - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JPH10277010A
Application number: JP9106864A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sugiura; 聡杉浦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、撮像時間の延長を最小限に抑
えて、しかもＭＲ信号の有効率を向上するような繰り返
し回数の最適化を実現できるＭＲＩ装置を提供すること
である。【解決手段】本発明は、ＭＲ信号に与える空間情報をｎ
回の収集毎に変更しながら、心拍同期をとって心拍性体
動の時相が略等しいＭＲ信号を繰り返し収集し、この空
間情報が同じｎ個のＭＲ信号から呼吸性体動の時相が所
定の許容範囲に含まれるＭＲ信号を１つずつ選択し、選
択したＭＲ信号に基づいてＭＲ画像を再構成するＭＲＩ
装置において、ｎを心拍周期と呼吸周期とに基づいて最
適化することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、呼吸性体動及び心
拍性体動による画像アーチファクトを低減するＭＲＩ装
置（磁気共鳴イメージング装置）に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージング法はよく知られて
いるように、対象原子核の磁化スピンの集団が磁場中に
置かれたとき、その固有の磁気モーメントと存在磁場強
度とに応じた周波数（共鳴周波数）で回転する高周波磁
場からエネルギーを共鳴吸収し、高周波磁場停止後の緩
和過程でそのエネルギーを放出する現象を利用して、物
質の化学的および物理的な微視的情報を取得する手法で
ある。

【０００３】このような磁気共鳴イメージング法で例え
ば心臓を撮像する場合、心拍性体動及び呼吸性体動によ
ってその位置が変動することに起因する画像アーチファ
クトの抑制が必要になる。心拍性体動による画像アーチ
ファクトは、心電図波形（ＥＣＧ波形）に同期させてＭ
Ｒ信号の収集を繰り返すことにより簡単に抑制できる。

【０００４】一方、呼吸性体動によって心臓は主に体軸
方向に沿って移動するが、これによるアーチファクトを
抑制する方法としては、文献（M.B.M.Hofman et al. J
Compt Assist Tomogr,Vol.19,No.1,1995;56-62）に記載
されたものがある。

【０００５】図６にこの方法のタイムチャートを示して
いる。この方法では、心拍同期をとってＭＲ信号を繰り
返し収集する。この繰り返しの中で、ＭＲ信号に与える
空間情報（位相エンコード）を例えば４回の収集毎に変
更していく。これにより心拍性体動の時相と空間情報が
同じで、呼吸性体動の時相が異なるＭＲ信号が４個１セ
ットで得られる。このような４個１セットの複数セット
それぞれの中から、呼吸性体動の時相が所定の許容範囲
に含まれるＭＲ信号（有効ＭＲ信号）だけを採用し、こ
れでｋ空間を埋めてＭＲ画像を再構成する。

【０００６】ＭＲ信号それぞれの呼吸性体動の時相を取
得するために、画像化のためのＭＲ信号（画像データ）
とは別に、いわゆるナビゲータエコーと呼ばれるＭＲ信
号を横隔膜周辺領域から収集し、このナビゲータエコー
から横隔膜周辺の一次元データを作成し、このデータか
ら肺野と肝臓の信号値に基づいて横隔膜の位置を識別
し、この横隔膜の位置から呼吸時相を推定することが行
われている。

【０００７】このような方法では、ｋ空間上の全てのＭ
Ｒ信号の呼吸時相が、上記許容範囲に入っているとは限
らない。この場合には、その空間情報の信号セットの中
から呼吸性体動の時相が上記許容範囲に最も近いＭＲ信
号を採用することが行われているが、呼吸性体動による
アーチファクトの抑制効果は、ｋ空間を埋める複数のＭ
Ｒ信号の中に占める有効ＭＲ信号の割合が低くなればな
るほど低下する。従って、１つのセグメントにおける心
拍性体動の時相と空間情報が同じで、呼吸性体動の時相
が異なるＭＲ信号の収集の繰り返し回数を適切に決める
ことが肝心である。

