JP2005058252A

JP2005058252A - 磁気的状態表示方法および磁気共鳴撮影装置

Info

Publication number: JP2005058252A
Application number: JP2003207072A
Authority: JP
Inventors: Koji Endo; 浩司遠藤; Susumu Kosugi; 進小杉; Yasushi Kato; 康司加藤
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】磁気共鳴撮影装置の設置環境の磁気的状態を表示する方法およびそのような表示を行う磁気共鳴撮影装置を実現する。
【解決手段】磁気共鳴撮影装置によりファントムをスキャンして磁気共鳴信号を収集（５０１）し、磁気共鳴信号の周波数を測定し（５０３）、周波数の経時的変化をグラフで表示（５０５）する。磁気共鳴撮影装置は、マグネットシステムにより磁場を印加してファントムから磁気共鳴信号を収集する収集手段と、磁気共鳴信号の周波数を測定する測定手段と、周波数の経時的変化をグラフで表示する表示手段とを具備する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気的状態表示方法および磁気共鳴撮影装置に関し、とくに、磁気共鳴撮影装置の設置環境の磁気的状態を表示する方法、および、磁気的状態表示を行う磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影装置では、主磁場マグネット（ｍａｇｎｅｔ）、勾配コイル（ｃｏｉｌ）およびＲＦ（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイルがそれぞれ発生する静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を撮影の対象に印加して磁気共鳴信号を収集し、それに基づいて画像を再構成する。静磁場が外部磁場の影響を受けると撮影の品質が低下するので、外部磁場が発生した場合はそれを補償することが行われる。外部磁場補償は、センサ（ｓｅｎｓｏｒ）で外部磁場を検出し、それに対抗する磁場を生成して相殺することにより行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１９０６１号公報（第４−５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような外部磁場補償の精度は、センサの配置や補償システムの応答性に左右され、外部磁場環境によっては必ずしも十分な補償ができない場合がある。何らかの方法で予め磁場環境の善し悪しを知ることができれば、状態の良い時を選んで撮影を行うということが考えられるが、そのようなことは行われていない。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、磁気共鳴撮影装置の設置環境の磁気的状態を表示する方法およびそのような表示を行う磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、磁気共鳴撮影装置によりファントムをスキャンして磁気共鳴信号を収集し、前記磁気共鳴信号の周波数を測定し、前記周波数の経時的変化をグラフで表示する、ことを特徴とする磁気的状態表示方法である。
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、マグネットシステムにより磁場を印加してファントムから磁気共鳴信号を収集する収集手段と、前記磁気共鳴信号の周波数を測定する測定手段と、前記周波数の経時的変化をグラフで表示する表示手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【０００７】
上記各観点での発明では、磁気共鳴撮影装置によりファントムをスキャンして磁気共鳴信号を収集し、磁気共鳴信号の周波数を測定し、周波数の経時的変化をグラフで表示する。外部磁場の影響は磁気共鳴信号の周波数に現れるので、そのグラフから磁気共鳴撮影装置の設置環境の磁気的状態を認識することができる。
【０００８】
前記磁気共鳴撮影装置は静磁場発生用の永久磁石を有することが、静磁場発生装置の構成が簡素な点で好ましい。前記ファントムは水ファントムであることが、ファントムの構成が簡素である点で好ましい。前記磁気共鳴信号はグラディエントエコーであることが、振動収集のパルスシーケンスが簡素な点で好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１０】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔｓｙｓｔｅｍ）１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場コイル部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮影の対象１がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて搬入される。
【００１１】
クレードル５００は、クレードル駆動部１２０によって駆動される。これによって、対象１をマグネットシステムの内部空間において体軸方向に移動させることできる。体軸方向の移動は、対象１の撮影領域を変更するときに行われる。
【００１２】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよい。
【００１３】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００１４】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をｘ，ｙ，ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままｘ，ｙ，ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。これはオブリーク（ｏｂｌｉｑｕｅ）とも呼ばれる。なお、本装置では対象１の体軸の方向をｚ軸方向とする。
【００１５】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場をフェーズエンコード（ｐｈａｓｅｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄｏｕｔ）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００１６】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）ともいう。励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８によって受信される。
【００１７】
磁気共鳴信号は、周波数ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）すなわちフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間の信号となる。位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行うので、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間における信号として得られる。フェーズエンコード勾配およびリードアウト勾配は、２次元フーリエ空間における信号のサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）位置を決定する。以下、２次元フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００１８】
