CN103099617B - 磁共振成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够简易地设定摄像范围的磁共振成像装置。本发明涉及的磁共振成像装置具备收集部、检测部、导出部、摄像控制部。收集部收集包络对象脏器的范围的三维图像数据。检测部根据三维图像数据来检测对象脏器的上端位置以及下端位置。导出部根据对象脏器的上端位置以及下端位置来导出三维图像数据收集后的后续摄像的摄像范围。摄像控制部按照摄像范围来控制后续摄像的执行。
Description
本申请主张2011年11月11日申请的日本专利申请号2011-247995的优先权,并在本申请中引用上述日本专利申请的全部内容。
技术领域
本发明涉及磁共振成像(imaging)装置。
背景技术
以往,针对基于MRI(MagneticResonanceImaging)的心脏检查法,确定了标准化协议(protocol)。例如,在标准化协议中,确定了在收集到搜索(scout)像(体轴横截面(Axial像)、矢状剖面(Sagittal像)、以及冠状剖面(Coronal像))之后,收集作为多个体轴横截面的多切片(MultiSlice)像,之后收集基本剖面这样的流程等。另外,所谓基本剖面是指基于心脏解剖学特征的剖面像,是垂直长轴像、水平长轴像、二腔长轴(2chamber)像、三腔长轴(3chamber)像、四腔长轴(4chamber)像、左室短轴像等。
在此,例如每当收集多切片像时便设定摄像范围,但即使对于熟练的操作者而言也难以恰当地设定覆盖(cover)心脏整体的范围。另外,难以设定摄像范围并不限于多切片像的摄像范围,另外也并不限于对象脏器是心脏的情况。
发明内容
本发明要解决的问题在于提供一种能够简易地设定摄像范围的磁共振成像装置。
本发明涉及的磁共振成像装置具备:收集部、检测部、导出部以及摄像控制部。收集部收集包络对象脏器的范围的三维图像数据(data)。检测部根据三维图像数据来检测对象脏器的上端位置以及下端位置。导出部根据对象脏器的上端位置以及下端位置,来导出三维图像数据收集后的后续摄像的摄像范围。摄像控制部按照摄像范围来控制后续摄像的执行。
根据本发明的磁共振成像装置,能够简易地设定摄像范围。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的MRI装置的框(block)图。
图2是表示第1实施方式所涉及的控制部等的框图。
图3是表示第1实施方式所涉及的处理步骤的流程图(flowchart)。
图4是表示第1实施方式中的三维图像数据的图。
图5是表示第1实施方式中的上端位置以及下端位置的图。
图6是表示第1实施方式中的被检体的外接长方体区域的图。
图7是用于说明第1实施方式中的外接长方体区域的图。
图8是表示第1实施方式中的心脏的外接长方体区域的图。
图9是用于说明第1实施方式中的摄像范围的图。
图10是用于说明第1实施方式中的摄像范围的图。
图11是用于说明第1实施方式中的摄像范围的图。
图12是表示第1实施方式中的基本位置以及基本剖面的图。
图13是表示第1实施方式中的基本位置以及基本剖面的图。
图14是表示第1实施方式中的基本位置以及基本剖面的图。
图15是表示第1实施方式中的基本位置以及基本剖面的图。
图16是表示第2实施方式所涉及的控制部等的框图。
图17是表示第2实施方式所涉及的处理步骤的流程图。
图18是表示第2实施方式中的床移动的确认画面的图。
图19是表示第2实施方式中的摄像范围的确认画面的图。
图20是表示第3实施方式所涉及的处理步骤的流程图。
图21是表示第4实施方式所涉及的处理步骤的流程图。
图22是表示第5实施方式所涉及的处理步骤的流程图。
具体实施方式
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式所涉及的MRI装置100的框图。被检体P(在图1中虚线的框内)不包含于MRI装置100中。静磁场磁铁1形成中空的圆筒状,在内部的空间中产生相同的静磁场。静磁场磁铁1例如是永磁铁、超导磁铁等。倾斜磁场线圈(coil)2形成中空的圆筒状,在内部的空间中产生倾斜磁场。具体而言,倾斜磁场线圈2被配置在静磁场磁铁1的内侧,从倾斜磁场电源3处接受倾斜磁场脉冲(pulse)的供给,产生倾斜磁场。倾斜磁场电源3按照从序列(sequence)控制部10发送的控制信号,将倾斜磁场脉冲供给倾斜磁场线圈2。
床4具备载置被检体P的顶板4a,在载置有被检体P的状态下,将顶板4a***作为摄像口的倾斜磁场线圈2的空洞内。通常,床4被配置成长度方向与静磁场磁铁1的中心轴平行。床控制部5驱动床4,使顶板4a向长度方向以及头足方向移动。
发送线圈6产生磁场。具体而言,发送线圈6被配置在倾斜磁场线圈2的内侧,从发送部7处接受RF(RadioFrequency:射频)脉冲的供给,产生磁场。发送部7按照从序列控制部10发送的控制信号,对发送线圈6供给与拉莫尔(Larmor)频率对应的RF脉冲。
接收线圈8接收磁共振信号(以下,称为MR(MagneticResonance)信号)。具体而言,接收线圈8被配置在倾斜磁场线圈2的内侧,接收受到磁场的影响而从被检体P放射出的MR信号。另外,接收线圈8将所接收到的MR信号输出至接收部9。
接收部9按照从序列控制部10发出的控制信号,根据从接收线圈8输出的MR信号生成MR信号数据。具体而言,接收部9通过对从接收线圈8输出的MR信号进行数字(digital)转换来生成MR信号数据,并将所生成的MR信号数据经由序列控制部10发送至计算机***(system)20。另外,接收部9也可以被安装在具备静磁场磁铁1或倾斜磁场线圈2等的架台装置侧。