【０００８】図７に、同じ空間情報を与えて繰り返し収
集したＭＲ信号のうち、呼吸性体動の時相が特定の許容
範囲に入る確率を示している。図７の丸数字は、呼吸性
体動の時相が特定の許容範囲に入った有効ＭＲ信号を表
している。この図では心拍周期が１秒、呼吸周期が４秒
である状況を想定している。このような想定のもとで
は、繰り返し回数を２に設定したとき、セグメント２，
４，６，８では、有効ＭＲ信号が得られない。繰り返し
回数を３としたときも同様に、有効ＭＲ信号が得られな
いセグメントが存在する。繰り返し回数を４以上に設定
したとき、全てのセグメントで有効ＭＲ信号が得られて
いる。繰り返し回数が多いほど、有効ＭＲ信号が得られ
る確率は高くなり、呼吸性体動によるアーチファクトの
抑制効果は向上するのであるから、できるだけ繰り返し
回数を多く設定すればよいかというと、そうではなく、
繰り返し回数を多くすればするほど今度は撮像時間が延
長するという弊害が生じてくる。

【０００９】そこで、オペレータは試行錯誤を繰り返し
て、全てのセグメント又はほとんどのセグメントで有効
ＭＲ信号が得られる最小の繰り返し回数４を見つけだす
必要があり、非常に手間がかかる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、撮像
時間の延長を最小限に抑えて、しかもＭＲ信号の有効率
を向上するような繰り返し回数の最適化を実現できるＭ
ＲＩ装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＭＲ信号に与
える空間情報をｎ回の収集毎に変更しながら、心拍同期
をとって心拍性体動の時相が略等しいＭＲ信号を繰り返
し収集し、この空間情報が同じｎ個のＭＲ信号から呼吸
性体動の時相が所定の許容範囲に含まれるＭＲ信号を１
つずつ選択し、選択したＭＲ信号に基づいてＭＲ画像を
再構成するＭＲＩ装置において、前記ｎを心拍周期と呼
吸周期とに基づいて最適化することを特徴とする。

【００１２】また本発明は、ＭＲ信号に与える空間情報
をｎ回の収集毎に変更しながら、被検体の第１の反復性
生理的運動に同期をとってこの第１の反復性生理的運動
の時相が略等しいＭＲ信号を繰り返し収集し、空間情報
が同じｎ個のＭＲ信号から第２の反復性生理的運動の時
相が特定の許容範囲に含まれるＭＲ信号を１つずつ選択
し、選択したＭＲ信号に基づいてＭＲ画像を再構成する
ＭＲＩ装置において、前記ｎを前記第１の反復性生理的
運動の周期と前記第２の反復性生理的運動の周期とに基
づいて最適化することを特徴とする。

【００１３】さらに本発明は、ＭＲ信号に与える空間情
報をｎ回の収集毎に変更しながら、所定の繰り返し時間
でＭＲ信号を繰り返し収集し、この空間情報が同じｎ個
のＭＲ信号から呼吸性体動の時相が所定の許容範囲に含
まれるＭＲ信号を１つずつ選択し、選択したＭＲ信号に
基づいてＭＲ画像を再構成するＭＲＩ装置において、前
記ｎを前記繰り返し時間と呼吸周期とに基づいて最適化
することを特徴とする。（作用）繰り返し回数を増加させれば、呼吸性体動の時
相が所定の許容範囲に含まれる有効なＭＲ信号をもれな
く取得できるが、撮像時間が延長する。一方、繰り返し
回数を減少させれば、撮像時間の延長は防げるが、有効
ＭＲ信号の漏れが起こる。本発明のように、呼吸周期と
心拍周期とに基づいて繰り返し回数を最適化することに
より、最短の撮像時間で、有効ＭＲ信号の漏れも生じな
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
よるＭＲＩ装置の一実施形態を説明する。図１に本実施
形態に係るＭＲＩ装置の構成を示す。磁石部１には、静
磁場コイル１３、傾斜磁場コイルセット１５、高周波コ
イル（ＲＦコイルともいう）１７が装備される。

