JPH11225980A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】関心領域でSN比の高い画像が得られるMRI装置
を提供する。 【解決手段】感度・感度範囲の異なる複数の受信コイル
15a、15bを用いて、被検体内の関心領域に応じて信号を
選択または合成して使用することにより関心領域におい
て最もSN比が高くなる組み合わせにて再構成画像を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気共鳴イメージン
グ装置（以下、MRI装置という）の受信コイル部に関
し、特に感度特性の異なる複数の利点を生かした画像を
表示することが可能なMRI装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】MRI装置は生体組織を構成する原子核に
高周波磁場を照射して磁気共鳴を起こさせ、それによっ
て発生する核磁気共鳴信号を受信コイルで受信し、受信
された核磁気共鳴信号にフーリエ変換を行って画像に再
構成するもので、被検体の任意個所における断層像を得
るために広く利用されている。

【０００３】高周波磁場の受信には、静磁場方向に直交
する向きの高周波磁場を発生する受信コイルが使用され
る。受信コイルでは、受信した高周波磁場の強度が再構
成画像のSN比に直接影響するため、感度向上のための研
究、改良がなされており、サドル型、ソレノイド型など
種々のコイルが考えられている。

【０００４】このような受信コイルは大別して、被検体
の関心領域を包むように構成された大型の受信コイル
と、局所的な感度を有する小径コイルがある。一般に受
信コイルの感度はコイル長が長くなると低下し、大型の
受信コイルでは被検体の大きさが大きくなると受信コイ
ルのコイル長も長くなり感度が低下するという問題があ
る。これはコイル長が長くなると受信コイルの抵抗成分
が増加し、また受信コイル形状が大きくなるとノイズを
受信する空間力が増加することによる。一方、小径コイ
ルは、局所的な高感度を得ることは可能であるが感度範
囲は狭い。

【０００５】図８及び図９は、被検体の断面全体を覆う
大型の受信コイル15aと、被検体の体表の一部に配置さ
れる小径コイル15bの感度範囲及び感度分布を示してい
る。図８（ａ）に示すように受信コイル15aは、関心領
域Ｂを含む断面全体に感度範囲があり、深部方向にもほ
ぼ均一の感度分布（図９（ａ））を有している。受信コ
イル15bは、感度範囲（図８（ｂ））が配置された近傍
に限られ、関心領域Ｂでは高い感度を示すが、その他の
部分Ｄ、Ｃでは極めて感度が低い（図９（ｂ））。

【０００６】従って従来は、関心領域の位置や広さに応
じて大型の受信コイル15aを用いるか局所用コイル15bを
用いるかを決定し、いずれかで撮影していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし例えばMRI装置
をIVR（インターベンショナルラジオロジー）手技に応
用し穿刺を行いながら撮影をするような場合には、穿刺
針が挿入される部位Ｄから関心領域Ｂまでの広い範囲を
撮影し、しかも関心領域Ｂを高い感度で撮影する必要が
あるが、従来の装置では広い範囲を撮影する場合には感
度をある程度犠牲にせざるを得ないし、高い感度で撮影
しようとする場合には撮影範囲を限定せざるを得なかっ
た。

【０００８】そこで本発明は被検体の部位に応じて最適
な受信コイルを選択することが可能であり、これにより
SN比の高い画像を得ることができるMRI装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明のMRI装置は、被検体に静磁場及び傾斜
磁場を与える磁場発生手段と、被検体の生体組織を構成
する原子核に核磁気共鳴を起こさせるため高周波磁場を
照射する送信手段と、この核磁気共鳴により放出される
核磁気共鳴信号を検出する受信手段と、受信手段で検出
した核磁気共鳴信号を用いて画像再構成演算を行う信号
処理手段と、装置全体の動作を制御する制御手段とを備
え、受信手段は、感度分布の異なる２種の受信コイルを
備え、信号処理手段はこれら２種の受信コイルから得ら
れた信号又はデータを選択する選択手段と、２種の受信
コイルの各感度分布に基づき選択手段を制御する制御手
段を備えている。

