CN100479748C - 核磁共振成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够减轻使用ECG同步法所伴随的对受检体的负担、防止图像质量降低、进而防止患者通过量降低的非造影MRA用的核磁共振成像装置。该核磁共振成像装置在受检体的希望的心时间定时，从该受检体的摄影区域开始收集基于核磁共振现象的数据。该装置具有：心时间定时推断设备，其用于监视该受检体的基于所述核磁共振现象的特定信息，推定所述希望的心时间定时；和成像用扫描设备，其在通过所述心时间定时推断设备推定出所述希望的心时间定时时，开始执行对所述摄影区域的成像用扫描而收集所述数据。

Description

核磁共振成像装置

技术领域

本发明涉及医用核磁共振成像装置以及核磁共振成像方法，特别涉及不使用心电同步装置自身而实质上根据心电同步触发扫描执行非造影MRA(MRAngiography)的核磁共振成像装置。

背景技术

核磁共振(MR)成像，是用其拉莫尔(ラ—モア)频率的高频信号磁激励在静磁场中放置的受检体的原子核旋转，使用伴随该激励发生的MR信号再构成图像的摄影法。实施该摄影法的核磁共振成像装置现在已经是必备的医用设施。

在根据该核磁共振成像的医用图像诊断中，描出受检体的血管图像的MRA正在成为重要的摄影方法之一。该MRA，作为其一的分类法，根据是否对受检体投放造影剂而分为造影MRA和非造影MRA。

造影MRA是对受检体投放造影剂实施MR扫描的摄影法，但是因为为了投放造影剂而必须进行侵入受检体的处置，所以患者的精神和体力的负担大。另外检查费用也高。再有，由于患者的体质等，也有不能投放造影剂的情况。因此，临床上希望非造影MRA。

该非造影MRA之一有反映血液中的水成分的非造影MRA法。作为归入这一类别的方法，有如在特开平11—338409号公报中可见，利用血液的T2缓和时间的模糊(blurring)效果描出流速比较快的肺血管的SPEED(Swap phaseencode data)方法，和如在特开平11—047115号公报中可见，使用ECG同步法在血流速度比较稳定的时间定时(时相)扫描从心脏泵出的血液的FBI(FreshBlood Imaging)方法。

SPEED方法和FBI方法，因为基于FSE(Fast SE)方法进行，所以如果在回波相互之间发生的受检体的运动对数据收集的影响有大的变动的话，则在再构成的图像上容易发生重影，图像质量恶化。因此，在血流速度稳定的时间定时进行扫描十分重要。特别在描出动脉的场合，必须在血液的流速比较缓的时间定时(心周期中的扩张期)进行扫描。因此，ECG同步方法的并用是不可缺的。

但是如在上述特开平11—338409号公报和特开平11—047115号公报中所见，在必需ECG同步方法的非造影MRA的场合，因为需要把心电同步装置的信号检测用的多个电极粘贴在受检体上，所以指出了伴随该电极设置未解决的问题。即，对于进行核磁共振成像准备的操作者来说向受检体进行粘贴的作业成为相应数量的负担，即使对于作为受检体的患者来说，也增加了对粘贴电极的精神上的负担和物理上的负担。再有，有时在该电极所检测的ECG信号中重叠了扫描用的倾斜磁场的信号，有可能成为检测出来的ECG信号的波形紊乱的原因。如果ECG波形的紊乱变大，则有时难于检测出R波。因此，除有时再构成的图像的图像质量降低外，还有由于设置或扫描的返工等而使核磁共振成像的扫描时间比所需要的时间长，患者的通过量减少的情况。

发明内容

本发明就是鉴于从上述现有技术的非造影MRA具有的ECG同步方法派生出来的未解决的问题而提出的，其目的是提供能够减轻伴随使用ECG同步方法对受检体的负担、防止图像质量降低、进而防止患者通过量降低的非造影MRA用的核磁共振成像装置。

为实现上述目的，作为本发明的一个形态的核磁共振成像装置是在受检体的希望的心时间定时下开始从该受检体的摄影区域收集基于核磁共振现象的数据的装置，其特征在于具有：心时间定时推断设备，用于监视该受检体的摄影区域的基于核磁共振现象的特定信息，推定所述希望的心时间定时；成像用扫描设备，在通过所述心时间定时推断设备推定出的心时间定时下，使得开始执行对所述摄影区域的成像用扫描而收集所述数据。