【００１５】静磁場コイル１３は、静磁場電源１９から
電流の供給を受けて、磁石部１１の略中央部に形成され
た撮像可能領域内に静磁場を発生する。なお、説明の便
宜上、この撮像可能領域の中心を原点として、静磁場の
向きと平行にＺ軸をとって、直交３軸（ＸＹＺ）を規定
する。

【００１６】傾斜磁場コイルセット１５には、磁場強度
がＸＹＺ各軸に沿って空間的に傾斜するＸＹＺ各軸の傾
斜磁場を撮像可能領域内に発生するために３組の傾斜コ
イルが組み込まれている。傾斜磁場電源２１は、この傾
斜磁場コイルセット１５に軸毎に電流を供給することが
可能に構成されている。

【００１７】例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ各軸の傾斜磁場は、任
意に撮像スライスを決めるためのスライス選択用傾斜磁
場Ｇs 、空間的位置情報を位相情報としてＭＲ信号に与
えるための位相エンコード用傾斜磁場Ｇe 、空間的位置
情報を周波数情報としてＭＲ信号に与えるためのリード
アウト用傾斜磁場Ｇr に対してそれぞれ対応される。高
周波コイル１７は、送信器２３から高周波電流の供給を
受けて、高周波磁場（ＲＦパルスともいう）を発生す
る。なお、高周波磁場には、被検体内の対象原子核の磁
化スピンを励起して横磁化成分を発生させるフリップ角
が９０度の励起パルスや、磁化スピンの位相の進み遅れ
を反転させるフリップ角が１８０度の反転パルスなどの
種類がある。

【００１８】送信器２３は、高周波信号を発生する発振
部と、高周波信号の位相を選択する位相選択部と、位相
選択された高周波信号の周波数を変調する周波数変調部
と、周波数変調された高周波信号の振幅を例えばsinc関
数に従って変調する振幅変調部と、振幅変調された高周
波信号を増幅し、高周波コイル１７に供給する高周波増
幅部を有する。

【００１９】受信器２５は、横磁化の回転により高周波
コイル１７に誘起されるＭＲ信号を取り込み、増幅する
プリアンプと、検波されたＭＲ信号をディジタル信号に
変換するアナログディジタル変換部を有する。

【００２０】プロセッサ２７は、受信器２５からのＭＲ
信号に対して、１次元又は２次元のフーリエ変換を実行
して、画像データを再構成する再構成部、再構成された
画像データを出力する出力部を有する。ディスプレイ２
９は、プロセッサ２７から出力された画像データを表示
する。

【００２１】コントローラ３１は、オペレータとのイン
ターフェースとしてのコンソール３３から撮像条件等を
入力する入力部、入力された撮像条件に従ってパルスシ
ーケンスデータを作成するパルスシーケンスデータ作成
部、作成されたパルスシーケンスデータをシーケンサ３
５に出力する出力部、アベレージングや画像再構成等の
信号処理に必要な情報をプロセッサ１２に出力する出力
部を有する。

【００２２】シーケンサ１０は、コントローラ１１から
供給されたパルスシーケンスデータを解読し、それに従
って傾斜磁場電源７、送信器８、受信器９を制御して、
傾斜パルスの印加、高周波パルスの印加、受信の各タイ
ミングを調整する。

