JP2002209871A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 拡散強調画像の拡散条件を任意にかつ容易に
設定できるようにする。 【解決手段】 入力手段から拡散強調画像撮像の選択信
号が入力されたとき、画像表示手段に矢印を表示させる
手段（Ｓ１、２）と、表示された矢印の向きと長さを入
力手段から入力される指令に応じて変更する手段（Ｓ
３）と、矢印の向きと長さを読取って拡散方向及び拡散
強度を設定する手段（Ｓ４，５）とを備えることによ
り、画面に表示された矢印の向きと長さを、操作者が入
力手段により操作して拡散条件を任意にかつ容易に設定
する。

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装置と称する。）に係り、具体
的には、拡散強調画像を取得する機能を備えたＭＲＩ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は、磁気共鳴現象を利用して
生体などの被検体の対象部位の断層像を得る装置であ
る。拡散強調画像は、対象部位における分子拡散の程度
を示す画像であり、例えば、生体内の水の拡散の程度が
低い部位を観察して、脳梗塞などの病変部位の診断等に
用いられる。この拡散強調画像は、断層像の撮像時に特
別な傾斜磁場（ＭＰＧ：Motion Probing Gradient）を
印加することにより取得する。そして、ＭＰＧを印加す
る物理的な軸及びＭＰＧ強度等のＭＰＧ条件を変化させ
ることにより、拡散方向及び拡散強度を任意に設定する
ことができる。そこで、所望の拡散強調画像を取得する
ために、撮像に先だってＭＲＩ装置に拡散方向及び拡散
強度を設定するためのＭＰＧ条件を設定する必要があ
る。

【０００３】従来、ＭＰＧ条件を設定する方法として
は、（１）操作卓に予め登録あるいは用意されている拡
散方向及び拡散強度の選択肢の中から必要なものを選択
すると、操作卓がＭＰＧ情報を計算してＭＲＩ装置に設
定する方法、（２）入力装置から操作者がＭＰＧ条件を
ＭＲＩ装置に入力することにより、拡散方向及び拡散強
度を任意に設定する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、拡散方
向及び拡散強度を設定するにあたって、従来の設定方法
（１）によれば、予め登録されているパラメータに制限
されるため、操作者が自由にＭＰＧ情報を設定すること
ができないという問題がある。一方、従来の設定方法
（２）によると、操作者が任意に拡散方向及び拡散強度
を設定することができるが、設定作業は手間のかかるも
のであることから、ＭＲ撮像による検査効率が低下する
という問題がある。

【０００５】本発明は、拡散強調画像の拡散条件を任意
にかつ容易に設定できるようにすることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場発生
手段と、傾斜磁場発生手段と、高周波磁場パルス照射手
段と、被検体から発生する磁気共鳴信号を受信する受信
手段と、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する
信号処理手段と、画像表示手段と、前記各手段を制御す
る制御手段と、入力手段とを備えた磁気共鳴イメージン
グ装置において、前記画像表示手段は、拡散強調画像に
おける拡散方向と拡散強度を示す情報を図形で表示する
ことを特徴とする。

【０００７】より詳しくは、制御手段は、入力手段から
拡散強調画像撮像の選択信号が入力されたとき画像表示
手段に拡散方向と拡散強度を示す図形を表示させ、入力
手段の指令に応じて図形の形状を変形させ、この図形の
形状に基づいて拡散方向及び拡散強度を設定するもので
ある。

【０００８】また、この図形は矢印で表され、矢印の方
向は拡散方向、矢印の長さは拡散強度を示すようにして
もよい。さらに、矢印に色を付け色調により拡散強度を
示してよいし、矢印を３次元表示させてもよい。

【０００９】このように構成することにより、画面に表
示された図形の形状、例えば矢印の向きと長さを、ポイ
ンティングデバイスなどの入力手段により操作者が操作
することにより、拡散条件を簡単に設定することができ
ることから、操作者は所望の拡散条件を任意にかつ容易
に設定することができる。