优选的是具备：预先测定所述受检体的心周期的各心时间定时中的所述特定信息的量的变化信息的测定设备；从通过该测定设备测定的变化信息，推定所述心周期的扩张期的时期的收缩期扩张期推断设备，其中所述心时间定时推断设备使所述监视的特定信息反映到所述变化信息以及所述推定的扩张期的时期中，推定该扩张期中的所述希望的心时间定时。

更优选的是，所述特定信息是基于所述摄影区域的旋转的所述核磁共振现象的相移量。

本发明提供能够减轻伴随使用ECG同步方法对受检体的负担、防止图像质量降低、进而防止患者通过量降低的非造影MRA用的核磁共振成像装置。

附图说明

图1是表示涉及本发明的一个实施例的核磁共振成像装置的概略结构的框图。

图2是说明在实施例中采用的测定扫描、准备用扫描和成像扫描的时间序列顺序的图。

图3是表示通过主计算机执行的用于扫描的处理的概略流程图。

图4是说明心室内的血流速度和监视器扫描以及数据收集的关系的图。

具体实施方式

以下参考图1～图4说明本发明涉及的核磁共振成像装置以及核磁共振成像方法的一个实施例。

图1表示涉及该实施例的MRI(核磁共振成像)装置的概略结构。

该MRI装置具有放置受检体的躺卧部、发生静磁场的静磁场发生部、用于给静磁场附加位置信息的倾斜磁场发生部、收发高频信号的收发部、担负***整体控制以及再构成图像的控制运算部。

静磁场发生部具有例如超导方式的磁铁1、向该磁铁1供给电流的静磁场电源2，使在滑动***受检体P的圆筒状的开口部(诊断用空间)的轴方向(Z轴方向)发生静磁场H0。此外，在该磁铁部上设置垫片线圈14。在该垫片线圈14上，在后述的主计算机的控制下，由垫片线圈电源15供给用于使静磁场均匀的电流。躺卧部可以把载放受检体P的平板以可退出方式***磁铁1的开口部。

倾斜磁场发生部具有安装在磁铁1上的倾斜磁场线圈单元3。该倾斜磁场线圈单元3具有用于发生相互正交的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的倾斜磁场的3组(种类)的x、y、z线圈3x～3z。倾斜磁场部另外还具有向x、y、z线圈3x～3z供给电流的倾斜磁场电源4。该倾斜磁场电源4基于后述的定序器5的控制，向x、y、z线圈3x～3z供给用于发生倾斜磁场的脉冲电流。

通过控制从倾斜磁场电源4供给x、y、z线圈3x～3z的脉冲电流，可以合成作为物理轴的3轴(X轴，Y轴，Z轴)方向的倾斜磁场，可以任意设定、变更由互相正交的切片方向倾斜磁场GS、相位编码方向倾斜磁场GE、以及读出方向(频率编码方向)倾斜磁场GR组成的逻辑轴方向。切片方向、相位编码方向、以及读出方向的各倾斜磁场重叠在静磁场H0上。

收发部具有在磁铁1内的摄影空间中设置在受检体P的附近的RF线圈7和与该RF线圈7连接的发送器8T和接收器8R。该发送器8T和接收器8R基于后述的定序器5的控制而动作。通过该动作，发送器8T把用于激励核磁共振(NMR)的拉莫尔频率的RF电流脉冲供给RF线圈7。接收器8R取入所接收的MR信号(高频信号)，在对其施行前置放大、中间频率变换、相位检波、低频放大、滤波等各种信号处理后，进行A/D变换，生成MR信号的数字数据(原数据)。

再有，控制运算部具有定序器(也称为顺序控制器)5、主计算机6、运算单元10、存储单元11、显示器12、输入器13，以及声音发生器16。其内，主计算机6具有通过存储的软件步骤(未图示)，在向定序器5指示脉冲序列信息的同时，统管装置整体动作的功能。

定序器5具有CPU以及存储器，存储从主计算机发送来的脉冲序列信息，按照这一信息控制倾斜磁场电源4、发送器8T、接收器8R的动作，同时一旦输入了接收器8R输出的MR信号的数字数据，就将其转发到运算单元10。这里，所谓脉冲序列信息是用于按照一系列的脉冲序列使倾斜磁场电源4、发送器8T、接收器8R动作所需要的全部信息，例如包含与向x、y、z线圈3x～3z施加的脉冲电流的强度、施加时间、施加定时等有关的信息。