【００２３】心電計（ＥＣＧ）２０は、被検体の心電図
波形を検出する。この心電波形はコントローラ３１及び
シーケンサ３５に送られる。

【００２４】次に本実施形態の動作について説明する。
図２に本実施形態の動作の流れを示している。本実施形
態でも、図６を参照して説明したのと同じ方法を使って
心拍性体動（第１の反復性生理的運動）と呼吸性体動
（第２の反復性生理的運動）の両方による画像アーチフ
ァクトを抑制することが行われる。本実施形態の特徴
は、この方法における心拍同期をとりながら同じ空間情
報を与えたＭＲ信号を繰り返し収集する繰り返し回数
（ｎ）の最適化にある。

【００２５】この最適化処理は、当然の如く実際に画像
化のためのＭＲ信号を収集する撮像動作（Ｓ４）の前処
理として行われ、ステップＳ１、Ｓ２，Ｓ３からなる。

【００２６】まず、ステップＳ１とＳ２とにおいて、被
検体の呼吸周期（Ｔｒ）と、心拍周期（Ｔｃ）とが測定
される。心拍周期（Ｔｃ）は、てコントローラ３１にお
いて心電計２０で検出された心電図波形から特徴的なＲ
波をピックアップし、この周期を平均化することにより
求められる。

【００２７】一方、呼吸周期（Ｔｒ）は、横隔膜の位置
の時間的な変位に基づいて推定する。まず、事前に撮像
しておいた図３に示す被検体の横隔膜周辺のコロナル像
上で、コンソール３３を操作して横隔膜に略直交する向
きに柱状な撮像領域を指定すると、この柱状な撮像領域
を撮像するように、パルスシーケンスをコントローラ３
１で組み立てる。そして、このパルスシーケンスがシー
ケンサ３５により、一般的な呼吸周期の複数倍の例えば
１０秒程度の時間にわたって繰り返し実行される。

【００２８】このパルスシーケンスとしては、ここでは
スピンエコー法を採用している。柱状領域を撮像すると
は、この柱状領域内の原子核からのみエコーを生じさせ
ること、つまり柱状領域内の原子核のみ励起パルスと反
転パルスとの両方を経験させることをいう。このため
に、フリップ角が９０度の高周波パルス（励起パルス）
で励起されるスライスと、フリップ角が１８０度の高周
波パルス（反転パルス）で反転されるスライスとが丁
度、柱状領域で交差するように、それぞれの高周波パル
スと共に印加するスライス選択用の傾斜磁場それぞれの
向きを柱状領域の向きに従って決定し、また柱状領域の
位置及び大きさに従って励起パルスと反転パルスそれぞ
れの中心周波数及び帯域を決定する。また、このパルス
シーケンスの繰り返し時間（ＴＲ）及びエコー時間（Ｔ
Ｅ）は、肺と肝臓間のコントラストを強くするように固
定されている。ただし、繰り返し時間（ＴＲ）は、一般
的な呼吸周期よりも十分短い例えば１００msecから２０
０msecの範囲から決定されている。このように組まれた
パルスシーケンスの一例を図４に示している。

【００２９】ところで、ここでは呼吸性体動の時相を、
呼吸によって往復運動をする横隔膜の縦方向の位置から
を推定するので、横隔膜の横方向の位置情報は不要であ
る。このためこのパルスシーケンスでは、縦方向の空間
情報を周波数エンコードによりＭＲ信号に与え、横方向
の空間情報を与える位相エンコードは行なっていない。

【００３０】このようなパルスシーケンスの繰り返しに
より、ＭＲ信号を繰り返し収集し、プロセッサ２７にお
いて各ＭＲ信号を個々に周波数エンコード軸に関して１
次元フーリエ変換にかける。これにより撮像時刻の少し
ずつ異なる当該柱状領域の縦方向に関する１次元データ
が再構成される。

【００３１】そして、１次元データを、プロセッサ２７
で時間軸に沿って順番に配列すると、図５に示すような
画像が得られる。横隔膜の位置は肺と肝臓の境界に位置
しているので、画像値が空間的に急激に変化している場
所として簡易に判定できる。この横隔膜の時間的な変位
からその周期性を判定し、その周期を平均化することに
より呼吸周期（Ｔｒ）としてプロセッサ２７により推定
する。