【００１０】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
いて用いて説明する。図1は一実施形態の拡散条件設定
手順の一例を示すフローチャート、図２は一実施形態の
ＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図、図３は拡散強
調画像の一実施形態の撮像シーケンスを示している。

【００１１】図２に示すように、ＭＲＩ装置は、静磁場
発生磁気回路１、傾斜磁場発生系２、送信系３、受信系
４、信号処理系５、シーケンサ６、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）７、操作部8等を備えて構成される。静磁場発生磁
気回路１は、被検体９が置かれる空間に均一な静磁場を
発生させるものである。その静磁場の方向は、通常、被
検体９の体軸方向又は体軸に直交する方向である。ま
た、静磁場発生磁気回路１は、永久磁石方式、常電導電
磁石方式又は超電導電磁石方式の磁場発生手段により形
成されている。傾斜磁場発生系２は、直交３軸（Ｘ、
Ｙ、Ｚ）方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル１０
と、その傾斜磁場コイル１０の駆動電流を供給する傾斜
磁場電源１１を有して構成されている。傾斜磁場電源１
１は、シーケンサ６の命令に従って直交３軸（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）方向の傾斜磁場Ｇｓ、Ｇｐ、Ｇｆを被検体９に印加
するようになっている。この傾斜磁場の与え方によって
断層像のスライス面を設定することができるとともに、
計測されるエコー信号に位置情報をエンコードすること
ができる。シーケンサ６はＣＰＵ７の制御により動作
し、パルスシーケンスと称される撮像シーケンスに従っ
て、傾斜磁場発生系２、送信系３、受信系４等に命令を
送り、断層像を撮像するのに必要な制御を実行するもの
である。

【００１２】送信系３は、被検体９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の高周波磁場パ
ルスを照射するもので、高周波発振器１２、変調器１
３、高周波増幅器１４及び高周波照射コイル１５を有し
て構成されている。そして、送信系３は、シーケンサ６
の命令に従って、高周波発振器１２から出力される高周
波パルスを変調器１３で振幅変調し、さらに高周波増幅
器１４で増幅した後、高周波照射コイル１５に供給して
高周波パルス（ＲＦパルス）を被検体９に照射するよう
になっている。

【００１３】受信系４は、被検体９の生体組織の原子核
の核磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信
号）を検出するもので、受信側の高周波受信コイル１
６、増幅器１７、直交位相検波器１８及びＡ／Ｄ変換器
１９を有して構成される。高周波受信コイル１６により
受波されたＮＭＲ信号は増幅器１７で増幅され、直交位
相検波器１８で検波された後、Ａ／Ｄ変換器１９でディ
ジタル信号の計測データに変換される。なお、シーケン
サ６の制御によるタイミングで直交位相検波器１８によ
り位相を９０°ずらしてサンプリングされた二系列の計
測データは、信号処理系５に送られる。

【００１４】信号処理系５は、ＣＰＵ７、ＲＯＭ２０、
ＲＡＭ２１、光磁気ディスク２２、ＣＲＴなどのディス
プレイ２３及び磁気ディスク２４を有して構成される。
ＣＰＵ７は、入力されるエコー信号についてフーリエ変
換、補正係数計算、画像再構成処理等の処理、及びシー
ケンサ６の制御を行ない、任意断面の信号強度分布ある
いは所定の処理をした画像を作成して、ディスプレイ２
３に断層像として表示するようになっている。ＲＯＭ２
０は、経時的な画像解析処理及び計測を行なうプログラ
ムや、その実行に用いる不変のパラメータなどを記憶す
る。ＲＡＭ２１は、前計測で用いた計測パラメータや、
送信系４で検出したエコー信号、及び関心領域設定に用
いる画像を一時保管すると共に、その関心領域を設定す
るためのパラメータなどを記憶する。光磁気ディスク２
２及び磁気ディスク２４は、ＣＰＵ７により再構成され
た画像データを記録する。ディスプレイ２３は、光磁気
ディスク２２及び磁気ディスク２４に格納されている画
像データを映像化して断層像として表示する。操作部８
は、信号処理系５で実行する処理の制御情報を入力する
入力手段であり、例えば、トラックボール又はマウス２
５やキーボード２６を備えて構成される。

