CN101558995B - 医用摄像装置及医用显示图像生成方法 - Google Patents

医用摄像装置及医用显示图像生成方法 Download PDF

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Abstract

医用摄像装置具备：定位图像取得单元，取得有关被检体的定位图像；根据操作者的指定而在上述定位图像内设定关心区域的单元；监视图像取得单元，以规定时间间隔反复取得有关上述被检体的监视图像；生成单元，每当取得上述监视图像时，将表示上述关心区域的关心区域图像合成到上述监视图像中，生成显示用图像。

Description

医用摄像装置及医用显示图像生成方法
本申请基于2008年4月17日提出的日本专利申请第2008-108011号并主张其优先权，这里引用其全部内容。 
技术领域
本发明涉及反复取得用来监视被检体中关心部分的变化的监视图像的装置及方法。 
背景技术
作为磁共振成像(magnetic resonance imaging：MRI)法的应用领域之一，可以举出血管摄像(magnetic resonance angiography：MRA)。MRI可以利用TOF(time-of-flight)效应及相位偏移效应等多种多样的对比度产生原理来实现MRA。其中广泛使用的方法之一，是将具有纵向驰豫时间(T1)的缩短效果的造影剂迅速地注入到体内、将混入了该造影剂的血液摄像的方法(以下称作造影MRA)。通过该造影MRA，除了大动脉及肾动脉以外，还能够得到颈部、头部、足部等遍及全身的血管***的图像。 
造影MRA的摄像时间一般是几秒到几十秒左右。因此，每一次的造影剂注入仅容许1次摄像。 
另一方面，造影剂通常在与作为摄像对象的部位(以下称作对象部位)离开的部位被注入。因此，造影剂到达对象部位而能够得到对比度良好的图像的定时间相位对于造影剂的注入定时延迟。并且，由于其延迟时间依存于被检体的心率及血压、血流速度等，所以不是一定的。 
因为这样的情况，在造影MRA中，适当地设定摄像定时是重要的，因此以往以来如以下这样进行了为此的努力。 
例如，第1，已知有下述技术：在造影MRA摄像之前，仅从接近于对象部位的有限的监视区域(例如对象部位的上游侧的大动脉内)连续地取得磁共振信号，将其信号强度的时间变化提示给操作者，并且与信号强度上升到阈值以上的定时间相位同步地开始摄像(参照日本特表 2000-511789)。 
第2技术是作为第1技术的代替方案提出的，利用使用2维摄像法的荧光检查监视较大的范围，将造影剂的移动的状况作为图像信号的变化直接提供(参照Radiology誌第205卷137页(1997))。 
在该第2技术中，由于能够将较大范围连续地摄像，所以能够实时地显示造影剂在被检体内流动的状况。即，例如能够实时地显示从被检体的上臂注入的造影剂通过肺及心房、心室、大动脉的状况。操作者基于该显示估计造影剂向对象部位的到达定时，来指示造影MRA摄像的开始。通常，在造影剂到达设定在对象部位的上游侧的目标部位的定时开始造影MRA摄像。 
第3，已知有下述技术：为了更明了地显示造影剂移动的状况，对在第2现有例中得到的图像信号进行减法处理或多切片数据的最大值投影处理(参照日本特开2003-235827)。 
另外，已知有在2维图像上设定用来测量信号值的ROI(region ofinterest：关心区域)的技术(参照日本特开平10-192252号公报)，但操作者对该ROI的位置的指定并不是在造影剂到达对象部位以前进行的。 
但是，在上述第1技术中，如在Radiology誌第203卷275页(1997)中记述那样，有时不能充分地捕捉到信号强度的上升。考虑这是因为在监视区域中不能根据呼吸及身体的运动充分地观测到血流信号。此外，在该第1技术中，需要适当地定位较小的体积的监视区域，还有操作较复杂的不良状况。 
另一方面，在第2及第3技术中，对于造影MRA检查的经验较少的操作者来说，难以正确地掌握造影剂相对对象部位的到达，有可能不能以正当的定时开始造影MRA摄像。其原因是因为，由于在荧光检查图像中，在造影剂进入的地方以外的地方信号值较低，所以难以明确对象部位或目标部位的位置。 
发明内容