作为该脉冲序列，是2维(2D)扫描或者3维(3D)扫描的序列，另外，作为该脉冲序列的形态，可以采用FE(梯度回波)方法、FFE(高速FE)方法、SE(旋转回波)方法、FSE(高速SE)方法、FASE(Fast Asymmetric SE)方法、EPI(Echo Planar Imaging)方法等各种形态，进而还可以采用以分段方法实施基于这些方法的脉冲序列的形态。

另外，运算单元10，通过定序器5输入由接收器8R输出的数字数据(也称为原数据或者原始数据)，在由其内部存储器形成的2维或者3维的k空间(也称为富立叶空间或者频率空间)中配置该数字数据，对该数据按组施行2维或者3维的富立叶变换，再构成为实空间的图像数据。另外运算单元根据需要能够执行关于图像的数据的合成处理或者差分运算处理。在该合成处理中，包含对每一像素的加法处理、最大值投影(MIP)处理等。另外，作为上述合成处理的另外的例子，也可以在富立叶空间进行多个帧的轴的匹配，将原数据原封不动地合成为一帧的原数据。此外，在加法处理中包含单纯加法处理、加法平均处理、加权加法处理等。

存储单元11，不仅可以保存再构成的图像数据，而且可以保存执行了上述的合成处理或者差分处理的图像数据。显示器12例如用于显示再构成图像。另外通过输入器13可以向主计算机6输入做手术的人希望的参数信息、扫描条件、脉冲序列、于图像合成或者差分运算相关的信息等。

声音发生器16在有来自主计算机6的指令时，可以作为声音发出开始停止呼吸和结束停止呼吸的消息。

在本实施例中，不采用实际使用ECG(心电图)测量装置从受检体获得ECG信号这样的结构，但是模拟地进行基于心电同步的成像扫描。因此，需要获得成为能够推定受检体的心时间定时的指标的信号或者信息。作为这样的信号或者信息，在本发明的场合，使用流过心室内的血流速度的变化(亦即血流的旋转相移量的变化)、从心脏(心室)得到的MR信号值的变化、心室的大小的变化等。在以下的说明中，作为用于推定受检体的心时间定时的指标，使用流过心室内的血流速度的变化。亦即，在本实施例中，使用表示该血流速度的周期的变化的数据，可以模拟地执行通过心电同步方法进行的成像。

该主计算机6在成像时如图2所示按顺序进行测定扫描、准备扫描以及成像扫描。在成像扫描中包含监视扫描。

测定扫描，是用于预先测定与成为受检体的心时间定时指标的心室内的血流速度的关系、判断心周期的扩张期的时期的扫描。在本实施例中，使用相位对比度(PC)方法沿心室长轴进行血流速度的编码，连续测定在这样的长轴上的希望的ROI位置的血流速度的变化，获得表示其血流速度沿心时间定时(亦即心周期的各定时)的变化的数据。根据通过这一扫描得到的血流速度的变化数据，判别成为心周期的收缩期和扩张期的是何种流速值的时期。其结果是，作为扩张期的时期离开一定的基准位置(例如表示变化数据的波形反复的峰值)的时间而确定。

此外，这一测定扫描，不必须总在成像时执行，而也可以在成像前进行测定。但是，在本实施例中，因为是根据这样的血流速度的变化来推定心时间定时的变化，因此从尽量正确推定实际的受检体的心时间定时的观点出发，希望尽可能就在实际成像时之前立即实施。

准备用扫描，是在包含血流速度的周期变化中的扩张期而指定的多个时间定时进行的血流描出确认用的扫描。亦即，在这样的多个时间定时进行2维扫描，再构成多张2维图像并在显示器12上显示。在该准备用扫描中，也包含通过用于检测出作为开始该扫描的定时的时间定时的PC方法而测定血流的扫描。

用2维扫描实现这一准备扫描的理由是这一扫描仅用于确认血流的描出程度。因此，用2维进行可以缩短扫描时间。另外，理想的是在该准备用扫描中使用的脉冲序列的种类和在成像扫描中使用的相同。这是因为可以在更接近实际的成像的状态下观察血流的描出程度。进而，理想的是该准备用扫描最好对和在后述的成像扫描中进行摄影的部位相同的部位或者包含同一希望区域的部位执行。