位相エンコードおよび周波数エンコードによってエコー信号ＭＲを読み出すことにより、ｋスペースのデータ（ｄａｔａ）がサンプリングされる。ｋスペース概念図を図２に示す。同図に示すように、ｋスペースの横軸ｋｘは周波数軸であり、縦軸ｋｙは位相軸である。同図において、複数の横長の長方形がそれぞれ位相軸上のデータサンプリング位置を表す。長方形内に記入された数字は位相エンコード量を表す。位相エンコード量はπ／Ｎで正規化してある。Ｎは位相方向のサンプリング数である。位相方向のサンプリング数は位相エンコード数またはビュー（ｖｉｅｗ）数とも呼ばれる。Ｎは例えば６４〜２５６である。
【００１９】
位相エンコード量は位相軸ｋｙの中心で０である。中心から両端にかけて位相エンコード量が次第に増加する。増加の極性は互いに逆である。サンプリング間隔すなわち位相エンコード量の階差はπ／Ｎである。
【００２０】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００２１】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００２２】
ＲＦコイル部１０８にはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌｄａｔａ）として収集する。
【００２３】
クレードル駆動部１２０、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０にはシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、クレードル駆動部１２０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【００２４】
シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。シーケンス制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはシーケンス制御部１６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）および各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００２５】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。
【００２６】
データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００２７】
データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００２８】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００２９】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３０】
図３に、他の方式の磁気共鳴撮影装置のブロック図を示す。同図に示す磁気共鳴撮影装置は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００３１】
本装置は、図１に示した装置とは方式を異にするマグネットシステム１００’を有する。マグネットシステム１００’以外は図１に示した装置と同様な構成になっており、同様な部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
マグネットシステム１００’は主磁場マグネット部１０２’、勾配コイル部１０６’およびＲＦコイル部１０８’を有する。これら主磁場マグネット部１０２’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００’の内部空間（ボア）に、対象１がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００３３】
主磁場マグネット部１０２’はマグネットシステム１００’の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２’は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成してもよい。ただし、永久磁石を用いたときは、主磁場マグネット部１０２’の構成を簡素化することができる。
【００３４】
勾配コイル部１０６’は、互いに垂直な３軸すなわちスライス軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００３５】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をｘ，ｙ，ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままｘ，ｙ，ｚ軸に関して任意の傾きを持たせること、すなわちオブリークが可能である。本装置でも対象１の体軸の方向をｚ軸方向とする。３軸方向の勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６’は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００３６】
ＲＦコイル部１０８’は静磁場空間に対象１の体内のスピンを励起するためのＲＦパルスを送信する励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８’によって受信される。ＲＦコイル部１０８’の受信信号がデータ収集部１５０に入力される。
【００３７】
図４に、磁気共鳴撮影に用いるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー（ＧＲＥ：ＧｒａｄｉｅｎｔＥｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００３８】
すなわち、（１）はＧＲＥ法におけるＲＦ励起用のα°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびグラディエントエコーＭＲのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００３９】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。αは９０以下である。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【００４０】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒによりまずスピンをディフェーズし、次いでスピンをリフェーズして、グラディエントエコーＭＲを発生させる。グラディエントエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。
【００４１】