序列控制部10控制倾斜磁场电源3、发送部7、以及接收部9。具体而言,序列控制部10将基于从计算机***20发送出的脉冲序列执行数据的控制信号发送至倾斜磁场电源3、发送部7、以及接收部9。例如,序列控制部10是ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit:专用集成电路)、FPGA(FieldProgrammableGateArray:现场可编程门阵列)等集成电路、CPU(CentralProcessingUnit:中央处理单元)、MPU(MicroProcessingUnit:微处理单元)等电子电路。
计算机***20具备接口(interface)部21、图像重建部22、存储部23、输入部24、显示部25、控制部26。接口部21与序列控制部10连接,控制在序列控制部10与计算机***20之间发送接收的数据的输入输出。图像重建部22根据从序列控制部10发送出的MR信号数据来重建图像数据,并将重建后的图像数据存储在存储部23中。
存储部23存储由图像重建部22保存的图像数据、或在MRI装置100中使用的其他数据。例如,存储部23是RAM(RandomAccessMemory)、闪存存储器(flashmemory)等半导体存储器(memory)元件、硬盘(hard-disk)、光盘(disk)等。
输入部24从操作者处接受各种指示。例如,输入部24是鼠标(mouse)、键盘(keyboard)等。显示部25显示图像数据等。例如,显示部25是液晶显示器(display)等。
控制部26通过控制上述的各部来集中控制MRI装置100。例如,控制部26是ASIC、FPGA等集成电路、CPU、MPU等电子电路。另外,控制部26如后述的那样,具备用于自动地导出摄像范围的各部。
图2是表示第1实施方式所涉及的控制部26等的框图。如图2所示,第1实施方式所涉及的控制部26具备收集部26a、检测部26b、导出部26c、摄像控制部26d。
收集部26a收集包络被检体P的心脏的范围的三维图像数据。具体而言,收集部26a经由接口部21通过控制序列控制部10等各部来收集三维图像数据,并将收集到的三维图像数据输出至检测部26b。
检测部26b根据三维图像数据来检测与心脏相关的区域信息(例如,心脏的上端位置以及下端位置)。具体而言,检测部26b根据从收集部26a输出的三维图像数据来检测与心脏相关的区域信息,并将检测到的区域信息输出至导出部26c。
导出部26c根据与心脏相关的区域信息,导出接着三维图像数据的收集的后续摄像的摄像范围。具体而言,导出部26c根据从检测部26b输出的与心脏相关的区域信息来导出后续摄像的摄像范围,并将导出的摄像范围输出至摄像控制部26d。此时,导出部26c导出与后续摄像的种类对应的摄像范围。另外,在第1实施方式中,所谓后续摄像是指在主摄像前执行的种类不同的多个准备摄像、以及主摄像(收集基本剖面的摄像)。主摄像前执行的种类不同的多个准备摄像例如是“用于收集多切片像的摄像”、或“当接收线圈8(RF线圈)是多线圈(multicoil)时,收集表示接收线圈8的接收灵敏度分布的数据的灵敏度图(map)摄像”、“至少收集静磁场强度的均匀校正所使用的数据的匀场(shimming)摄像(匀场扫描(shimmingscan))”等。多切片像如后述的那样,由于能够作为辅助主摄像的信息来发挥作用,因此,有时将收集多切片像的摄像称为“辅助摄像”。
摄像控制部26d按照摄像范围来控制后续摄像的执行。具体而言,摄像控制部26d按照从导出部26c输出的摄像范围,经由接口部21控制序列控制部10等各部,由此来控制后续摄像的执行。另外,摄像控制部26d按照连续地执行多个后续摄像的方式来进行控制。
图3是表示第1实施方式所涉及的处理步骤的流程图。如图3所示,如果根据初始收集到的三维图像数据对各种区域信息进行检测,则第1实施方式所涉及的MRI装置100根据所检测到的各种区域信息自动地导出各种摄像范围,自动地进行之后的后续摄像。即,在第1实施方式中,在收集到三维图像数据之后,用于收集多切片像的摄像、灵敏度图摄像、匀场摄像、直到作为主摄像的基本剖面的摄像,全部都自动地执行。另外,在第1实施方式中,各种后续摄像的摄像范围被导出至初始收集到的三维图像数据的范围内。以下,对各步骤(step)分别详细地进行说明。
首先,收集部26a收集包络被检体P的心脏的范围的三维图像数据(步骤S101)。图4是表示第1实施方式中的三维图像数据的图。如图4所示,收集部26a将读出方向作为头足方向,将相位编码(encode)方向作为左右方向,将切片编码(sliceencode)方向作为前后方向,来收集三维图像数据。如后述的那样,在第1实施方式中,由于检测部26b根据该三维图像数据来检测头足方向上的心脏的上端位置以及下端位置,因此,希望头足方向的分辨率高,即矩阵尺寸(matrixsize)大。因此,收集部26a将读出方向作为头足方向来收集三维图像数据。另外,由于是通过将读出方向作为头足方向来提高分辨率的方法,不需要增加摄像次数,也不会增加摄像时间、即被检体的屏气时间。
另外,如图4所示,收集部26a将磁场中心位置作为中心,在头足方向、左右方向、以及前后方向分别为25cm以上的摄像范围内收集三维图像数据。由于三维图像数据是在其他的摄像之前收集的数据,因此,不清楚被检体的心脏在三维图像数据内的哪一位置占据多大的空间,需要在某种程度上将摄像范围增大地设定。由于心脏的大小被认为头足方向是13cm左右,因此,该点在第1实施方式中,假设是其倍数左右的25cm以上。另外,当被检体是幼儿时,由于被认为心脏的大小较小,因此,例如也可以为20cm以上。另外,摄像范围的大小能够任意地变更。另外,摄像范围的上限值例如能够被认为是作为MRI装置100而能够设定的FOV(FieldOfView)的最大值(例如,能够担保静磁场强度的均匀性的范围)。
另外,三维图像数据可以是通过三维重建生成的三维MR图像,或者也可以是多个二维MR图像(读出方向以及相位编码方向)。