根据这样的情况，希望即使是经验较少的操作者也能够可靠地判断造影MRA摄像的开始定时。 
本发明的第1技术方案的医用摄像装置具备：定位图像取得单元，取得有关被检体的定位图像；根据操作者的指定在上述定位图像内设定关心区域的单元；监视图像取得单元，以规定时间间隔反复取得有关上述被检体的监视图像；生成单元，每当取得上述监视单元时，将表示上述关心区域的关心区域图像合成到上述监视图像，生成显示用图像；显示器；以及在正式摄像的开始被指示之前，控制上述显示器显示由上述生成单元最新生成的上述显示用图像的单元。 
在本发明的第2技术方案的医用显示图像生成方法中，取得有关被检体的定位图像；根据操作者的指定，在上述定位图像内设定关心区域；以规定时间间隔反复取得有关上述被检体的监视图像；每当取得上述监视图像时，将表示上述关心区域的关心区域图像合成到上述监视图像，生成显示用图像。 
本发明的其他目标和优点会在以下的描述中说明，并且部分会通过描述变得清楚，或者可以通过实践本发明来认识。本发明的目标和优点可以通过特别在这里指出的手段和组合来达到。 
附图说明
构成说明书的一部分的附图用来说明本发明的优选的实施方式，并且和上面给出的发明内容以及下面给出的具体实施方式的描述一起用来解释本发明的构思。 
图1是表示有关本发明的一实施方式的磁共振成像装置的概略结构的图。 
图2是表示图1中的主计算机的用来进行造影MRA摄像的处理顺序的流程图。 
图3是表示判断区域设定图像的一例的图。 
图4是表示判断区域的设定例的图。 
图5是表示造影剂到达判断区域以前的显示图像的一例的图。 
图6是表示造影剂到达判断区域的状态下的显示图像的一例的图。 
具体实施方式
以下，以作为医用摄像装置的一种的磁共振成像装置(MRI装置)为例，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。 
图1是表示有关本实施方式的MRI装置100的概略结构的图。 
该MRI装置100具备诊视床部、静磁场产生部、梯度磁场产生部、收发部及控制运算部。并且，MRI装置100作为这些各部的构成元件而具有磁铁1、静磁场电源2、匀场线圈(shim coil)3、匀场线圈电源4、顶板5、梯度磁场线圈单元6、梯度磁场电源7、RF线圈单元8、发送器9T、接收器9R、定序器(顺序控制器)10、运算单元11、存储单元12、显示器13、输入器14、声音产生器15及主计算机16。此外，在MRI装置100上，连接着测量作为表示被检体200的心时间相位的信号的ECG信号的心电测量部。 
静磁场产生部包括磁铁1和静磁场电源2。作为磁铁1，可以使用例如超导磁铁或常导磁铁。静磁场电源2对磁铁1供给电流。这样，静磁场产生部在被检体200被送入的圆筒状的空间(诊断用空间)之中产生静磁场B0。该静磁场B0的磁场方向与诊断用空间的轴向(Z轴方向)大致一致。在静磁场产生部中还设有匀场线圈3。该匀场线圈3通过在主计算机16的控制下的来自匀场线圈电源4的电流供给而产生用于静磁场均匀化的修正磁场。 
诊视床部将载置了被检体200的顶板5送入到诊断用空间中、或从诊断用空间中送出。 
梯度磁场产生部包括梯度磁场线圈单元6及梯度磁场电源7。梯度磁场线圈单元6配置在磁铁1的内侧。梯度磁场线圈单元6具备用来产生相互正交的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的各自的梯度磁场的3组线圈6x、6y、6z。梯度磁场电源7在定序器10的控制下，对线圈6x、线圈6y及线圈6z供给用来产生梯度磁场的脉冲电流。梯度磁场产生部通过控制从梯度磁场电源7对线圈6x、6y、6z供给的脉冲电流，将作为物理轴的3轴(X轴、Y轴、Z轴)方向的各自的梯度磁场合成，任意地设定由相互正交的切片方向的梯度磁场GS、相位编码方向梯度磁场GE、以及读取方向(频率编码方向)梯度磁场GR构成的逻辑轴方向的各自的梯度磁场。切片方向、相位编码方向及读取方向的各梯度磁场GS、GE、GR被叠加在静磁场B0上。 