【００１５】特に、本発明の特徴に係る拡散強調画像を
撮像するため、シーケンサ６は拡散強調画像を撮像する
パルスシーケンスを実行する機能を備えるとともに、Ｃ
ＰＵ７は操作部８から入力される拡散強調画像の撮像指
令、拡散条件等の入力指令に基づいて、ディスプレイ２
３及びシーケンサ６を制御するようになっている。

【００１６】ここで、拡散強調画像の撮像シーケンスの
一実施形態を、図３に基づいて説明する。同図は、上か
ら順に、高周波磁場パルス（ＲＦ）、スライス傾斜磁場
パルス（Ｇｓ）、位相エンコード傾斜磁場パルス（Ｇ
ｐ）、リードアウト傾斜磁場パルス又は周波数エンコー
ド傾斜磁場パルス（Ｇｆ）、エコー信号（Signal）を示
し、横軸はそれらの印加タイミング又は計測タイミン
グ、縦軸はそれらの強度を示している。

【００１７】図３の撮像シーケンスはスピンエコー−エ
コプレーナイメージング（ＳＥ−ＥＰＩ）法であり、ス
ライス断面を選択するスライス傾斜磁場パルス（Ｇｓ）
３３と共にＲＦ９０度パルス３１を印加して、被検体の
所望のスライス部位を励起する。次いで、拡散強調画像
を得るために用いる前側ＭＰＧパルス３４を印加する。
本例の場合は、３つの全ての軸方向にＭＰＧパルスを印
加しているが、所望の拡散画像に応じてＭＰＧパルスを
印加する軸は適宜選択される。次に、スピンエコーを発
生させるため、ＲＦ１８０度パルス３２をスライス傾斜
磁場パルス３５と共に印加した後、後側ＭＰＧパルス３
６を印加するした後、エコー信号を取得するシーケンス
を実行する。

【００１８】まず、エコー信号に位相情報を付与するた
めに位相エンコード傾斜磁場パルス４１を印加した後、
リードアウト傾斜磁場パルス３９を繰り返し印加してエ
コー信号を計測する。本実施形態の場合は、４つのエコ
ー信号４２−１,…、４２−４からなるエコートレイン
を取得する例を示している。なお、エコー信号４２−１
はＲＦ９０度パルスを印加してから所定のエコータイム
ＴＥ後に計測する。位相エンコード傾斜磁場パルス４３
は、エコー信号４２−１,…、４２−４にそれぞれ個別
の位相情報を付与するために印加するものである。この
ように、１回の励起で、４つのエコー信号を計測するこ
とにより、通常のスピンエコー法（ＳＥ法）の４倍の速
さで計測を行う。このようなシーケンスを、位相エンコ
−ド傾斜磁場パルス４１の強度を変化させて、１枚の画
像を構成するのに必要な磁気共鳴信号を得るまで繰り返
し実行する。シーケンスを実行して得られるエコー信号
は、受信系４により処理された後、ＣＰＵ７において所
定の画像再構成処理を行なって所望の拡散強調画像を再
構成し、ディスプレイ２３に表示する。

【００１９】このような拡散強調画像の撮像シーケンス
は、例えば１つのスライスについて、拡散強度を表わす
傾斜磁場因子であるｂ値を０として、拡散強調しない１
枚の画像を撮像するとともに、ｂ値を所望の値に設定し
て複数の拡散方向（例えば、６方向）について複数枚の
画像を撮像する。ここで、ｂ値は、図３に示したＭＰＧ
パルス３４，３６の強度に相関する値であり、拡散の程
度を調整する値である。また、拡散方向は、ＭＰＧパル
ス３４，３６の印加軸の方向（含む、合成方向）であ
り、例えば、狭窄している部位などを観察するために
は、様々な方向の拡散強調画像が有用である。したがっ
て、これらの拡散条件を、１つのスライス断面毎に、所
望の拡散強調画像に応じて設定する必要がある。