在此,在第1实施方式中,说明三维图像数据的收集所使用的脉冲序列。收集部26a在三维图像数据的收集中使用GE(GradientEcho:梯度回波)类的脉冲序列。由于GE类的脉冲序列是由小的翻转(flip)角的激发脉冲以及倾斜磁场脉冲来收集MR信号的方法,因此,与SE(SpinEcho:自旋回波)类的脉冲序列相比较,能够缩短TR(RepetitionTime:重复时间)。例如,收集部26a使用3DFFE(FastFieldEcho:快速梯度回波)序列、或3DSSFP(Steady-stateFreePrecession:稳态自由进动)序列。另外,虽然将延长摄像时间,但收集部26a也可以在3DFFE序列或3DSSFP序列之前,附加施加T2准备(preparation)脉冲的脉冲序列。通过施加T2准备脉冲,从而能够强调图像的对比度(contrast)。
例如,当是3DFFE序列时,各种参数(parameter)将能够屏气的时间设定为目标。例如,参数不是ECG(Electrocardiogram)同步,而是TR/TE(EchoTime)=3.7/1.3(ms)、92~96(相位编码方向)×256~366(读出(read)方向)×30~40(切片(slice)方向)等。
另外,在MRI中,是针对一部分的区域没有收集MR信号,而通过利用了复合共扼性的数学处理来推定未收集区域的MR信号的半扫描(halfscan)法。例如,收集部26a也可以并用相位编码方向、切片编码方向、或者对于该两方向的半扫描法的应用。
另外,收集部26a也可以是ECG同步,通过进行使用了2DFFE序列或2DSSFP序列的多切片摄像(体轴横截面、矢状剖面、冠状剖面、或者他们的组合),来收集三维图像数据。例如,此时各种参数是TR/TE=3.4/1.7(ms)、128~192(相位编码方向)×256(读出方向)、多切片20片等。
接着,检测部26b根据三维图像数据来检测各种区域信息(步骤S102)。具体而言,在第1实施方式中,检测部26b对各种区域信息a)~c)进行检测。
a)心脏的上端位置以及下端位置
b)被检体的外接长方体区域
c)心脏的外接长方体区域
“a)心脏的上端位置以及下端位置”在用于收集多切片像的摄像的摄像范围的导出、和是否需要床4的移动的判定中使用。另外,“b)被检体的外接长方体区域”在灵敏度图摄像的摄像范围的导出中使用。另外,“c)心脏的外接长方体区域”是匀场摄像的摄像范围的导出中使用。另外,由于在“c)心脏的外接长方体区域”中包含“a)心脏的上端位置以及下端位置”,因此,检测部26b也可以通过检测“c)心脏的外接长方体区域”来结合“a)心脏的上端位置以及下端位置”的检测。
图5是表示第1实施方式中的上端位置以及下端位置的图。如上述那样,“a)心脏的上端位置以及下端位置”在用于收集多切片像的摄像的摄像范围的导出中使用。多切片像的摄像范围、特别是覆盖头足方向的摄像范围希望被设定为包含心脏整体。例如,心脏的下端部分在基本剖面的定位中与用于导出重要的轴的特征部位有关。因此,当多切片像的摄像范围没有完全覆盖心脏的下端部分时,要求重新摄像,会对被检体、和操作者加重负担。
检测部26b通过对在步骤S101中收集到的三维图像数据,例如应用模板匹配(templatematching)或图案(pattern)识别等技术,来根据三维图像数据检测心脏的上端位置以及下端位置。
例如,当通过应用模板匹配的技术来检测心脏的上端位置时,检测部26b预先准备肺动脉的分支位置周边的平均图像图案,使用该平均图像图案对三维图像数据进行扫描,将匹配(matching)度最高的高度作为心脏的上端位置。另外,例如当通过应用图案识别的技术来检测心脏的下端位置时,检测部26b事前根据多个实际数据收集左心室心尖部周边的区域和其他的区域的图案,预先构筑支持向量机(supportvectormachine)等识别器,划分出对象图像的各位置输入识别器,从而判定是否是左心室心尖部。
而且,心脏的上端位置以及下端位置的检测方法并不限定于此。例如,也可以通过应用图案识别的技术来检测心脏的上端位置,也可以通过应用模板匹配的技术来检测心脏的下端位置。另外,每次进行心脏的上端位置以及下端位置的检测时所注意的部位也并不限定于肺动脉的分支位置或左心室心尖部。例如,也可以注意大动脉、肺动脉、横隔膜、脾脏等。另外,并不限定于模板匹配或图案识别的技术,例如,也可以是基于后述的配准(registration)或划分(segmentation)的方法(approach)。
另外,检测部26b根据在步骤S101中收集到的三维图像数据,例如,如图6所示,检测与被检体外接的长方体区域。图6是表示第1实施方式中的被检体的外接长方体区域的图,图7是用于说明第1实施方式中的外接长方体区域的图。如图7的(A)所示,长方体区域的信息(以下,称为“外接长方体信息”)由位于长方体的对角关系的2点来表现。而且,实施方式并不限定于此,也可以如图7的(B)所示,由长方体的任意的1点和3边的长度来表现。
例如,检测部26b通过由阈值处理、或区域扩张等标记(labelling)处理提取被检体的区域(或者,不是被检体的区域的空气区域),来检测被检体的外接长方体区域。另外,例如检测部26b通过在头足方向、左右方向、前后方向对根据平均值或最大值对亮度值进行射影而得到的一维轮廓(profile)进行阈值处理,来检测被检体的外接长方体区域。
另外,检测部26b根据在步骤S101收集到的三维图像数据,例如,如图8所示,检测与心脏外接的长方体区域。图8是表示第1实施方式中的心脏的外接长方体区域的图。例如,检测部26b预先准备心脏位置已知的模型(model)图像,通过以模型图像与三维图像数据的图像图案一致的方式进行使模型图像刚性形变或者非刚性形变的配准,来检测心脏的外接长方体区域。例如,检测部26b通过求解以下(1)式,来求出图像形变参数,进而进行配准。
【数学公式1】