【００３２】こうして推定された呼吸周期（Ｔｒ）と心
拍周期（Ｔｃ）とに基づいて、繰り返し回数（ｎ）を、
コントローラ３１により最適化する。具体的には、呼吸
周期（Ｔｒ）を心拍周期（Ｔｃ）で割り算した値に所定
の係数を乗算し、この乗算値を越える最小の整数に決定
する。この係数は、標準的には“１”に設定されるが、
オペレータが自由に変更することも可能である。例えば
呼吸周期（Ｔｒ）が３．２秒、心拍周期（Ｔｃ）が０．
９秒とすると、Ｔｒ／Ｔｃ＝３．５６となり、係数が１のときには、繰り返し回数（ｎ）は
“４”に決定される。

【００３３】こうして決定された繰り返し回数（ｎ）に
従って実際に画像化のためのＭＲ信号の収集（撮影）が
行われる（Ｓ４）。この撮影方法は、図６に示した方法
と同じである。つまり、心拍同期をとってＭＲ信号を繰
り返し収集する。この繰り返しの中で、ＭＲ信号に与え
る空間情報（位相エンコード）を、決定された例えば４
回の収集毎に変更していく。これにより心拍性体動の時
相と空間情報が同じで、呼吸性体動の時相のみが異なる
４個のＭＲ信号（１セット）が、位相エンコード毎に１
セットずつ得られる。

【００３４】このような４個１セットの複数セットそれ
ぞれの中から、呼吸性体動の時相が所定の許容範囲に含
まれるＭＲ信号（有効ＭＲ信号）だけを採用し、これで
ｋ空間を埋めてＭＲ画像を再構成する。

【００３５】また、ＭＲ信号それぞれの呼吸性体動の時
相を取得するために、画像化のためのＭＲ信号（画像デ
ータ）とは別に、いわゆるナビゲータエコーと呼ばれる
ＭＲ信号を、図４と同様のパルスシーケンスにより横隔
膜周辺の柱状領域の縦方向に周波数エンコードを与えて
画像データそれぞれの直前又は直後に収集し、このナビ
ゲータエコーを周波数エンコード軸に関して１次元フー
リエ変換にかけて１次元データを再構成し、この１次元
データから肺と肝臓の画像値又は信号値の違いに基づい
て横隔膜の位置を測定し、この横隔膜の位置から画像デ
ータそれぞれの呼吸時相を推定することが行われてい
る。

【００３６】このように本実施形態によれば、呼吸周期
（Ｔｒ）と心拍周期（Ｔｃ）とに基づいて、繰り返し回
数（ｎ）を最適化でき、撮像時間の延長を最小限に抑え
て、しかもＭＲ信号の有効率を向上させて心拍性体動及
び呼吸性体動による画像アーチファクトを効果的に抑制
できる。

【００３７】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ることなく種々変形して実施可能であるのは勿論であ
る。例えば、以上の説明では、心拍性体動と呼吸性体動
との両方による画像アーチファクトを抑制するものであ
ったので、心拍同期を取って繰り返し時間（ＴＲ）を心
拍周期に合わせていた。このため繰り返し回数（ｎ）を
呼吸周期（Ｔｒ）と心拍周期（Ｔｃ）とに基づいて最適
化したのであるが、心臓以外の部位によっては呼吸性体
動の影響のみ受ける場合がある。このような場合には、
所望のコントラストを得ることを目的に予め決定されて
いる繰り返し時間（ＴＲ）を心拍周期（Ｔｃ）に替え
て、この繰り返し時間（ＴＲ）と呼吸周期（Ｔｒ）とに
基づいて繰り返し回数（ｎ）を最適化するようにすれば
よい。