收发部包括RF线圈单元8、发送器9T及接收器9R。RF线圈单元8在诊断用空间中配置在被检体200的附近。发送器9T及接收器9R连接在 RF线圈单元8上。发送器9T及接收器9R在定序器10的控制下动作。发送器9T将用来产生核磁共振(NMR)的拉莫尔频率的RF电流脉冲供给到RF线圈单元8中。接收器9R将RF线圈单元8接收到的回波信号等的MR信号(高频率信号)取入，对其实施前置放大、中间频率变换、相位检波、低频率放大、或滤波等各种信号处理之后，进行A/D变换而生成数字数据(原始数据)。 
控制运算部包括定序器10、运算单元11、存储单元12、显示器13、输入器14、声音产生器15及主计算机16。 
定序器10具备CPU及存储器。定序器10将从主计算机16发送来的脉冲顺序信息存储在存储器中。定序器10的CPU按照存储在存储器中的顺序信息控制梯度磁场电源7、发送器9T及接收器9R的动作，并且暂时输入接收器9R输出的原始数据，将其传送给运算单元11。这里，所谓的顺序信息，是为了按照一系列的脉冲顺序使梯度磁场电源7、发送器9T及接收器9R动作而需要的所有的信息，例如包括有关对线圈6x、6y、6z施加的脉冲电流的强度、施加时间及施加定时等的信息。 
运算单元11经由定序器10输入接收器9R输出的原始数据。运算单元11将输入的原始数据配置到设定在内部存储器中的k空间(也称作傅立叶空间或频率空间)中，对配置在该k空间中的数据施加2维或3维傅立叶变换，重构为实空间的图像数据。此外，运算单元11还能够根据需要执行有关图像的数据的合成处理及差分运算处理(也包括加权差分处理)。在该合成处理中，包括按照每个像素将像素值相加的处理、最大值投影(MIP)处理、最小值投影(minIP)等。此外，作为上述合成处理的另一例，也可以在傅立叶空间上取得多个帧的轴的整合之后，将这些多个帧的原始数据合成而得到1帧的原始数据。另外，在加法处理中，包括简单加法处理、加法平均处理、或者加权加法处理等。 
在本实施方式中，特别是通过在定序器10的控制下的梯度磁场电源7、发送器9T、接收器9R的动作以及运算单元11中的处理，能够对被检体200进行定位图像、监视图像及诊断用图像的摄像。另外，对于定位图像、监视图像及诊断用图像在后面叙述。 
存储单元12存储重构后的图像数据、及实施了上述合成处理或差分处 理的图像数据。 
显示器13在主计算机16的控制下显示要对操作者提示的各种图像。作为显示器13，可以使用液晶显示器等显示设备。 
输入器14输入与操作者希望的扫描条件、脉冲顺序、图像合成及差分运算有关的信息等各种信息。输入器14将输入的信息发送给主计算机16。作为输入器14，适当地具备鼠标或跟踪球等指针设备、模式切换开关等选择设备、或者键盘等输入设备。 
声音产生器15在从主计算机16有指令时，作为声音而发出用于屏气开始及屏气结束的消息。 
主计算机16具有通过执行预先设定的软件顺序而实现的各种功能。该功能之一是，统合MRI装置100的各部的动作，以实现由现有的MRI装置实现的各种动作。上述功能之一是，根据操作者的指定，在定位图像内设定关心区域。上述功能之一是，每当设定关心区域时，通过控制显示器13以使其显示表示作为关心区域是优选的区域的图像，来对操作者报告指引上述优选的区域的信息。上述功能之一是，每当对监视图像摄像时，将表示关心区域的关心区域图像合成到该监视图像中而生成显示用图像。上述功能之一是，控制定序器10，以使得在将定位图像摄像后开始监视图像的反复摄像，然后根据由操作者指示取得诊断用图像的情况，将监视图像的摄像停止而对诊断用图像摄像。进而，上述功能之一是，控制显示器13，以使其显示最新生成的显示用图像。 
心电测量部包括ECG传感器17及ECG单元18。ECG传感器17附着在被检体200的体表上，将被检体200的ECG信号作为电信号(以下称作传感器信息)检测。ECG单元18在对传感器信号实施包括数字化处理的各种处理后，输出给主计算机16及定序器10。作为该心电测量部，可以使用例如矢量心电计。该心电测量部的传感器信号在执行同步于被检体200的心时间相位的扫描时由定序器10根据需要而使用。 
接着，对如以下这样构成的MRI装置100的动作进行说明。 
图2是表示主计算机16的用于造影MRA摄像的处理顺序的流程图。 