(1)式中的“i”是图像的位置向量,“I(i)”位置i中的三维图像数据的像素值,“M(i)”是位置i中的模型图像的像素值。另外,函数“E”是三维图像数据与模型图像的类似度的评价函数。函数“E”是越类似值变得越低的函数,由对应像素彼此的平方误差的总和等来实现。另外,函数“g”是Affine转换等刚性形变、或Thin-Plate-Spline转换等非刚性形变的函数。
另外,检测部26b例如通过由阈值处理将三维图像数据划分为空气区域和空气区域以外的区域,对空气区域的边界应用横隔膜面模型或模拟心脏的球体的模型,来检测心脏的外接长方体信息。
如果结束了检测部26b进行的各种信息的检测,则接着,摄像控制部26d在开始后续摄像之前,根据在步骤S102中检测到的心脏的上端位置以及下端位置、和磁场中心位置,来控制床4(或者顶板4a)的移动。例如,摄像控制部26d通过判定磁场中心位置是否位于心脏的上端位置与下端位置之间的中间位置,来判定是否需要移动床4(步骤S103)。并且,当磁场中心位置与中间位置不一致时,摄像控制部26d判定为需要移动床4(步骤S103,肯定),通过将从磁场中心位置到中间位置的距离作为移动量控制床控制部5,来控制床4的移动(步骤S104)。
另一方面,当磁场中心位置与中间位置一致时,摄像控制部26d判定为不需要移动床4(步骤S103,否定),转移到步骤S105的处理。另外,是否需要移动床4的判定并不限定于上述的方法。例如,当从磁场中心位置到中间位置的距离超过了规定阈值时,检测部26b也可以判定为需要移动床4。另外,例如,当磁场中心位置没有集中在心脏的上端位置与下端位置之间时,检测部26b也可以判定为需要移动床4。另外,在第1实施方式中,说明了移动了床4之后,转移到步骤S105的处理的例子,但实施方式并不限定于此。例如,也可以在移动了床4之后,返回到步骤S101再次收集三维图像数据,再次进行各种区域信息的检测。
如果结束了床位置的调整,则接着,导出部26c根据在步骤S102中检测到的各种区域信息,导出各种后续摄像的摄像范围(步骤S105)。具体而言,导出部26c导出各种后续摄像a)~c)的摄像范围。
a)用于收集多切片像的摄像
b)灵敏度图摄像
c)匀场摄像
首先,导出部26c根据在步骤S102中检测到的“a)心脏的上端位置以及下端位置”,导出用于收集多切片像的摄像的摄像范围。图9~图11是用于说明第1实施方式中的摄像范围的图。如图9所示,例如,导出部26c将包含心脏的上端位置以及下端位置的规定范围,即,从心脏的上端位置到在头方向取规定的偏置(offset)L1的位置P1、和从心脏的下端位置在脚方向取规定的偏置L2的位置P2,作为切片方向的摄像范围来导出。
该偏置L1以及L2的长度可以使用固定的值,也可以使用根据每个被检体P而利用不同的可变值。例如,导出部26c也可以预先取得被检体P的身高、体重等表示体型的信息、或被检体P的年龄、性别、心跳数、脉搏数、病历、运动史、吸烟史、可屏气时间等信息,根据这些信息,来变更偏置L1以及L2的长度。另外,例如,导出部26c针对可设定的信息也可以从操作者处接受设定等,来变更偏置L1以及L2的长度。
另外,导出部26c也可以针对用于收集多切片像的摄像的摄像范围中,左右方向的摄像范围、以及前后方向的摄像范围,例如使用预先确定的固定值,以使得成为至少包含心脏的范围。另外,例如导出部26c也可以与头足方向的摄像范围相同,使用根据每个被检体P而不同的可变值。另外,例如,导出部26c也可以根据在步骤S102中检测到的“b)被检体的外接长方体区域”,导出左右方向的摄像范围、以及前后方向的摄像范围。例如,导出部26c也可以将被检体的外接长方体信息所包含的3个边中的短边作为相位编码方向的摄像范围来导出。另外,例如导出部26c也可以以相位编码方向的摄像范围变得比外接被检体的长方体区域大的方式导出。此时,能够以没有重复影响的最小摄像时间来进行用于收集多切片像的摄像。
接着,导出部26c根据在步骤S102中检测到的“b)被检体的外接长方体区域”,导出灵敏度图摄像的摄像范围。如图10所示,例如,导出部26c将包含与被检体外接的长方体区域的规定范围(在图10中外侧的长方体),即比与被检体外接的长方体区域大的范围作为灵敏度图摄像的摄像范围来导出。在此,所谓由灵敏度图摄像收集到的图是指当接收线圈8是多线圈时,表示各要素线圈的接收灵敏度的空间分布的图,在作为摄像高速化技术之一的平行成像(parallelimaging)等中使用。
接着,导出部26c根据在步骤S102中检测到的“c)心脏的外接长方体区域”,导出匀场摄像的摄像范围。如图11所示,例如,导出部26c将包含与心脏外接的长方体区域的规定范围(在图11中外侧的长方体)作为匀场摄像的摄像范围来导出。例如,导出部26c从与心脏外接的长方体区域中,将在头足方向、左右方向、以及前后方向取规定长度的偏置的范围作为匀场摄像的摄像范围来导出。在该偏置的长度中,可以使用固定值,也可以使用根据每个被检体P而不同的可变值。例如,导出部26c也可以预先取得被检体P的身高、体重等表示体型的信息、或被检体P的年龄、性别、心跳数、脉搏数、病历、运动史、吸烟史、可屏气时间等信息,根据这些信息,变更偏置的长度。另外,例如,导出部26c也可以针对可设定的信息从操作者处接受设定等,变更偏置的长度。
在此,在第1实施方式中,匀场摄像是用于调整静磁场的均匀性的摄像。具体而言,首先,收集静磁场强度的均匀校正所使用的数据(反映出静磁场的影响的数据),根据所收集到的数据计算静磁场的校正量(偏置磁场)。并且,通过根据该计算出的校正量来确定电流值,使该电流值流入校正线圈(在图1中省略图示)(施加偏置磁场),来调整静磁场的均匀性。然而,当在反映出静磁场影响的数据中,包含有作为诊断对象的区域以外的数据时,可能不能计算合适的校正量。例如,当大多数情况下在心脏区域与胸壁区域中静磁场分布大不相同,混入有心脏区域外的数据时,可能在计算出的校正量中产生误差,不能进行适当的调整。因此,匀场摄像的摄像范围优选限定于对象脏器的附近来设定。在第1实施方式中,通过将从与心脏外接的长方体区域中取规定长度的偏置的范围作为匀场摄像的摄像范围来导出,从而能够将匀场摄像的摄像范围适当地限定为对象脏器的附近。