【００２０】ここで、本発明の特徴に係る拡散条件の設
定について、図1に示したフローチャート及び図４〜図
９に基づいて説明する。同フローチャートはＣＰＵ７に
おける処理を中心に表わしたものである。

【００２１】（ステップＳ１）操作部８のトラックボー
ル又はマウス２５等のポインティングデバイス、あるい
はキーボード２６等の入力手段により拡散強調画像撮像
モードの選択信号が入力されると、拡散条件の設定処理
を開始する。

【００２２】（ステップＳ２）拡散条件の設定処理は、
ディスプレイ２３に操作画面を表示するとともに、その
操作画面上に拡散方向および強度設定用の図形を表示す
ることにより開始する。操作画面は、例えば図４に示す
ように、被検体の撮像対象部位の図形５１と、スライス
部位の設定図形５２と、拡散条件の設定図形５３を含ん
で構成される。この操作画面は、通常の断層像を表示す
る画面と共にディスプレイ２３に表示してもよい。拡散
条件の設定図形５３は、撮影断面であるスライス面に平
行な座標面５４と矢印５５を有してなる。座標面５４は
スライス面の腹部側（Ａ）と背中側（Ｐ）を結ぶ縦軸
（ＡＰ軸）と、スライス面の左右を結ぶ横軸軸（ＲＬ
軸）からなる。矢印５５は座標面５４の中心に表示され
る。

【００２３】（ステップＳ３）拡散強調画像の各種条件
は、操作画面の図形等をポインティングデバイスによっ
て操作することにより設定できるようになっている。つ
まり、スライスの位置及び傾きなどは、従来から行なわ
れているように、設定図形５２をポインティングデバイ
スで操作して設定する。また、拡散方向及び拡散強度
は、図５に示すように、矢印５５の向き及び長さに対応
付けられており、トラックボールやマウスなどのポイン
ティングデバイスを操作することによって、任意に設定
可能に形成されている。例えば、マウスの左ボタンで矢
印５５の一端をクリックして一方向にドラッグすること
によって、ＣＰＵ７は矢印５５の長さを変更するように
なっている。また、同様にクリックして現在の方向とは
異なる方向にドラッグすることによって、ＣＰＵ７は矢
印５５の向きを変更するようになっている。

【００２４】（ステップＳ４）このようにして画面上で
設定された矢印５５の向きと長さは、ＣＰＵ７により読
取られ拡散方向及び拡散強度の設定条件が計算される。
なお、複数の拡散方向は一般に相対的に一定の関係にあ
ることから、設定された１つの拡散方向に基づいて他の
拡散方向は計算で求めるようにしている。

【００２５】（ステップＳ５）設定された拡散強度に基
づいてＣＰＵ７により計算されたｂ値（ｂ−value）
と、矢印５５により設定された拡散方向(angle)が設定
図形５３に重ねて表示されるとともに、シーケンサ６に
その拡散条件が設定される。すなわち、矢印５５により
設定された拡散方向及び拡散強度にに基づいて、直交３
軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）にそれぞれ印加する傾斜磁場強度が求
められ、これに従って拡散強調画像の撮像シーケンスが
設定される。なお、傾斜磁場強度は、傾斜磁場発生電源
など装置の能力により限界があることから、設定された
矢印５５の向き及び長さから求まる各軸の傾斜磁場強度
をその限界値と比較し、限界を超える場合は矢印５５の
向きと長さに制限を設ける。これにより、傾斜磁場発生
電源などの装置を保護できる。

【００２６】上述したように、本実施形態によれば、操
作画面に表示された矢印５５を、操作者がポインティン
グデバイスで操作することにより、拡散条件を簡単に設
定することができることから、操作者は所望の拡散条件
を任意にかつ容易に設定することができる。

【００２７】上記実施形態においては、矢印５５の向き
と長さを画面上で操作して、拡散方向と拡散強度を可変
設定するようにしたが、矢印に限らず、要は設定画像の
形態を画面上で可変することにより拡散方向と拡散強度
を可変設定するものであれば、設定画像の形態はどのよ
うなものでもよい。