在步骤Sal中，主计算机16对定序器10及运算单元11指示对定位图像进行摄像。通过可识别作为造影MRI摄像的对象的对象部位及其周边部 位的位置的程度的范围及析像度，得到定位图像。但是，在定位图像中不需要在诊断中使用的诊断用图像那样的析像度。所以，在定位图像的摄像中，优选例如SSFP(steady state free precession：稳定态自由旋进造影)法或并用倒置脉冲的高速旋转回波法等那样的能够在短时间内摄像的方法。另外，前者的方法是以高亮度描绘血管的白血摄像法，后者的方法是以低亮度描绘血管的黑血摄像法。定位图像既可以仅为了后述的判断区域的设定而摄像，也可以将用来设定正式摄像的摄像范围的定位图像用于后述的判断区域的设定。 
在步骤Sa2中，主计算机16制作判断区域设定图像，将其显示在显示器13上。图3是表示判断区域设定图像300的一例的图。判断区域设定图像300包括定位图像301及指引图像302、303。定位图像301是在步骤Sa1中得到的图像。指引图像302是预先准备以显示判断区域的设定例的图像。指引图像303是预先准备以用文字表示要在判断区域中包含的部位的名称的图像。例如，在对象部位是肺动脉的情况下，在经验上已知在造影剂到达从上腔静脉进入右心房的点的时刻开始诊断图像的摄像(以下称作正式摄像)是适当的。判断区域优选地设定为，为了如上所述判断正式摄像的开始定时而包括作为目标的目标部位。所以，作为导引图像302，预先准备例如表示设定为包括上腔静脉的判断区域的图像。该指引图像302由于只不过是作为参考用对操作者提示的图像，所以也可以基于对与被检体200不同的被检体进行摄像后的图像或图解。指引图像303是通过文字表示目标部位的名称等的图像。这些指引图像302、303的数据例如预先存储到存储单元12中。另外，并不一定需要包括指引图像302、303这两者，也可以只是其中任一个。此外，如果是对造影MRA摄像熟练的操作者，有时也不需要指引图像302、303，所以也可以将两者都省略。另外，也可以为了适应于各种技能的操作者，主计算机16根据操作者的要求决定各个指引图像302、303的显示与否，仅将需要的导引图像包含在判断区域设定图像300中。 
在步骤Sa3中，主计算机16根据操作者的指示，在定位图像上设定判断区域。在判断区域的设定中，例如可以采用将多边形的标记、点或线段用鼠标等指针设备在图像上设定任意的区域的公知的图像ROI设定功能。 图4是表示判断区域的设定例的图，表示将表示判断区域的图像401合成到定位图像301后形成的判断区域设定图像400的一例。 
在步骤Sa4中，主计算机16对定序器10及运算单元11指示开始监视摄像。对应于此，定序器10及运算单元11开始反复得到监视图像的监视摄像。监视图像需要以短到能够识别造影剂移动的状况的程度的周期(例如1秒)来得到。所以，将析像度等设定得较低，使得在短时间中得到1张监视图像。在监视摄像中，可以使用例如梯度回波类的脉冲顺序。即，监视摄像是所谓的光谱学。并且，监视图像一般为了强调造影剂而使不存在造影剂的区域的对比度降低。因此，监视图像在析像度及对比度中的至少一方面比定位图像差。 
在进行监视摄像的状态下，主计算机16等待在步骤Sa5及步骤Sa6中是否完成了1张监视图像的摄像、或者由操作者指示了正式摄像的开始指示。 
如果完成了1张监视图像的摄像，则主计算机16从步骤Sa5向步骤Sa6转移。在步骤Sa6中，主计算机16生成将表示在步骤Sa3中设定的判断区域的判断区域图像相对于新摄像的监视图像重叠表示的显示图像，并使其显示在显示器13上。图5是表示在造影剂到达判断区域以前生成的显示图像500的一例的图。该显示图像500将判断区域图像502重叠表示在监视图像501上。然后，主计算机16回到步骤Sa5及步骤Sa6的等待状态。这样，在被指示正式摄像的开始之前，每当取得新的监视图像，就生成将判断区域图像重叠表示在该新的监视图像上的显示图像，并将该显示图像显示在显示器13上。 
另外，监视图像的摄像切片既可以与定位图像的摄像切片相同，也可以不同。不同的两个摄像切片既可以相互平行，也可以是朝向相互不同。在监视图像和定位图像中摄像切片不同的情况下，以将在步骤Sa3中设定的判断区域的中心点投影到监视图像上的点为中心，将表示大小及形状相同的区域的图像作为判断区域图像。 
在显示图像中，判断区域图像持续表示在步骤Sa3中设定的判断区域，而监视图像依次被更新。这样，造影剂在监视图像的摄像区域内移动的状况被表示在显示图像上。图6是表示造影剂到达了判断区域的状态下的显 示图像600的一例的图。在该显示图像600中，在判断区域图像502表示的判断区域内重叠表示造影剂由高信号值表示的监视图像601。 