【００１０】１つの断面の撮影において、それぞれ感分
布の異なる２種の受信コイルによる撮影を行うことがで
き、これら両受信コイルでそれぞれ受信した信号を選択
的或いは組合せて用いることにより、関心領域近傍にお
いて高い感度を有し、しかも広い範囲をカバーする画像
を撮影することができる。

【００１１】特に穿刺針をモニターするための連続撮影
等の際に、穿刺針等の移動物の位置に応じて、その位置
における感度が高い方の受信コイルを自動或いは手動で
選択することができる。これにより、常に最良の感度で
移動物をモニターできる。

【００１２】本発明のMRI装置の一つの態様として、信
号処理手段は２種の受信コイルで検出した信号のいずれ
か一方を選択し、一方の受信コイルからの信号を用いて
画像再構成演算を行う。この場合、選択手段は２種の受
信コイルからの信号の一方を画像再構成演算に渡すよう
に選択する。

【００１３】本発明のMRI装置の他の態様として、信号
処理手段は、第１の受信コイルにより受信した信号を用
いて再構成した第１の画像と、第２の受信コイルにより
受信した信号を用いて再構成した第２の画像とを感度分
布に基づき合成する。即ち、第１の受信コイルの感度が
第２の受信コイルの感度よりも高い領域については第１
の画像のデータを用い、第２の受信コイルの感度が第１
の受信コイルの感度よりも高い領域については第２の画
像のデータを用いる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。

【００１５】図１は本発明によるMRI装置の一実施例を
示すブロック図である。このMRI装置は、被検体１の置
かれる測定空間に均一な静磁場を発生させるための静磁
場発生回路２と、この静磁場に重畳される傾斜磁場を発
生させる傾斜磁場発生系３と、被検体１の組織を構成す
る原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場を
照射するための送信系４と、被検体１に生じる核磁気共
鳴信号を受信する受信系５と、受信系５で受信された信
号を処理する信号処理系６と、これら傾斜磁場発生系
３、送信系４及び受信系５を所定のパルスシーケンスに
従って制御するシーケンサ７と、装置全体を制御するた
めの中央処理装置(CPU)８とを備えている。

【００１６】静磁場発生回路２は、被検体１の周りに均
一な静磁場を発生させるためのもので、永久磁石、常電
導コイル或いは超電導コイルが使用される。

【００１７】傾斜磁場発生系３は互いに直交するデカル
ト座標軸方向、すなわちX軸方向、Y軸方向およびZ軸方
向ににそれぞれ独立に傾斜磁場を印加できる構成を有す
る傾斜磁場コイル９と、この傾斜磁場コイル９に電流を
供給する傾斜磁場電源10とからなり、この傾斜磁場電源
10はシーケンサ７により制御され、傾斜磁場の方向、強
度及びタイミングが制御される。

【００１８】送信系４は、高周波発振器11と変調器12と
高周波コイル(受信コイル)14を有し、シーケンサ７の指
令により高周波発振器11からの高周波パルスを高周波増
幅器13を介して増幅して照射コイル14に供給することに
より、所定のパルス状の電磁波を被検体1に照射してい
る。

【００１９】受信系５は、感度分布がそれぞれ異なる２
種の受信コイル15a、15bと、これら受信コイルのいずれ
かを選択する選択手段151と、オペアンプ16と、直交位
相検波器17と、A/D変換器18とを有し、被検体1からの磁
場共鳴信号を受信コイル15a又は15bが検出すると、選択
手段151は一方からの信号をオペアンプ16に接続し、直
交位相検波器17を介してA/D変換器18でデジタル量に変
換するとともに、シーケンサ7の指令によるタイミング
で直交位相検波器17によってサンプリングされた二系列
の収集データとして中央処理装置CPU８に送る。

【００２０】傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル９
と、送信系４の高周波コイル(照射コイル)14と、受信系
５の高周波コイル(受信コイル)15a、15bは、静磁場発生
回路２内に設置されている。