このようなパルスシーケンスが周期ＴＲで６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００４２】
なお、パルスシーケンスは、ＧＲＥ法に限らず、スピンエコー（ＳＥ：ｓｐｉｎｅｃｈｏ）法や、ファーストスピンエコー（ＦＳＥ：ｆａｓｔｓｐｉｎｅｃｈｏ）法あるいはエコープラナーイメージング（ＥＰＩ：ｅｃｈｏｐａｌａｎａｒｉｍａｇｉｎｇ）等適宜の技法によるパルスシーケンスであってよい。
【００４３】
このようなパルスシーケンスによって得られたビューデータが、データ処理部１７０のメモリに収集される。データ処理部１７０は、メモリに収集したビューデータに基づいて画像を再構成する。
【００４４】
磁気的状態の表示について説明する。図５に、磁気的状態表示を行うときの本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステージ（ｓｔａｇｅ）５０１で、ファントムスキャン（ｐｈａｎｔｏｍｓｃａｎ）を行う。ファントムスキャンとは、撮影空間に対象１の代わりにファントムをおいてスキャンを行うことである。ファントムとしては例えば水ファントムが用いられる。なお、水ファントムとは、球形の容器に水を封入したものである。このようなファントムは構成が簡素な点で好ましい。
【００４５】
スキャンには、例えばＧＲＥ法のパルスシーケンスが用いられる。これによって、磁気共鳴信号としてグラディエントエコーが収集される。なお、パルスシーケンスはＧＲＥ法に限るものではない。ただし、ＧＲＥ法はパルスシーケンスが簡素な点で好ましい。
【００４６】
ファントムスキャンは、マグネットシステム１００（１００’）、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０、データ収集部１５０およびシーケンス制御部１６０からなる部分よって行われる。これらの各部からなる装置は、本発明における収集手段の実施の形態の一例である。
【００４７】
次に、ステージ５０３で、磁気共鳴信号の周波数を測定する。周波数の測定はデータ処理部１７０によって行われる。データ処理部１７０は本発明における測定手段の実施の形態の一例である。
【００４８】
次に、ステージ５０５で、周波数のグラフ（ｇｒａｐｈ）を表示する。グラフの表示は、データ処理部１７０による制御の下で表示部１８０によって行われる。表示部１８０は本発明における表示手段の実施の形態の一例である。
【００４９】
このような動作が所定の時間継続的に行われる。これによってグラフは周波数の経時的な変化を示すものとなる。磁気共鳴信号の周波数は静磁場強度に比例するので、その経時的変化は磁場強度の経時的変化を表す。
【００５０】
このため、外部磁場等の影響で静磁場強度が大きく変動するときは、周波数グラフが例えば図６に示すように大きく変化するので、使用者はそれを見て磁気的状態が良くないことを認識することができる。
【００５１】
これに対して、静磁場への外部磁場等の影響が小さいときは、例えば図７に示すように、変化の小さいグラフとなるので、それに基づいて磁気的状態が良好なことを認識することができる。
【００５２】
このように、磁気的状態の善し悪しを認識することができるので、使用者は、例えば、撮影開始前に磁気的状態を調べて、状態が悪いときは撮影を見合わせ、状態が良くなったら撮影を開始する等の適切な処置を執ることができる。
【００５３】
また、各ＴＲ毎（あるいは数ビュー毎）に、フェーズエンコードがかかっていない磁気共鳴信号を収集して、その磁気共鳴信号から位相情報を得るようにしてもよい。
【００５４】
また、スキャンスタート（ｓｃａｎｓｔａｒｔ）時との位相差を算出することで、周波数の変化を求めることができる。また、時間の情報は、何番目のＴＲで得られたデータかということで特定できる。これらの時間情報と周波数変化の情報をグラフ化し、視覚的に外部磁場の影響をとらえるようにすることができる。
【００５５】
さらに、ＴＲを短くすることで、短時間で変化する外部磁場の影響を観測することも可能である。また、フェーズエンコードを大きくし、および（または）、ＮＥＸ（ｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｐｏｓｕｒｅ）を増すことで、トータル（ｔｏｔａｌ）のＴＲの数を変えることができるため、長時間にわたっての外部磁場の変動の影響を観測することができる。また、周波数変化に対してある閾値を設定することで、設定環境の磁気的状態が画質を補償できるレベル（ｌｅｖｅｌ）にあるかどうかの自動判定も可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、磁気共鳴撮影装置の設置環境の磁気的状態を表示する方法およびそのような表示を行う磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気共鳴撮影装置のブロック図である。
【図２】ｋスペースの概念を示す図である。
【図３】磁気共鳴撮影装置のブロック図である。
【図４】磁気共鳴撮影用のパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図５】本装置の動作のフロー図である。
【図６】周波数の経時的変化を示すグラフである。
【図７】周波数の経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１対象
１００，１００’ マグネットシステム
１０２主磁場コイル部
１０２’ 主磁場マグネット部
１０６，１０６’ 勾配コイル部
１０８，１０８’ ＲＦコイル部
１２０クレードル駆動部
１３０勾配駆動部
１４０ＲＦ駆動部
１６０データ収集部
１６０シーケンス制御部
１７０データ処理部
１８０表示部
１９０操作部
５００クレードル

Claims

磁気共鳴撮影装置によりファントムをスキャンして磁気共鳴信号を収集し、
前記磁気共鳴信号の周波数を測定し、
前記周波数の経時的変化をグラフで表示する、
ことを特徴とする磁気的状態表示方法。
前記磁気共鳴撮影装置は静磁場発生用の永久磁石を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気的状態表示方法。
前記ファントムは水ファントムである、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気的状態表示方法。
前記磁気共鳴信号はグラディエントエコーである、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の磁気的状態表示方法。
マグネットシステムにより磁場を印加してファントムから磁気共鳴信号を収集する収集手段と、
前記磁気共鳴信号の周波数を測定する測定手段と、
前記周波数の経時的変化をグラフで表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
前記磁気共鳴撮影装置は静磁場発生用の永久磁石を有する、ことを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴撮影装置。
前記ファントムは水ファントムである、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の磁気共鳴撮影装置。
前記磁気共鳴信号はグラディエントエコーである、
ことを特徴とする請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。