把在准备用扫描中得到的多张图像显示在显示器12上，作为一例，供手术者观看确认。因此，手术者从输入器13指定对比度最佳地描出观察对象的血流的图像。由此，因为这样的指定信息被供给主计算机6，因此，主计算机6可以识别出指定的图像是用血流速度的变化数据中的哪个值(亦即哪一个心时间定时)收集的。即，主计算机6通过这样的准备用扫描，作为血流速度的设定值可以保持心周期中的扩张期中的特定的时间定时。

这样设定的血流速度的设定值的作用，在ECG波形中相当于来自作为基本波的例如R波的特定的延迟时间的量。因此，通过给定该设定值，可以在扩张期中在一定的心时间定时(亦即数据收集定时)开始成像扫描。

此外，该准备用扫描并不是必须的，不执行该准备扫描时，手术者也可以从输入器13，根据经验值或者从过去的诊断推定希望的值即希望的血流速度值。另外，也可以每次选择进行这样的指定和准备用扫描中的任何一个。

完成这样的准备后，可以执行成像扫描。为了通过成像扫描进行数据收集(主扫描)，需要检测上述扩张期中希望的一定的心时间定时(血流速度的设定值)。为了检测这点，在收集数据前开始监视扫描。通过在每一一定时间(例如100毫秒)，例如沿心室长轴使用相位对比(PC)方法得到的脉冲序列进行速度编码，来执行该监视扫描。由此，可以求得每一定时间心室内的希望的ROI部分的血流速度的值。把该速度值与预先存储的速度的设定值(亦即上述那样设定的数据收集定时)进行比较。通过这一比较，在判断出两者一致或者被视为一致的场合，开始数据收集。使用3维的脉冲序列进行该数据收集。

下面说明涉及本实施例的全体的作用及其效果。

如图2所示，在成像扫描前，执行测定扫描及准备用扫描。

因此，主计算机6顺序进行图3所示的概要处理，执行测定扫描、准备用扫描、以及成像扫描。

主计算机6最初根据来自输入器13的输入信息，判断手术者是否指示了执行测定扫描(步骤S1)。在有这样的指令的场合，把规定的脉冲序列信息供给定序器5，执行对受检体的心室的上述测定扫描(步骤S2)。由此，通过血流旋转的相移量的检测，例如如图4(a)那样得到心室的希望位置的血流速度的变化数据。

接着，主计算机6针对求得的血流速度的变化曲线，推定一个心周期以及大体的收缩期和扩张期(步骤S3)。在这一推定时，参照从血流速度数据所表示的流向和心律数逆算出的RR间隔。由此，主计算机6设定并存储血流速度的变化数据中的基准时间定时(在这里是波形为峰值的定时)和扩张期的时间定时(步骤S4)。

接着，主计算机6根据来自输入器13的输入信息，判断手术者是否指示了执行准备用扫描(步骤S5)。在该判断是YES的场合，输入多次准备用扫描开始的血流速度值等执行准备用扫描所必要的扫描条件(步骤S6)。此时，可以要求手术者指定为准备用扫描的执行定时也包含在扩张期中。

此后，在这样的扫描条件下，由主计算机6指示定序器5对心室执行准备用扫描(步骤S7)。伴随该准备用扫描，为了了解指定的血流速度值的到来，和上述同样，通过PC方法检测心室内的血流速度。在每次该检测结果表示指定的血流速变值时执行准备用扫描。

然后，通过大于等于一次的准备用扫描，在显示器12上显示一张或一张以上的心室内的血管描出确认用的2维图像(步骤S8)。

接着，主计算机6等待通过输入器13给出的将显示的图像中的哪一个图像指定为希望的图像的操作信息(步骤S9)。因此，手术者通常从显示的一张或一张以上的图像中指定血流对比度最好的图像作为希望图像。

由手术者指定希望的图像后，主计算机6确定指示了收集该图像时的血流速度值并存储(步骤S10)。

此外，在步骤S5的判断是NO、亦即决定不执行准备用扫描时，从手术者接受希望的血流速度值的输入(步骤S11，S12)。

接着，主计算机6根据手术者通过输入器13输入的操作信息，一边判断是否执行成像扫描一边待机(步骤S13)。在执行成像扫描的场合，最初，开始以一定间隔执行的监视扫描(步骤S14)。如前所述，通过使用PC方法求出血流旋转的相移量，并把该相移量换算成血流速度值，来执行该监视扫描。