【００３８】また、被検体の呼吸周期（Ｔｒ）を測定す
るのに、スピンエコー法を使っていたが、これに限定さ
れず、例えば２次元選択励起によるグラディエントフィ
ールドエコー法を採用してもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、繰り返し回数を最適化
して、撮像時間の延長を最小限に抑えて、しかもＭＲ信
号の有効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による磁気共鳴診断装置の
構成を示すブロック図。

【図２】本実施形態による繰り返し回数の最適化処理流
れを示す図。

【図３】横隔膜周辺のコロナル像を示す中間調画像の写
真。

【図４】本実施形態による呼吸性体動の時相を測定する
ためのパルスシーケンスの一例を示す図。

【図５】本実施形態により呼吸周期を測定するための撮
像時刻の異なる複数の１次元データを時間軸に沿って配
列して得られた画像を示す図１のディスプレイに表示し
た中間調画像の写真。

【図６】心拍性体動及び呼吸性体動による画像アーチフ
ァクトを抑制するための一方法を説明するためのタイム
チャート。

【図７】同じ空間情報を与えて繰り返し収集したＭＲ信
号のうち、呼吸性体動の時相が特定の許容範囲に入る割
合の繰り返し回数に対する依存性を示す図。

【符号の説明】

１１…磁石部１３…静磁場コイル、１５…傾斜磁場コイルセット、１７…高周波コイル、１８…寝台、１９…静磁場電源、２０…心電計、２１…傾斜磁場電源、２３…送信器、２５…受信器、２７…プロセッサ、２９…ディスプレイ、３１…コントローラ、３３…コンソール。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＭＲ信号に与える空間情報をｎ回の収集
毎に変更しながら、心拍同期をとって心拍性体動の時相
が略等しいＭＲ信号を繰り返し収集し、この空間情報が
同じｎ個のＭＲ信号から呼吸性体動の時相が所定の許容
範囲に含まれるＭＲ信号を１つずつ選択し、選択したＭ
Ｒ信号に基づいてＭＲ画像を再構成するＭＲＩ装置にお
いて、前記ｎを心拍周期と呼吸周期とに基づいて最適化
することを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項２】前記ｎを、前記呼吸周期を前記心拍周期
で割り算した値を越える最小の整数とすることを特徴と
する請求項１記載のＭＲＩ装置。
【請求項３】前記ｎを、前記呼吸周期を前記心拍周期
で割り算した値に所定の係数を乗算し、この乗算値を越
える最小の整数とすることを特徴とする請求項１記載の
ＭＲＩ装置。
【請求項４】前記呼吸周期を測定するために、横隔膜
に直交する領域の一次元データを一定の繰り返し時間で
取得することを特徴とする請求項１記載のＭＲＩ装置。
【請求項５】ＭＲ信号に与える空間情報をｎ回の収集
毎に変更しながら、被検体の第１の反復性生理的運動に
同期をとってこの第１の反復性生理的運動の時相が略等
しいＭＲ信号を繰り返し収集し、空間情報が同じｎ個の
ＭＲ信号から第２の反復性生理的運動の時相が特定の許
容範囲に含まれるＭＲ信号を１つずつ選択し、選択した
ＭＲ信号に基づいてＭＲ画像を再構成するＭＲＩ装置に
おいて、前記ｎを前記第１の反復性生理的運動の周期と
前記第２の反復性生理的運動の周期とに基づいて最適化
することを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項６】ＭＲ信号に与える空間情報をｎ回の収集
毎に変更しながら、所定の繰り返し時間でＭＲ信号を繰
り返し収集し、この空間情報が同じｎ個のＭＲ信号から
呼吸性体動の時相が所定の許容範囲に含まれるＭＲ信号
を１つずつ選択し、選択したＭＲ信号に基づいてＭＲ画
像を再構成するＭＲＩ装置において、前記ｎを前記繰り
返し時間と呼吸周期とに基づいて最適化することを特徴
とするＭＲＩ装置。