JP3197590B2

JP3197590B2 - 磁気共鳴診断装置

Info

Publication number: JP3197590B2
Application number: JP32567891A
Authority: JP
Inventors: 英宏渡邊; 康利石原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 2001-08-13
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH05154131A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴現象を利用し
て被検体の解剖学的情報や、生化学的情報を得る磁気共
鳴診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気共鳴診断装置の開発が進めら
れる中で、生体内の微少な代謝産物を非侵襲的に観測・
画像化することのできるＭＲＳＩ(Magnetic Resonance
Spectroscopic Imaging)が実用に供されている。

【０００３】ＭＲＳＩは化学シフトイメージングによっ
て生体内代謝物質の存在量を画像化するものであり、疾
病の早期診断、癌の治療効果判定等に有効である。画像
化までの手順は、図１１に示すフローチャートの如くで
あり、まず、化学シフトイメージングによってＮＭＲ信
号を収集した後（ステップＳＴ１）、ＦＦＴ（高速フー
リエ変換）等の処理を施して^１Ｈ画像を再構成する（ス
テップＳＴ２）。

【０００４】その後、操作者は^１Ｈ画像を参照しなが
ら、組織が存在するボクセルを選択し、スペクトル処理
を行なうボクセル指定する（ステップＳＴ３）。次い
で、指定されたボクセル毎にスペクトル処理を行ない
（ステップＳＴ４）、各化合物のスペクトルの推定面積
に基づいて生体内代謝物質が画像化される（ステップＳ
Ｔ５）。

【０００５】このような操作では、組織が存在しないボ
クセルに関してのスペクトル処理が行なわれないので、
処理時間を短縮することができる。ところが、この操作
を実施するためには、操作者が^１Ｈ画像上にボクセルサ
イズに相当する大きさの格子を描き、各格子内の組織の
有無を判断して処理ボクセルを指定する必要があるの
で、多くの手間がかかるという欠点がある。

【０００６】そこで、この問題を解決するために、各ボ
クセルのパワースペクトルの最大値が所定のしきい値以
上であるボクセルを選択し、選択されたボクセル内には
組織が存在すると判定し、このボクセルについてのみス
ペクトル処理を実施する方法が容易に考えられる。しか
しながら、化学シフトイメージングでは、Ｓ／Ｎ比の点
で問題があり、^１Ｈ画像取得用シーケンスと比較して粗
いマトリクスでデータ収集を行なうので、上記方法を用
いた際には、ギブスリンギングの影響を強く受けてしま
い、実際には組織が存在しないボクセルに信号が生じて
しまうことがある。

【０００７】このため、パワースペクトルの最大値が所
定しきい値以上であるボクセルを処理ボクセルとする方
法を用いても、組織の有無を判断することは困難であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来にお
ける磁気共鳴診断装置では、操作者が^１Ｈ画像を参照し
ながらスペクトル処理用のボクセルを指定するので、多
くの労力を必要とするという欠点がある。また、各ボク
セルのパワースペクトルの最大値が設定しきい値以上の
ボクセルを処理ボクセルとする方法においても、ギブス
リンギングの影響により組織の有無を判定することは困
難である。

【０００９】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところはスペ
クトル処理を行なうボクセルを容易に指定し得る磁気共
鳴診断装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴は、静磁場中に置かれた被検体に高周
波磁場及び勾配磁場を所定のパルスシーケンスに従って
印加し、被検体から^１Ｈ画像及び代謝物質に関する磁気
共鳴信号を取得する磁気共鳴診断装置において、前記被
検体の所定領域の^１Ｈ画像を複数のボクセルに分割する
手段と、分割したボクセル内に所定のしきい値以上のピ
クセルが所定個数以上存在するか否かを判定する判定手
段と、前記判定手段により前記ピクセルが所定個数以上
存在すると判定されたボクセルについて代謝物質に関す
る磁気共鳴信号をスペクトル処理する処理手段とを有す
ることにある。