另外,在第1实施方式中,说明了进行收集静磁场强度的均匀校正所使用的数据的匀场摄像的例子,但实施方式并不限定于此,该匀场摄像还可以包含用于求取RF脉冲的中心频率的数据收集。此时,用于求取RF脉冲的中心频率的数据收集以施加了偏置磁场的状态来进行。另外,还存在没有进行静磁场强度的均匀校正所使用的数据的收集,而单独地只进行用于求RF脉冲的中心频率的数据得到收集的情况(中心频率设定用的频谱(spectrum)摄像)。另外,频谱摄像也可以将静磁场强度的均匀校正所使用的数据收集的摄像范围中的仅中心部分的切片作为摄像范围来进行。或者,频谱摄像也可以将静磁场强度的均匀校正所使用的数据收集的摄像范围整体作为体素(voxel)来选择性地激发进行。
如果结束了基于导出部26c的摄像范围的导出,则接着,摄像控制部26d按照由导出部26c导出的摄像范围,控制后续摄像。例如,摄像控制部26d按照在步骤S105中导出的“a)用于收集多切片像的摄像”的摄像范围,收集多切片像(步骤S106)。另外,摄像控制部26d按照在步骤S105中导出的“b)灵敏度图摄像”的摄像范围,进行灵敏度图摄像(步骤S107)。另外,摄像控制部26d按照在步骤S105中导出的“c)匀场摄像”的摄像范围,进行匀场摄像(步骤S108)。
并且,摄像控制部26d根据由步骤S108中的匀场摄像收集到的数据,来进行磁场强度的校正(步骤S109)。具体而言,摄像控制部26d根据由步骤S108中的匀场摄像收集到的数据来计算静磁场的校正量,根据计算出的校正量来确定电流值。并且,摄像控制部26d通过控制各部,使得所确定的电流值流入校正线圈(在图1中省略图示),从而调整静磁场的均匀性。
之后,摄像控制部26d根据在步骤S106中收集到的多切片像,计算作为用于收集诊断所使用的基本剖面的位置信息的基本位置(步骤S110),根据计算出的基本位置来收集基本剖面(步骤S111)。
图12~图15是表示第1实施方式中的基本位置以及基本剖面的图。另外,在第1实施方式中假设为“四腔长轴像(或者四腔剖面像)”,但实施方式并不限定于此。
如图12所示,例如,摄像控制部26d从在步骤S106中收集到的多切片像中选择第n个图像MSn,从所选择的图像MSn中,将通过二尖瓣的中心与心尖部的长轴向量v1,作为基本位置来计算。并且,摄像控制部26d将通过计算出的长轴向量v1与头足方向平行的剖面S1设定为基本剖面,并进行收集。收集到该基本剖面S1的图像P1被称为“垂直长轴像”。
另外,如图13所示,例如,摄像控制部26d根据图像P1,将通过二尖瓣的中心与心尖部的长轴向量v2作为基本位置来计算。并且,摄像控制部26d将通过计算出的长轴向量v2与剖面S1正交的剖面S2设定为基本剖面,进行收集。收集到该基本剖面S2的图像P2被称为“水平长轴像”。
另外,如图14所示,例如,摄像控制部26d根据图像P2,将通过二尖瓣的中心与心尖部的长轴向量v3作为基本位置来计算。并且,摄像控制部26d将与所计算出的长轴向量v3以及剖面S2的任一个正交的多个剖面S3设定为基本剖面,进行收集。收集到该多个基本剖面S3的图像被称为“左室短轴像”。
另外,如图15所示,例如,摄像控制部26d在左室短轴像中,从靠近心底部的任意的左室短轴像,将通过左心室的中心C1与右心室的角的短轴向量v4作为基本位置来计算。并且,摄像控制部26d将通过计算出的短轴向量v4与剖面P3正交的剖面设定为基本剖面,进行收集。收集了该基本剖面的图像P4被称为“四腔长轴像”。
另外,基本位置的计算是唯一地确定基本剖面的方法即可,可以使用公知的技术(例如,参照日本特开2006-55641号公报、日本特开2002-140689号公报、日本专利4018303号公报)。例如,当是使用心室的血液量的公知的方法时,例如,摄像控制部26d通过图像处理,从多个多切片像中选择心室的血液量最大的多切片像,使用图像曲率技术以及图像梯度技术,识别左心室的尖端部位置。另外,摄像控制部26d通过在左心室的心肌层的两个开放的尖端部之间生成线,来识别基底部位置。并且,摄像控制部26d将通过尖端部位置以及基底部位置而延伸的轴作为基本位置来计算。摄像控制部26d也同样地一边计算其他的基本位置,一边收集基本剖面。
另外,例如,当是将包含特征部位的小区域作为字典图像来准备的公知的方法时,例如,摄像控制部26d将包含二尖瓣或三尖瓣、心室中隔等组织或接合部的小区域作为字典图像来预先准备。例如,摄像控制部26d通过对每个部位将小区域内的亮度值进行平均化处理,来生成二尖瓣用字典图像、或三尖瓣用字典图像等。并且,摄像控制部26d探索在多切片像中与字典图像类似度高的部分,从判定为类似度高的字典图像的种类中确定特征部位。并且,摄像控制部26d也可以使用所确定的特征部位来计算基本位置。
另外,例如,也可以使用将基本剖面预览(preview)显示在显示部25上,供操作者选择这样的手动的方法。在上述中,说明了在自动地执行了多切片像收集、灵敏度图摄像、以及匀场摄像这样的准备摄像之后,自动地计算基本位置,自动地收集基本剖面的例子,即直到主摄像自动地执行的例子,但实施方式并不限定于此。例如,在执行了准备摄像之后,也可以使用所收集到的多切片像计算基本位置,根据所收集到的多切片像生成确认用基本剖面、或使基本剖面的位置在其他的图像上确认的画面等,并暂时在显示部25上预览显示。操作者能够确定在显示部25上预览显示出的基本剖面等。另一方面,摄像控制部26d将由操作者输入了“确认”作为条件,开始作为主摄像的基本剖面的摄像。另外,此时,多切片像能够作为辅助主摄像的信息来发挥作用。另外,此时,在自动地导出摄像范围的后续摄像中,没有含有主摄像,而包含在主摄像前执行的种类不同的多个准备摄像。
