JPH10295668A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オペレータの負担を軽減するとともに被検体
の動きの影響を受けない画像を得る。 【解決手段】 体動モニター装置５８と体動センサ５９
とによって被検者６１の動きを常時監視しながら、すべ
ての位相エンコード量についてのデータ収集を行って生
データを記録装置５７に記録し、コンピュータ５１がこ
の生データを後に読み出して被検者６１が動くまである
いは動いた後のいずれかのライン数が多い方を取り出
し、残部は計算によって求めた上で画像再構成処理す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＭＲ現象（核磁
気共鳴現象）を利用して画像をつくるＭＲイメージング
装置に関し、とくに体動に影響されずに撮像を行うのに
好適なＭＲイメージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲイメージング装置では、位相エンコ
ード量をステップ的に変化させながら、その各々につい
てＮＭＲ信号を発生させてデータを取得するシーケンス
を繰り返す。通常、位相エンコード量は時間的に単調増
加（あるいは単調減少）させられ、１ラインずつ収集さ
れたデータが生データ空間（Ｋスペース）上にシーケン
シャルに埋められる。

【０００３】生体を被検体とする場合、とくにそれが意
識状態の悪い患者の場合、数分間の撮像（データ収集）
の間、静止状態を保つことが難しく、撮像部位が大きく
動いてしまうことがしばしば生じる。このような動き
は、通常元の位置に戻ることが少なく、シフトした状態
のまま撮像が続けられるため、このような撮像で得たデ
ータを用いて画像再構成処理すると、ぶれの生じた画像
しか得られないことになる。そこで、従来では、撮像中
に被検体が大きく動いたとき、オペレータの判断でデー
タ収集を中止し、再度最初からやり直したり、あるいは
それまでに収集されたデータのみを用い、残部のデータ
は適当な値（たとえば０）を入れた上で画像再構成して
動きの影響のない画像を得ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、オペレータの判断でやり直すか途中までのデー
タのみで画像再構成するかを選ぶ場合は、その判断が難
しいなどの問題がある。すなわち、被検体（患者）をテ
レビカメラなどでモニターして動きを把握している場合
でも、どの程度の動き（位置シフト）があったときに画
像が劣化するかは不明であるから、データ収集を停止す
るかどうかの判断が難しい。また、データ収集が開始さ
れてから比較的時間が経過しないうちに動きがあった場
合は、データ収集を中止して再度最初からやり直せばよ
いが、半分以上進んだ時点で動きがあった場合に中止し
て再度やり直すのでは時間が無駄である。しかも、途中
までのデータで画像再構成する場合、残部のデータとし
て所定値を用いるので、半分程度のデータしか得られて
いなければきわめて不十分な画像しか得られないため、
８〜９割程度のデータが収集されていなければならず、
その場合でも画像の高周波成分が欠落してしまう。ま
た、オペレータが動きを常時監視することも大きな負担
となる。

【０００５】この発明は、上記に鑑み、オペレータの負
担の軽減等を図りながら、被検体の動きの影響を受けな
い画像を得ることができるように改善した、ＭＲイメー
ジング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】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
静磁場を発生する手段と、該静磁場に重畳するよう傾斜
磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、ＲＦ送信手段と、
ＲＦ受信手段と、これら傾斜磁場発生手段、ＲＦ送信手
段およびＲＦ受信手段を制御して、ＲＦ励起パルスを印
加するとともにスライス選択用傾斜磁場パルス、位相エ
ンコード用傾斜磁場パルス、読み出し用傾斜磁場パルス
を印加し、発生したＮＭＲ信号を受信してデータを取得
するパルスシーケンスを、該位相エンコード用傾斜磁場
パルスを順次変化させながら繰り返す制御手段と、位相
エンコード量の所定部分のデータと該データから算出し
た残部のデータを用いて画像再構成処理する画像再構成
処理手段とが備えられることが特徴となっている。