主计算机6判定通过监视扫描检测出来的心室的血流速度是否为在步骤S10或者步骤S11设定或者指定的、扩张期中的血流速度值或者是否可视为该值的接近值(步骤S15)。在该判定为NO时，再次执行监视扫描。这样，在得到通过准备用扫描而设定的血流速度值或者手术者指定的血流速度值以前，如图4(b)所示，重复进行监视扫描。

在这样重复执行监视扫描的期间，在判断出血流速度值成为设定值或其接近值后，主计算机6开始在定序器5中收集数据(主扫描)(步骤S16)。其结果，如图4(c)所示，例如开始基于3维FASE方法的脉冲序列，从心室收集MR信号。根据该MR信号，再构成心脏、腹部、下肢等各种部位的MR图像。

如上所述，根据本实施例，可以解决从现有技术的非造影MRA具有的ECG同步法派生的未解决的问题。亦即，不实际使用ECG测定装置，亦即不在受检体上安装ECG传感器，把从核磁共振信号得到的血流旋转相移量亦即血流速度作为ECG信息的代替信号使用。由此，可以从这样的代替信号模拟地确实推定扩张期的心时间定时。因此，减轻了伴随安装ECG传感器对受检体的麻烦或者负担。另外，可以提供能够防止由安装ECG传感器引起的图像质量降低，进而防止患者通过量降低的非造影MRA用核磁共振成像装置。

此外，本发明不限于上述实施例，在不脱离权利要求所记载的要义的范围内，可以实施进一步适宜的变形。例如，作为成为能够推定受检体的心时间定时的指标的信号或者信息，代替心室内流动的血流速度的变化(即血流的旋转相移量的变化)，可以使用从心脏(心室)得到的MR信号值的变化或者心室的大小的变化等。这样的信号值通过收缩期以及扩张期而周期地变化，或者心室的大小也同样。因此，通过从该周期的变化信息推定扩张期，而且，和上述同样地设定扩张期的希望的时间定时，可以用这些MR信号值的变化或者心室的大小的变化的信息代替ECG信号。

Claims (5)

1.一种核磁共振成像装置，在受检体的希望的心时间定时下开始从该受检体的摄影区域收集基于核磁共振现象的数据，其特征在于具有：

心时间定时推断设备，用于监视该受检体的摄影区域的基于核磁共振现象的特定信息，推定所述希望的心时间定时；

成像用扫描设备，在通过所述心时间定时推断设备推定出的心时间定时下，使得开始执行对所述摄影区域的成像用扫描而收集所述数据。

2.根据权利要求1所述的核磁共振成像装置，其特征在于还具有：

预先测定所述受检体的心周期的各心时间定时中的所述特定信息的量的变化信息的测定设备；

从通过该测定设备测定的变化信息，推定所述心周期的扩张期的时期的扩张期推断设备，其中

所述心时间定时推断设备使所述监视的特定信息反映到所述变化信息以及所述推定的扩张期的时期中，而推定该扩张期中的所述希望的心时间定时。

3.根据权利要求2所述的核磁共振成像装置，其特征在于还具有：

分别根据所述特定信息的不同的量，执行对所述摄影区域的准备用扫描，进行所述数据的收集的准备用扫描设备；

根据通过该准备用扫描设备收集的数据，生成多个准备用图像的准备用图像生成设备；和

使用所述多个准备用图像决定所述特定信息的最适合量，把具有该最适合量的特定信息作为与所述扩张期中的所述希望的心时间定时相当的信息提供给所述心时间定时推断设备的设备。

4.根据权利要求3所述的核磁共振成像装置，其特征在于，

所述准备用扫描是扫描所述摄影区域的2维区域的2维扫描，所述成像用扫描是扫描所述摄影区域的2维区域的3维扫描。

5.根据权利要求1～4中任何一项所述的核磁共振成像装置，其特征在于，

所述特定信息是所述摄影区域的旋转的基于所述核磁共振现象的相移量、基于所述核磁共振现象的信号的强度、以及在所述摄影区域中观察的部位的大小中的任何一个。

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