如上述那样,根据第1实施方式,由于根据三维图像数据来检测心脏的上端位置以及下端位置,根据检测到的心脏的上端位置以及下端位置导出多切片像的摄像范围,因此,能够简易地设定多切片像的摄像范围。
即,多切片像的摄像范围优选以包含心脏整体,同时针对头足方向尽可能不包含心脏以外的区域的方式来设定摄像范围。这是由于当在头足方向以大范围对多切片像进行摄像时,需要大量的摄像次数或大的摄像间隔,但当是前者时,被检体的屏气时间变长,当是后者时,降低头足方向的空间分辨率。另一方面,以往,作为搜索像,对体轴横截面、矢状剖面、以及冠状剖面进行了摄像,但由于心脏的形状或位置、在方向上存在个人差异、另外,心跳的影响等,搜索像所描绘出的心脏可能每次都不同。因此,即使对于熟练的操作者而言也难以准确地求覆盖心脏整体的范围。针对该点,根据第1实施方式,由于不是收集正交的3个剖面而收集三维图像数据,根据三维图像数据检测心脏的上端位置以及下端位置并自动地导出多切片像的摄像范围,因此,能够简易且高精度地设定即使对于熟练的操作者而言也是很困难的多切片像的摄像范围。
另外,根据第1实施方式,并不限定于多切片像的摄像范围,由于灵敏度图摄像的摄像范围或匀场摄像的摄像范围也基于根据三维图像数据检测到的心脏的区域信息来自动地导出,因此,能够简易地设定各种摄像范围。另外,由于根据心脏的外接长方体信息来导出匀场摄像的摄像范围,因此,能够稳定且高精度地设定匀场摄像的摄像范围。
另外,对收集到三维图像数据的摄像范围、和各种准备摄像的摄像范围(用于收集多切片像的摄像的摄像范围、灵敏度图摄像的摄像范围、匀场摄像的摄像范围)的关系进行说明。首先,作为从与心脏外接的长方体区域取规定的长度的偏置的范围来导出的匀场摄像的摄像范围是这些摄像范围中最小的。接着,用于收集多切片像的摄像的摄像范围与该匀场摄像的摄像范围相等或者大。接着,灵敏度图摄像的摄像范围比用于收集该多切片像的摄像的摄像范围大。并且,收集到三维图像数据的摄像范围比该灵敏度图摄像的摄像范围更大。
即,当在多个后续摄像中包含匀场摄像时,导出部26c导出比区域信息大的匀场摄像的摄像范围,当在多个后续摄像中包含用于收集多切片像的摄像时,导出与匀场摄像的摄像范围相等或者大的、用于收集多切片像的摄像的摄像范围,当在多个后续摄像中包含灵敏度图摄像时,导出比用于收集多切片像的摄像的摄像范围大的灵敏度图摄像的摄像范围。
另外,在第1实施方式中说明的处理步骤能够任意地变更。例如,灵敏度图摄像也可以在收集了基本剖面之后进行。这是由于由灵敏度图摄像收集的灵敏度图也可以直到重建图像的阶段才收集。
另外,例如,也可以结合三维图像数据的收集和灵敏度图摄像。此时,摄像减少1次,有助于缩短摄像时间。另外,也可以通过组合其他的摄像彼此来结合,缩短摄像时间。
另外,在第1实施方式中,从收集三维图像数据的处理(步骤S101)来开始进行处理,但实施方式并不限定于此。例如,在开始三维图像数据的收集处理之前,摄像控制部26d也可以进行控制,以使得接受后续的准备摄像的种类的选择或顺序的指定等,按照所接受的顺序执行所接受的种类的准备摄像。例如,如果使用第1实施方式的例子进行说明,则能够认为接受了以下指定,即,在步骤S100中,作为准备摄像,摄像控制部26d接受“用于收集多切片像的摄像、灵敏度图摄像、以及匀场摄像”的选择,按照该顺序来执行。
(第2实施方式)
第2实施方式所涉及的MRI装置100与第1实施方式相同,在收集了三维图像数据之后,自动地导出后续摄像的摄像剖面,依次执行各种后续摄像,但随时显示确认画面,在接受确认之后执行的点与第1实施方式不同,以下,以与第1实施方式不同的点为中心进行说明。
图16是表示第2实施方式所涉及的控制部26等的框图。如图16所示,在第2实施方式中,在基于收集部26a的控制下收集到的三维图像数据也输出至图像重建部22。
图像重建部22根据三维图像数据,生成MIP(MaximumIntensityProjection:最大密度投影)像或MPR(MultiPlanarReconstructions:多平面重组)像。并且,图像重建部22通过对所生成的这些图像,重叠由检测部26b检测到的心脏的上端位置以及下端位置、或由导出部26c导出的摄像范围,来生成各种确认画面,并显示在显示部25上。如果确认显示部25所显示出的确认画面,则操作者根据需要在确认画面上进行了调整之后,输入“确认”。于是,当接受了“确认”时,摄像控制部26d按照显示部25所显示出的确认画面的内容,控制后续摄像。
图17是表示第2实施方式所涉及的处理步骤的流程图。如图17所示,在第2实施方式中,当判定为需要移动床4之后(步骤S203,肯定),进行确认画面的显示处理。图18是表示第2实施方式中的床移动的确认画面的图。如图18所示,例如,图像重建部22生成在冠状剖面的MIP像上,重叠有由检测部26b检测到的心脏的上端位置以及下端位置(在图18中是两根线)的确认画面V1,并将所生成的确认画面V1显示在显示部25上(步骤S204)。之后,摄像控制部26d判定是否由操作者输入了“确认”(步骤S205),当输入了“确认”时(步骤S205,肯定),控制床4的移动(步骤S206)。
另外,如图17所示,在第2实施方式中,在多切片像的收集(步骤S210)、或灵敏度图摄像的执行(步骤S213)、匀场摄像的执行(步骤S216)之前,进行确认画面的显示处理。图19是表示第2实施方式中的摄像范围的确认画面的图。例如,图像重建部22如图19的(A)所示,生成在体轴横截面的MPR像上,重叠有在步骤S207中导出的“a)多切片像的摄像范围”(在图19中虚线的四边形)的确认画面V2,并将所生成的确认画面V2显示在显示部25上(步骤S208)。之后,摄像控制部26d判定是否由操作者输入了“确认”(步骤S209),当输入了“确认”时(步骤S209,肯定),转移到多切片像的收集处理(步骤S210)。