【００２１】信号処理系６は、CPU８と、磁気ディスク2
0a、磁気テープ20bなどの外部記憶装置20と、CRTなどか
らなるディスプレイ21、キーボード22とを有している。

【００２２】受信系５からのデータがCPU８に入力され
ると、CPU８が信号処理、画像再構成処理などを実行
し、その結果の被検体１の所望の断面像をディスプレイ
21に表示するとともに、外部記憶装置20のたとえば磁気
ディスク20aに記憶する。

【００２３】CPU８は、また予め定められたプログラム
に従いシーケンサ７、送信系４、受信系５、信号処理系
６の各々を制御するものである。シーケンサ７はCPU８
からの制御指令に基づいて動作し、被検体1の断層像の
データ収集に必要な種々の命令を傾斜磁場発生系３、送
信系４、受信系５に送っている。

【００２４】図２は受信系５及び信号処理系６の詳細な
図を示したものである。図２において受信コイル15a、1
5bはそれぞれ異なる形状、感度範囲、感度を持つ受信コ
イルであり、これら受信コイル15a、15bの出力は、選択
手段であるスイッチ151により切り替えられオペアンプ1
6に供給される。スイッチ151は受信コイル15a、15bの感
度分布に基づきCPU８により制御される。

【００２５】受信コイル15aは、例えば図３（ａ）に示
すような被検体１の全体を覆う形状の大型コイルであ
り、図中ハッチング部で示すように被検体の全体に感度
範囲を有し、その感度分布は図４のグラフに示すように
断面全体的に低感度である。他方の受信コイル15bは、
同図（ｂ）に示すように被検体１の関心領域Ｂの近傍の
体表に配置された表面コイルであり、図中ハッチング部
で示すように関心領域Ｂの近傍の限られた領域に感度範
囲を有し、その感度分布は局所的に高感度となる。

【００２６】受信コイルの感度分布は、ファントム等を
用いて撮影した画像から、或いは被検体について撮影さ
れた画像を処理することにより公知の方法により求める
ことができ、撮影に先立って予め求めた２種のコイルの
感度分布はCPU８の記憶装置に格納されている。

【００２７】次にこのように構成されるMRI装置の動作
を説明する。この実施例では、図４に示すように関心領
域Ｂに対し体表上の点Ｄから穿刺を行い、この穿刺針を
モニターしながら連続撮影する場合について説明する。

【００２８】連続撮影の場合、予備撮影した画像をもと
に関心領域Ｂと穿刺を開始する点Ｄとを含む断面を設定
し、この断面についてEPI法、FSE法等の公知の高速撮像
法により、短い撮影時間で繰り返し撮影を行い、画像を
更新していく。ここで、図４において被検体体表の点Ｄ
から被検体関心領域点Ｂまでの線分Ｂ−Ｄを考えたとき
に、線分Ｂ−Ｄ上の各受信コイルの感度分布は図示する
ように、点Ｅより点Ｄに近い部分では受信コイル15aの
感度の方が高く、点Ｅより領域Ｂに近い部分では受信コ
イル15bの感度の方が高くなる。

【００２９】従ってCPU８は、被検体１の体表の点Ｄか
ら関心領域Ｂまで穿刺を行う場合、点Ｄから点Ｅまでの
間は受信コイル15aを用い、点Ｅから点Ｂまでは高周波
コイル15bを用いるようにスイッチ151を切換える。この
ためCPU８は、撮影断面から点Ｄと領域上の点Ｂが決ま
ると、この線分上の両受信コイルの感度分布曲線から両
者が交差する点Ｅの座標を求め、これを記憶する。

【００３０】次に図５に示すような時刻ｔ0、ｔ1、ｔ2
・・・で得られた連続画像Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3・・・から穿
刺針の位置を順次求める。穿刺針は信号を発生しないの
で画像上で黒く描出され、点Ｄ、Ｂを通る直線上の信号
強度は同図に示すグラフのようになる。これらグラフに
おいて信号強度が急変する位置を穿刺針の先端位置
Ｄ'、Ｄ"と決定する。