【００２８】また、上記実施形態の操作画面は、１枚の
矢状断面画像に対して横断面の拡散協調画像を撮像する
場合を示したが、これに代えて図６に示すように、矢状
断面画像と冠状断面画像の２枚の操作画面を一対として
表示するようにしてもよい。すなわち、図６（Ａ）は図
５と同じく矢状断面画像であるが、図６（Ｂ）は冠状断
面画像であり、拡散条件の設定図形５６は線５７によっ
て示した励起断面（スライス面）を横から見た状態で表
示している。これにより、スライス面に対する拡散方向
の傾斜を容易に認識できるとともに、所望の場合はポイ
ンティングデバイスを操作することにより、拡散方向を
スライス面に対して非平行に直感的に設定できる。例え
ば、中央ボタンで矢印をクリックしながら操作する。こ
の場合、矢印５５のスライス面からの傾きに応じて、図
７（Ａ）に示すように、矢印５５の色付けを段階的に変
化させたり、図７（Ｂ）に示すように、３次元表示する
ことにより、操作者にスライス面に対する拡散方向の傾
きを容易に認識させることができる。

【００２９】また、図５及び図６の例は、被検体の撮像
対象部位の図形５１を表示するようにしたが、これに代
えて、図８に示すように、撮影対象部位についてＭＰＧ
を印加しないで取得した断層像５８などの比較画像を操
作画面に表示するようにしてもよい。

【００３０】更に、上述のようにして矢印５５を操作し
て設定した拡散方向及び拡散強度に基づき、ＣＰＵ７に
より計算した詳細な条件を図９に示す設定画面に出力表
示する。これにより、操作者は設定した拡散条件に対応
する各軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の傾斜磁場強度ｍＴ／ｍ、ｂ-v
alue、ＭＰＧパターン（ＭＰＧ Pattern）などの詳細な
条件を確認することができる。この場合、例えば、右ボ
タンで矢印をクリックすることにより、図９の設定画面
を表示するようにすることができる。また、図９の設定
画面を用いて、各軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の傾斜磁場強度ｍＴ
／ｍ、ｂ-value、ＭＰＧパターン（ＭＰＧ Pattern）な
どの詳細な条件を操作者がキーボードなどを操作して入
力するようにしてもよい。例えば、ＭＰＧの印加パター
ンが複数存在する場合は、この画面で印加パターンを選
択することが可能である。

【００３１】また、撮影断面が複数ある場合は、拡散方
向と拡散強度を断面ごとに変えて設定することも可能で
あり、撮影前に設定した矢印の方向および長さは、予め
指示しておくことにより、再構成された画像に添付する
ようにすることも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、拡
散強調画像の拡散条件を任意にかつ容易に設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴に係る拡散条件設定手順の一実施
の形態を示すフローチャートである。

【図２】本発明の磁気共鳴イメージング装置の一実施の
形態の全体構成図である。

【図３】拡散強調画像の撮像シーケンスの一例を示す図
である。

【図４】拡散条件の設定画面の一例を示す図である。

【図５】図４の矢印の形態が有する特徴を説明する図で
ある。

【図６】拡散条件の設定画面の他の例を示す図である。

【図７】図６の矢印の表示の変形例を示す図である。

【図８】拡散条件の設定画面の更に他の例を示す図であ
る。

【図９】拡散条件の詳細な設定画面の１例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 静磁場発生回路 ２ 傾斜磁場発生系 ３ 送信系 ４ 受信系 ５ 信号処理系 ６ シーケンサ ７ ＣＰＵ ８ 操作部 １０ 傾斜磁場コイル １５ 高周波照射コイル １６ 高周波受信コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場発生手段と、傾斜磁場発生手段
   と、高周波磁場パルス照射手段と、被検体から発生する
   磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記磁気共鳴信号
   に基づいて画像を再構成する信号処理手段と、画像表示
   手段と、前記各手段を制御する制御手段と、入力手段と
   を備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記画像
   表示手段は、拡散強調画像における拡散方向と拡散強度
   を示す情報を図形で表示することを特徴とする磁気共鳴
   イメージング装置。