灵敏度图摄像的确认画面显示(步骤S211)以及确认的接受(步骤S212)、或匀场摄像的确认画面显示(步骤S214)以及确认的接受(步骤S215)相同地进行。
另外,实施方式并不限定于上述内容。例如,当生成MPR像时,图像重建部22也可以使用由检测部26b检测到的各种信息,来优化MPR像的位置。
例如,当生成体轴横截面的MPR像时,图像重建部22也可以根据由检测部26b检测到的心脏的上端位置以及下端位置来求心脏的头足方向的中心位置,生成该中心位置中的MPR像。另外,例如,图像重建部22也可以根据由检测部26b检测到的心脏的外接长方体信息来求取心脏的左右方向的中心位置,如图19的(B)所示,生成该中心位置中的矢状剖面的MPR像。另外,例如,图像重建部22也可以根据由检测部26b检测到的心脏的外接长方体信息来求心脏的前后方向的中心位置,如图19的(C)所示,生成该中心位置中的冠状剖面的MPR像。
或者,例如,图像重建部22也可以根据由检测部26b检测到的心脏的外接长方体信息来求取心脏的前后方向的中心位置,根据该中心位置限定为规定范围内的三维图像数据,生成冠状剖面的MIP像。另外,并不限定于MIP像或MPR像,也可以是平均值投影像等。另外,也可以是相对于正交的3个轴倾斜的像(倾斜(oblique)像)。这样,图像重建部22也可以根据运用的方式生成适宜的确认画面。
如上述那样,根据第2实施方式,由于随时显示确认画面,在接受了确认之后执行各种处理,因此,能够在执行各种处理之前进行基于操作者的确认,在更安全层面上进行考虑。
另外,在第2实施方式中,说明了以床移动之前、多切片像收集之前、灵敏度图摄像执行之前、以及匀场摄像执行之前的所有的定时(timing)来显示确认画面,接受确认的例子,但实施方式并不限定于此。例如,也可以是将显示确认画面的定时汇集为一次至数次,同时接受多个确认的方式。另外,也可以进行局部确认的省略、追加、或顺序的变更等。另外,例如,针对多切片像收集、灵敏度图摄像、以及匀场摄像这样的准备摄像也可以没有显示确认画面,而只针对主摄像显示确认画面。
另外,在第1实施方式中,说明了也可以在开始三维图像数据的收集处理之前,接受后续的准备摄像的种类的选择或顺序的指定等的指令,同样地,在第2实施方式中,也可以在开始三维图像数据的收集处理之前,接受后续的准备摄像的种类的选择或顺序的指定、以及是否显示确认画面的选择或定时的指定等。
(第3实施方式)
第3实施方式所涉及的MRI装置100没有执行灵敏度图摄像以及匀场摄像而进入基本剖面的收集的点,与第1实施方式不同。图20是表示第3实施方式所涉及的处理步骤的流程图。如果以与第1实施方式不同的点为中心进行说明,则如图20所示,在第3实施方式中,检测部26b也可以检测“a)心脏的上端位置以及下端位置”(步骤S302),另外,导出部26c也可以导出“a)多切片像的摄像范围”(步骤S305)。并且,摄像控制部26d在控制多切片像的收集之后(步骤S306),没有执行灵敏度图摄像以及匀场摄像,而转移到下一处理。
(第4实施方式)
第4实施方式所涉及的MRI装置100没有执行匀场摄像而进入基本剖面的收集的点,与第1实施方式不同。图21是表示第4实施方式所涉及的处理步骤的流程图。如果以与第1实施方式不同的点为中心进行说明,则如图21所示,在第4实施方式中,检测部26b也可以检测“a)心脏的上端位置以及下端位置”以及“b)被检体的外接长方体区域”(步骤S402),另外,导出部26c也可以导出“a)多切片像的摄像范围”以及“b)灵敏度图摄像的摄像范围”(步骤S405)。并且,摄像控制部26d控制多切片像的收集(步骤S406),执行了灵敏度图摄像之后(步骤S407),没有执行匀场摄像,而转移到下一处理。
(第5实施方式)
第5实施方式所涉及的MRI装置100没有执行灵敏度图摄像而进入基本剖面的收集的点,与第1实施方式不同。图22是表示第5实施方式所涉及的处理步骤的流程图。如果以与第1实施方式不同的点为中心进行说明,则如图22所示,在第5实施方式中,检测部26b也可以检测“a)心脏的上端位置以及下端位置”以及“c)心脏的外接长方体区域”(步骤S502),另外,导出部26c也可以导出“a)多切片像的摄像范围”以及“c)匀场摄像的摄像范围”(步骤S505)。并且,摄像控制部26d控制多切片像的收集(步骤S506),执行匀场摄像(步骤S507),校正了磁场强度之后(步骤S508),不执行灵敏度图摄像地转移到下一处理。
(其他的实施方式)
在上述实施方式中,说明了作为区域信息,检测心脏的头足方向的上端位置以及下端位置的例子,但实施方式并不限定于此。作为区域信息,也可以检测心脏的左右方向的两端的位置或一端的位置,或者检测心脏的前后方向(深度方向)的两端的位置或一端的位置。作为心脏的区域信息来检测的各位置(头足方向、左右方向、前后方向等各方向的两端或者一端的位置)能够根据需要来适当地选择。另外,在上述的实施方式中,作为对象脏器假定是心脏来进行说明,但实施方式并不限定于此,也可以是心脏以外的对象脏器。例如,当对象脏器是肝脏时,MRI装置100根据三维图像数据检测与肝脏相关的区域信息,根据检测到的区域信息,导出后续摄像的摄像范围。在此,所谓与肝脏相关的区域信息例如是头足方向、左右方向、前后方向等各方向的肝脏的上端位置以及下端位置、被检体的外接长方体信息、肝脏的外接长方体信息等。也可以根据后续摄像的目的来检测所需的区域信息。另外,当是肝脏时,根据被检体的外接长方体信息,也可以综合肝脏的外接长方体信息。
另外,当没有将对象脏器限定为心脏时,MRI装置100不一定需要执行用于收集多切片像的摄像。即,此时,MRI装置100也可以具备:收集部,收集包含对象脏器的范围的三维图像数据;检测部,根据三维图像数据检测与对象脏器相关的区域信息;导出部,根据区域信息将后续摄像的摄像范围导出至三维图像数据的范围内;摄像控制部,按照摄像范围控制后续摄像。此时,后续摄像也可以是匀场摄像、灵敏度图摄像、以及收集诊断所使用的图像的主摄像中的至少一个。