【０００７】データ収集の途中で被検体が大きく動いた
場合でも、そのまま撮像が最後まで続けられてデータ収
集される。そして、撮像の前半部で得られたデータか
ら、たとえば複素共役の関係を利用して後半部のデータ
を算出し、これらを用いて画像再構成する。また、逆
に、撮像の後半部で得られたデータを用い、前半部のデ
ータを算出して、これらから画像再構成する。さらに
は、生データについてこのような処理を行わず、収集し
たすべてのデータをそのまま用いて画像再構成してみ
る。すると、たとえば、データ収集が半分以上進んだと
きに被検体が大きく動いたときは、前半部のデータから
得た画像には動きの影響は含まれないことになり、全デ
ータを用いて得た画像に比較してＳ／Ｎ比は低下してい
るものの、画像ぶれはなくすことができる。そのため、
上記のような３つの画像を再構成してみて最も良好なも
のを選び出すことなどが可能となる。この場合、被検体
が動いてもそのまま撮像が最後まで継続されるので、オ
ペレータは被検体の動きを監視したり、それに基づいて
中止するかどうかの判断を行うことがなくなり、負担が
軽くなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかるＭＲイメージング装置は図１に示すように構成さ
れる。この図１において、マグネットアセンブリ１１に
は、静磁場を発生するための主マグネットと、この静磁
場に重畳する傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを発生する傾斜
磁場コイルが含まれる。この静磁場及び傾斜磁場が加え
られる空間には、検査台６２に載せられた被検者６１が
挿入される。この被検者６１には、ＲＦパルスを被検者
６１に照射するとともにこの被検者６１で発生したＮＭ
Ｒ信号を受信するためのＲＦコイル１２が取り付けられ
ている。さらに被検者６１には、その動きを検出するた
めの体動センサ５９も取り付けられている。

【０００９】マグネットアセンブリ１１の傾斜磁場コイ
ルに傾斜磁場用電流を供給する回路として、磁場制御回
路２１が設けられる。この磁場制御回路２１には波形発
生回路５３からの波形信号が送られる。この波形発生回
路５３には、傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各パルス波形
に関する情報が、あらかじめコンピュータ５１からセッ
トされている。シーケンスコントローラ５２から指示さ
れたタイミングで波形発生回路５３から傾斜磁場Ｇｘ、
Ｇｙ、Ｇｚの各々についての波形信号が生じ、これが磁
場制御回路２１に送られることにより、所定の波形のパ
ルスとされた傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚがそれぞれ発生
することになる。

【００１０】ＲＦ発振回路３１により発生させられたＲ
Ｆ信号は振幅変調回路３２に送られ、これがキャリア信
号となり、波形発生回路５３から送られてくるＲＦ波形
信号に応じて振幅変調される。この振幅変調後のＲＦ信
号は、ＲＦ電力増幅器３３を経て増幅された後、ＲＦコ
イル１２に加えられる。このＲＦ発振回路３１の発振周
波数はコンピュータ５１によって制御され、被検者６１
の身体組織の共鳴周波数に一致させられる。上記の変調
信号の波形に関する情報はコンピュータ５１から波形発
生回路５３にあらかじめ与えられる。波形発生回路５３
やＲＦ発振回路３１のタイミングはシーケンスコントロ
ーラ５２により定められる。

【００１１】ＲＦコイル１２によって受信されたＮＭＲ
信号は前置増幅器４１を経て位相検波回路４２に送られ
て位相検波される。この位相検波のためのリファレンス
信号として上記のＲＦ発振回路３１からのＲＦ信号が送
られている。位相検波によって得られた信号は、シーケ
ンスコントローラ５２によって制御されたＡ／Ｄ変換器
４３により所定のサンプリングタイミングでサンプルさ
れ、デジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器４３か
ら得られたデータはコンピュータ５１に取り込まれ、こ
のコンピュータ５１において２次元フーリエ変換が行わ
れて、各ピクセルの画像データが再現される。

【００１２】このコンピュータ５１にはディスプレイ装
置５４、キーボード５５、マウス５６、記録装置５７お
よび体動モニター装置５８が接続されている。ディスプ
レイ装置５４により、再構成されたＭＲ画像などが表示
される。キーボード５５、マウス５６などによって撮像
シーケンスや撮像パラメータ等の入力・設定が行なわれ
る。記録装置５７は光磁気ディスク装置などからなり、
収集された生データや再構成後の画像データ等を記録す
る。体動モニター装置５８は体動センサ５９を介して被
検者６１の動きを常時監視するものである。体動モニタ
ー装置５８によって被検者６１が動いたと判断されたと
き、そのことの情報がコンピュータ５１に送られ、コン
ピュータ５１はその動きのあった時間がデータ収集時の
何ライン目であるかを記憶する。