【００３１】連続撮影の開始時は、スイッチ151は受信
コイル15aの信号をオペアンプ16に接続し、受信コイル1
5aからの信号を用いて断面の画像再構成、表示、更新の
連続撮影が行われるが、穿刺開始後、穿刺針の位置が先
に記憶した受信コイルの感度分布曲線の交差する点Ｅに
達した時点でスイッチ151を切換え、受信コイル15bの信
号をオペアンプ16に接続する。これにより穿刺針が点Ｅ
より関心領域Ｂに近い領域では、その領域においてより
感度の高い受信コイル15bからの信号を用いて再構成さ
れた画像が順次表示される。

【００３２】尚、スイッチ151を切換える時点は、１枚
の画像を取るためのパルスシーケンスの区切りと合わせ
ることが好ましいが、フロロスコピーのように隣接する
画像間で計測データを共有するような撮像法の場合に
は、これに限定されない。

【００３３】また上述した実施例では、穿刺針の先端位
置の決定方法として、点Ｄ、Ｂを通る直線上の信号強度
の変化から求める方法を説明したが、これに限定され
ず、例えば画像Ｉのｘ方向及びｙ方向のプロファイルに
おける信号強度の変位点から穿刺針先端の座標を求めて
もよい。また画像から求める方法の他、穿刺針の挿入さ
れた長さから先端位置を推定することも可能である。

【００３４】次に本発明の他の実施例を説明する。この
実施例では、信号処理手段は各受信コイルの信号を用い
て画像再構成した後のデータを選択、合成する。

【００３５】図６はこの実施例における信号処理系６の
詳細を示すもので、信号処理系は２系統からなり、各受
信コイル毎にオペアンプ16a、16b、直交位相検波器17
a、17b、Ａ／Ｄ変換器18a、18b及びフーリエ変換器19
a、19bが接続され、各フーリエ変換器19a、19bで演算さ
れた結果である画像データは加算器191に入力される。
加算器191は受信コイルの感度分布に基づき、各フーリ
エ変換器19a、19bからのデータの一部或いは全部を選択
して断面の画像を合成する。フーリエ変換器19a、19b
は、CPU８内にその機能を搭載することも可能である
が、画像再構成演算のみを行う計算機を用いることがコ
スト的には有利である。

【００３６】このような構成におけるMRI装置では、信
号受信後フーリエ変換までを行う信号処理系が受信コイ
ル毎に２系統設けられているので、個々の信号処理系で
得られた画像を切換えて、いずれか一方の受信コイルの
信号を用いて再構成した画像を表示させること（第１の
機能という）もできるが、更にこのような切換えを行う
ことなく両方の系統で再構成した２つの画像を合成して
表示すること（第２の機能という）ができる。これらの
機能は、CPU８の制御のもとに加算器191が実行する。

【００３７】第１の機能では、例えば穿刺を行いながら
連続撮影する場合、前述した実施例と同様に、穿刺の先
端位置を監視しながら画像を切換える時点を決定する。
先端位置が予め２つの受信コイルの感度分布曲線の交差
点Ｅ（図４のグラフ）に達するまでは、加算器191は大
型の受信コイル15aが受信した信号で再構成した画像の
みを選択、表示する。穿刺の先端位置が点Ｅに達した時
点で、局所用の受信コイル15bが受信した信号を用いて
再構成した画像のみを選択、表示するようにする。これ
により穿刺針が関心領域に近くなると、その領域を高SN
の描出した画像が表示される。尚、穿刺の先端位置の監
視は、前述の実施例と同様に画像情報或いは穿刺針の挿
入された長さ等の情報をもとに行うことができる。

【００３８】第２の機能では、２系統から得られた画像
の切換えを行うことなく常に２系統の画像データの一部
を選択し、これらを合成することにより画像を得る。こ
の画像データの選択、合成は２つの受信コイルの感度分
布に基づいてなされる。