另外,在上述的实施方式中,说明了导出部26c通过基于区域信息的计算处理来导出摄像范围的方法,但实施方式并不限定于此。例如,导出部26c也可以预先存储将区域信息与摄像范围建立了对应的表(table),通过参照该表来导出摄像范围。例如,导出部26c也可以预先存储将心脏的上端位置以及下端位置的信息和适合其的摄像范围的信息建立了对应的表,使用由检测部26b检测到的上端位置以及下端位置参照表,来取得对应地存储的摄像范围的信息。
根据以上所述的至少一个实施方式的磁共振成像装置,能够简易地设定摄像范围。
虽然说明了本发明的几个实施方式,但这些实施方式是作为例子而提示的,并不意图限定本发明的范围。这些实施方式能够以其他的各种方式进行实施,在不脱离发明的要旨的范围内,能够进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式或其变形与包含于发明的范围或要旨中一样,包含于权利要求书记载的发明及其均等的范围中。
Claims (13)
1.一种磁共振成像装置,其特征在于,具备:
收集部,该收集部收集包络心脏的范围的三维图像数据;
检测部,该检测部根据上述三维图像数据来检测上述心脏的上端位置以及下端位置;
导出部,该导出部根据上述心脏的上端位置以及下端位置来导出上述三维图像数据收集后的后续摄像的摄像范围;以及
摄像控制部,该摄像控制部按照上述摄像范围来控制上述后续摄像的执行,
上述导出部导出包含上述心脏的上端位置以及下端位置的规定范围,作为收集多个体轴横截面像的摄像的摄像范围,
上述摄像控制部按照上述摄像范围来控制收集多个体轴横截面像的摄像的执行。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,
上述收集部将被检体的头足方向作为读出方向来收集上述三维图像数据。
3.根据权利要求2所述的磁共振成像装置,其特征在于,
上述检测部进一步地根据上述三维图像数据来检测与被检体外接的长方体区域,
上述导出部根据上述心脏的上端位置以及下端位置来导出收集多个体轴横截面像的摄像的切片方向的摄像范围,并且根据上述长方体区域来导出上述摄像的相位编码方向的摄像范围。
4.根据权利要求3所述的磁共振成像装置,其特征在于,
上述导出部导出包含上述心脏的上端位置以及下端位置的范围作为上述切片方向的摄像范围,并且导出包含上述长方体区域的范围作为上述相位编码方向的摄像范围。
5.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,
上述收集部将包络心脏的、以磁场中心位置为中心、1边为25cm以上的长方体区域作为范围来收集上述三维图像数据。
6.根据权利要求2所述的磁共振成像装置,其特征在于,
上述检测部进一步地根据上述三维图像数据来检测与上述心脏外接的长方体区域,
上述导出部进一步地导出包含上述长方体区域的规定范围,作为至少收集静磁场强度的均匀校正所使用的数据的匀场摄像的摄像范围,
上述摄像控制部进一步地按照上述摄像范围来控制匀场摄像的执行。
7.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,
上述检测部进一步地根据上述三维图像数据来检测与被检体外接的长方体区域,
上述导出部进一步地导出包含上述长方体区域的规定范围,作为收集表示射频线圈的接收灵敏度分布的数据的灵敏度图摄像的摄像范围,
上述摄像控制部进一步地按照上述摄像范围来控制灵敏度图摄像的执行。
8.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,
上述摄像控制部在开始上述后续摄像之前,根据上述心脏的上端位置以及下端位置、和磁场中心位置,来控制载置有被检体的床的移动。
9.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,
上述检测部根据预先存储的模型图像与上述三维图像数据的配准来进行检测。
10.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,
上述检测部根据空气区域与该空气区域以外的区域的划分来进行检测。
11.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,
上述导出部根据上述三维图像数据生成多平面重组图像、平均值投影图像、以及最大密度投影图像中的至少一个,并将所生成的图像和后续摄像的摄像范围重叠显示在显示部上。
12.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,
当接受到针对显示部所显示出的摄像范围的确认指示时,上述摄像控制部按照该摄像范围来控制上述后续摄像的执行。
13.一种磁共振成像装置,其特征在于,具备:
收集部,该收集部收集包络心脏的范围的三维图像数据;
检测部,该检测部根据上述三维图像数据,至少检测与上述心脏外接的长方体区域、以及与被检体外接的长方体区域;
导出部,该导出部根据与上述心脏外接的长方体区域中该心脏的上端位置以及下端位置来导出收集多个体轴横截面像的摄像的摄像范围,并且根据与上述心脏外接的长方体区域来导出至少收集静磁场强度的均匀校正所使用的数据的匀场摄像的摄像范围,并且根据与上述被检体外接的长方体区域来导出收集表示射频线圈的接收灵敏度分布的数据的灵敏度图摄像的摄像范围;以及
摄像控制部,该摄像控制部按照上述摄像范围来控制收集上述多个体轴横截面像的摄像、上述匀场摄像、以及上述灵敏度图摄像的执行,并且控制根据由收集上述多个体轴横截面像的摄像收集到的体轴横截面像来计算上述心脏的基本位置,根据计算出的基本位置收集基本剖面的摄像。
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