【００１３】このように構成されたＭＲイメージング装
置では、たとえば図２に示すようなフィールドエコー法
によるパルスシーケンスが行われる。ＲＦパルス７１の
印加時に同時にスライス選択用の傾斜磁場パルス（ここ
ではＧｚパルス）７２を加えて、Ｚ方向の１箇所を選択
励起する。その後位相エンコード用傾斜磁場パルス（Ｇ
ｙパルス）７３を加えるとともに、反転する読み出し
（および周波数エンコード）用傾斜磁場パルス（Ｇｘパ
ルス）７４を加え、共鳴信号７５を発生させる。このよ
うなパルスシーケンスが、Ｇｙパルスを順次変化させな
がら、繰り返される。Ｇｙパルスはたとえばマイナス側
の最大値からプラス側の最大値へとステップ的に順次変
化させられ、これにより位相エンコード量ごとに１ライ
ンずつのデータが収集される。

【００１４】この１ラインずつ収集されるデータは、図
３に示すような生データ空間に順次配置される。この生
データ空間は左右方向が周波数エンコード方向、上下方
向が位相エンコード方向となっており、位相エンコード
方向は、位相エンコード量が時間的にマイナスの最大値
からプラスの最大値まで単調増加させられているため、
時間軸に対応する。こうして収集される生データは被検
者６１の動きの如何にかかわりなくすべて記録装置５７
に記録される。

【００１５】このデータ収集の後半のある時点Ｔ１で被
検者６１が動いてそのことが検出されたとすると、生デ
ータの、Ｔ１までの収集されたＡ部は動く前に収集され
たもの、Ｔ１後のＢ部は動いた後に収集されたものであ
ることになる。Ａ部の方がＢ部よりも大きいので、その
ことをコンピュータ５１が判断して、Ａ部の生データの
みを記録装置５７から読み出す。そして、欠けているＢ
部のデータは、たとえば生データ空間では原点対称のデ
ータは複素共役の関係にあることを利用して計算により
求める。こうしてすべての生データ空間を満たすような
データを得た後、コンピュータ５１において画像再構成
演算を行って画像を得る。

【００１６】この場合、シフトした時点（何ライン目）
が記憶されているので、シフト前のライン数とシフト後
のライン数のいずれが多いかは直ちに分かり、その多い
方を選び、計算によって求めるライン数を少なくして、
画像再構成することができるため、Ｓ／Ｎ比を高めるこ
とができる。つまり、上記のように後半の時点で動いた
ときはその動く前のデータを用い、前半のある時点で動
いたときはその時点から後のデータを用いることができ
る。

【００１７】こうして、動きの影響を受けていないデー
タを用いるため、図４の（ａ）で示すような画像を得る
ことができる。ちなみに、図４の（ｂ）はこのような生
データの選択を行わずに全データをそのまま用いて画像
再構成して得た画像を示すものであり、画像ぶれが生じ
ている。

【００１８】なお、上記では体動センサ５９と体動モニ
ター装置５８とによって被検者６１の動きを常時監視し
て、撮像時にどのタイミングで動いたかをとらえるよう
に構成しているが、この構成以外に、たとえば図示しな
いがテレビカメラとＴＶモニター装置とを用いて被検者
６１の様子を画面に映し出してこれをオペレータが観察
し、動いたことを判定してその時点をコンピュータ５１
に入力するように構成するなど、他の構成をとることも
可能である。

【００１９】また、これら体動センサ５９、体動モニタ
ー装置５８等による常時監視システム自体を採用しない
こともできる。この場合は動きがあってもそのまますべ
ての位相エンコード量について撮像が行われてしまい、
動きがあったことすら検出されないが、収集した生デー
タは記録装置５７に記録されるので、後に読み出して、
前半（位相エンコード量の中心から一方側）、後半（位
相エンコード量の中心から他方側）および全部（位相エ
ンコード量のすべて）のデータのそれぞれを用いて画像
再構成して３つの画像を得る。すなわち、前半（または
後半）のデータを用いる場合は複素共役関係を利用して
後半（または前半）のデータを算出し、これらから画像
再構成する。