【００３９】加算器191における画像データの選択方法
の一例を図７により説明する。まず大型の受信コイル15
aから得られる画像のＫ空間上で得られる信号成分のう
ち直流成分を取り出す（LPF処理する）。このように取
り出された直流成分は受信コイルの感度分布を反映して
いる。図７に示す画像Aは、受信コイル15aの感度分布を
反映する画像である。次にこの感度分布を反映する画像
Aの信号レベルと同じ値を閾値として、小径の受信コイ
ル15bから得られる信号のうち閾値以上の信号を用いて
画像Bを作る。この画像Bは画像Aの信号レベルより大き
な値を示した部分のみの画像となる。

【００４０】次に画像Aから画像Bの範囲を削除し、画像
A−Bを作る。この画像A−Bの範囲が受信コイル15aで撮
影する範囲である。実際の再構成画像では、受信コイル
15aから得られる画像から画像Bの部分を切り出し、そこ
に画像Bを埋め込む事により１枚の再構成画像を構成す
る。このように合成された画像は、関心領域が高SNでし
かも断面全体が実用的感度で撮影された画像となる。

【００４１】尚、以上の実施例では２種の受信コイルと
して、均一な感度分布を有する大型コイルと局所的な感
度分布を有する小型コイルを用いた場合を説明したが、
２種の受信コイルの組合せとしては、これらに限定され
ず、１つの撮影領域に対し異なる感度分布、感度範囲を
有する受信コイルの組合せであればよい。この場合、２
つの受信コイルから再構成した画像データを選択、合成
する場合の閾値の決め方は両コイルの感度分布曲線が交
差する点の信号強度を用いることができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明のMRI装置は、感度分布の異なる
２種類の高周波コイルを備えると共にこれら高周波コイ
ルからの信号或いは信号を用いて再構成したデータを被
検体内の関心領域に応じて選択するようにしたので、全
体の感度を落とすことなく関心領域での画像SN比を向上
させることができ、これにより良質な画像を表示するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるMRI装置の一実施例のブロック
図。

【図２】本発明のMRI装置の受信系及び信号処理系の一
実施例を示す図。

【図３】受信コイルの形状と感度範囲を被検体との関係
で示す図。

【図４】受信コイルの感度分布を関心領域との関係で示
す図。

【図５】本発明のMRI装置を用いた撮像方法を説明する
図。

【図６】本発明のMRI装置の信号処理系の他の実施例を
示す図。

【図７】図６のMRI装置を用いた撮像における画像合成
法の一実施例を示す図。

【図８】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ従来の受信コイル
の感度範囲を示す図。

【図９】図８の受信コイルの感度分布を示す図。

【符号の説明】

２・・・・・・静磁場発生回路 ３・・・・・・傾斜磁場発生系 ４・・・・・・送信系 ５・・・・・・受信系 ６・・・・・・信号処理系 ８・・・・・・中央処理装置（制御手段） 15a、15b・・・・・・受信コイル 151・・・・・・スイッチ（選択手段） 191・・・・・・加算器（選択手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場
   発生手段と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に
   核磁気共鳴を起こさせるため高周波磁場を照射する送信
   手段と、この核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信
   号を検出する受信手段と、前記受信手段で検出した核磁
   気共鳴信号を用いて画像再構成演算を行う信号処理手段
   とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、 前記受信手段は、感度分布の異なる２種の受信コイルを
   備え、 前記信号処理手段は前記２種の受信コイルから得られた
   信号又はデータを選択する選択手段と、前記２種の受信
   コイルの各感度分布に基づき前記選択手段を制御する制
   御手段とを備え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】前記信号処理手段は、前記２種の受信コイ
   ルで検出した信号のいずれか一方を選択し、選択された
   一方の受信コイルからの信号を用いて画像再構成演算を
   行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】前記信号処理手段は、前記第１の受信コイ
   ルにより受信した信号を用いて再構成した第１の画像
   と、前記２の受信コイルにより受信した信号を用いて再
   構成した第２の画像とを前記感度分布に基づき合成する
   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。