通过目视该显示图像600，操作者能够认识到造影剂到达了目标部位。并且，基于此，操作者判断正式摄像的开始定时，指示正式摄像的开始。如果接受到该指示，则主计算机16从步骤Sa6向步骤Sa8前进。在步骤Sa8中，主计算机16对定序器10及运算单元11指示结束监视摄像。对应于此，定序器10及运算单元11结束监视摄像。接着，在步骤Sa9中，主计算机16控制各部进行造影MRA的正式摄像。用于正式摄像的各部的动作可以是公知的动作。并且，如果正式摄像结束，则主计算机16结束该处理。 
以上，根据本实施方式，即使操作者不能根据监视图像掌握目标部位的位置，也能够基于显示图像容易地掌握造影剂向目标部位的到达，能够以适当的定时指示正式摄像的开始。 
该实施方式能够进行如下的各种变形实施。 
在判断区域的设定时，也可以仅显示定位图像。 
显示图像的显示也可以通过外附于MRI装置100的显示装置进行显示。 
指引信息的报告并不限于指引图像的显示，也可以如声音消息的输出等那样通过其他形态进行。 
对于不使用造影剂的MRA摄像或以血液以外的流体为对象的摄像也能够采用本发明。在不使用造影剂的MRA摄像中，已知有arterial spinlabeling法等、将血液等进行标记而产生与造影剂同样的对比度变化的方法。或者，已知有通过MTC(magnetization transfer contrast：磁化传递对比)脉冲或倒置脉冲等使信号强度的初始值变化并观察其时间变化的方法。 
监视图像也可以作为通过最新的1次监视摄像得到的图像与比其更早取得的图像之间的差分图像来生成。 
在X射线CT装置等其他种类的医用摄像装置中也能够与上述实施方式同样地采用本发明。 
本发明的其他优点和变更对于本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，本发明并不仅限于这里给出和描述的具体细节和优选的实施方式。 因而，在不脱离由权利要求书定义的本发明构思和它们的等价物的范围的情况下，能够进行各种变更。 

Claims (6)

1.一种医用摄像装置，其特征在于，具备：
定位图像取得单元，取得有关被检体的定位图像；
根据操作者的指定在上述定位图像内设定关心区域的单元；
监视图像取得单元，以规定时间间隔反复取得有关上述被检体的监视图像；
生成单元，每当取得上述监视图像时，将表示上述关心区域的关心区域图像合成到上述监视图像，生成显示用图像；
显示器；以及
在正式摄像的开始被指示之前，控制上述显示器显示由上述生成单元最新生成的上述显示用图像的单元。
2.如权利要求1所述的医用摄像装置，其特征在于，还具备：
诊断用图像取得单元，取得有关摄像区域的诊断用图像，上述摄像区域包含有被处理成与上述被检体内的其他部分相比被强调的流体的流路；以及
控制单元，控制上述定位图像取得单元、上述监视图像取得单元及上述诊断用图像取得单元，使得在取得上述定位图像之后开始上述监视图像的反复取得，然后根据由上述操作者指示了上述诊断用图像的取得这一情况，停止上述监视图像的取得，而取得上述诊断用图像。
3.如权利要求1所述的医用摄像装置，其特征在于，还具备报告单元，该报告单元将指引适合作为上述关心区域的区域的指引信息报告给上述操作者。
4.如权利要求3所述的医用摄像装置，其特征在于，上述指引信息是在预先准备以显示关心区域的设定例的图像和将应包含在上述关心区域中的上述被检体的部位通过文字表示的图像中的至少一个。
5.如权利要求1所述的医用摄像装置，其特征在于，上述监视图像的析像度及对比度中的至少一个比上述定位图像低。
6.一种医用显示图像生成方法，其特征在于，
取得有关被检体的定位图像；
根据操作者的指定，在上述定位图像内设定关心区域；
以规定时间间隔反复取得有关上述被检体的监视图像；
每当取得上述监视图像时，将表示上述关心区域的关心区域图像合成到上述监视图像，生成显示用图像；
在正式摄像的开始被指示之前，进行控制来显示最新生成的上述显示用图像。
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