【００２０】そして、３つの画像を観察して、最も良好
なものを選ぶ。図３の時点Ｔ１のように後半のある時点
で動いたときは、前半のデータから再構成した画像は図
４の（ａ）のように画像ぶれのないものとなるが、後半
のデータおよび全部のデータから再構成した画像は、い
ずれも動きにより影響されたデータを用いることになる
ので図４の（ｂ）のように画像ぶれのある画像となって
しまうため、最終的にはオペレータの判断で前半のデー
タから再構成した画像が選択されることになる。この場
合は前半、後半という大まかな区分けに基づくデータ選
択を行っているに過ぎないので、上記のような体動セン
サ５９、体動モニター装置５８等による常時監視システ
ム自体を採用した場合の、動きに影響されていないデー
タはなるべく使用してＳ／Ｎ比を向上させるということ
ができないが、動きの影響による画像ぶれを防ぐことは
できる。

【００２１】生データ空間の少なくとも半分のデータか
ら残部のデータを計算によって求める方法については、
原点対称の位置に配置されるべきデータの共役関係を利
用するという上記の方法以外に、種々の公知の方法を採
用することができる（Ｍａｒｇｏｓｉａｎの方法、ｈｏ
ｍｏｄｙｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ法、Ｃｕｐｐｅｎの
方法、ＰＯＣＳ法など、Ｇ．Ｍｃｇｉｂｎｅｙ ｅｔ
ａｌ．”Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｅｖａｌｕａｔｉ
ｏｎ ｏｆ Ｓｅｖｅｒａｌ ＰａｒｔｉａｌＦｏｕｒ
ｉｅｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉ
ｔｈｍｓ Ｕｓｅｄ ｉｎ ＭＲＩ”Ｍａｇｎ．Ｒｅｓ
ｏｎ．Ｍｅｄ．３０（１９９３）ｐｐ．５１−５９およ
びそこに引用された文献を参照のこと）。

【００２２】その他、具体的な構成などはこの発明の趣
旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることはもちろん
である。たとえばパルスシーケンスは上記のフィールド
エコー法に限定されず、スピンエコー法等の他のものを
用いることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＭＲイ
メージング装置によれば、少なくとも前半部もしくは後
半部のデータ収集中に被検体の動きがなければ、その部
分のデータを使用してぶれのない画像を再構成すること
ができ、被検体の動きを監視する必要もなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。

【図２】同実施形態で用いるパルスシーケンスを示すタ
イムチャート。

【図３】生データ空間を示す図。

【図４】再構成画像の例を示す図。

【符号の説明】

１１ マグネットアセンブリ １２ ＲＦコイル ２１ 磁場制御回路 ３１ ＲＦ発振回路 ３２ 振幅変調回路 ３３ ＲＦ電力増幅器 ４１ 前置増幅器 ４２ 位相検波回路 ４３ Ａ／Ｄ変換器 ５１ コンピュータ ５２ シーケンスコントローラ ５３ 波形発生回路 ５４ ディスプレイ装置 ５５ キーボード ５６ マウス ５７ 記録装置 ５８ 体動モニター装置 ５９ 体動センサ ６１ 被検者 ６２ 検査台 ７１ ＲＦ励起パルス ７２ スライス選択用傾斜磁場パルス ７３ 位相エンコード用傾斜磁場パル
ス ７４ 読み出し用傾斜磁場パルス ７５ 共鳴信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場を発生する手段と、該静磁場に重
   畳するよう傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、Ｒ
   Ｆ送信手段と、ＲＦ受信手段と、これら傾斜磁場発生手
   段、ＲＦ送信手段およびＲＦ受信手段を制御して、ＲＦ
   励起パルスを印加するとともにスライス選択用傾斜磁場
   パルス、位相エンコード用傾斜磁場パルス、読み出し用
   傾斜磁場パルスを印加し、発生したＮＭＲ信号を受信し
   てデータを取得するパルスシーケンスを、該位相エンコ
   ード用傾斜磁場パルスを順次変化させながら繰り返す制
   御手段と、位相エンコード量の所定部分のデータと該デ
   ータから算出した残部のデータを用いて画像再構成処理
   する画像再構成処理手段とを備えることを特徴とするＭ
   Ｒイメージング装置。