【００１１】

【作用】上述の如く構成すれば、化学シフトイメージン
グで取得するボクセルのうち、スペクトル処理を行なう
ボクセルを選択する際に、まず、^１Ｈ画像信号の３次元
データを取得し、この３次元データを化学シフトイメー
ジングで取得するボクセルに対応した格子に分割する。
そして、各ボクセルを構成するピクセルのピクセル値を
検出し、所定のしきい値よりも大きいピクセル値を有す
るピクセルが所定個数（通常は「１」）存在するボクセ
ルをスペクトル処理用のボクセルとして選択する。これ
によって、スペクトル処理用ボクセルの選択が容易かつ
正確となる。

【００１２】また、各ボクセル内に含まれる組織の体積
を求める際には、¹Ｈ画像を構成する各ボクセル内の各
ピクセルについてそれぞれピクセル値を求め、各ピクセ
ル値がのしきい値より大きいか否かを判定する。そし
て、しきい値よりも大きいピクセルの個数を求め、この
個数に、ピクセル１個当りの体積を乗じてボクセル中の
組織の体積を求めている。これによって、組織体積の算
出が容易となり、濃度算出に極めて有用となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係わる磁気共鳴診断装置の構成を
示すブロック図である。

【００１４】同図において、静磁場磁石１とその内側に
設けられた勾配コイル２及びシムコイル４により、図示
しない被検体に一様な静磁場とそれと同一方向で互いに
直交するｘ，ｙ，ｚ三方向に線形傾斜磁場分布を持つ勾
配磁場が印加される。勾配コイル２は、勾配コイル電源
５により駆動され、シムコイル４はシムコイル電源６に
より駆動される。勾配コイル２の内側に設けられたプロ
ーブ３は、送信部７から高周波信号が供給されることに
よって被検体に高周波磁場を印加し、被検体からの磁気
共鳴信号を受信する。プローブ３は送受両用でも、送受
別々に設けても良い。プローブ３で受信された磁気共鳴
信号は受信部８で検波された後、データ収集部９に転送
され、ここでＡ／Ｄ変換されてから計算機システム１０
に送られ、データ処理がなされる。

【００１５】以上の勾配コイル電源５、シムコイル電源
６、受信部８およびデータ収集部９は、全てシーケンス
制御部１２によって制御され、またシーケンス制御部１
２は計算機システム１０によって制御される。また、計
算機システム１０はコンソール１１からの指令により制
御される。そして、データ収集部９から計算機システム
１０に入力された磁気共鳴信号は、フーリエ変換等が行
われ、それに基づいて被検体内の所望原子核の密度分布
の画像データが再構成される。その後、この画像データ
は画像ディスプレイ１３に送られ、画像として表示され
る。

【００１６】次に、本発明の第１の実施例に係るスペク
トル処理用のボクセルを指定する操作について図２に示
すフローチャートを参照しながら説明する。

【００１７】まず、被検体の所望する領域から^１Ｈ画像
信号の３次元データを取得する（ステップＳＴ１１）。
これは、例えば図３に示す空間３次元^１Ｈ画像取得用の
パルスシーケンス、あるいは図４に示すマルチスライス
シーケンスによって行なわれる。

【００１８】次いで、取得された^１Ｈ画像データを、化
学シフトイメージングで取得するボクセルに対応した格
子で分割する（ステップＳＴ１２）。例えば、３次元^１
Ｈ画像を取得した場合には、図５に示す如く、３次元画
像２１に対して格子２２を決める。また、マルチスライ
ス^１Ｈ画像を取得した場合は、図６に示す如く、マルチ
スライス画像２３に対して格子２２に決める。

【００１９】その後、各ボクセル中に存在するピクセル
のしきい値を決め、該しきい値以上のピクセルが各ボク
セル内に所定個数Ｎｐ以上存在するか否かが判定される
（ステップＳＴ１３）。通常、個数Ｎｐは「１」に設定
される。また、この際の処理対象となるボクセルは、信
号取得ボクセルであり、例えば局所励起法による化学シ
フトイメージングを用いた場合には、図７に示すよう
に、局所励起領域２４のボクセルについてのみ処理を行
なう。

【００２０】そして、しきい値以上のピクセルがＮｐ個
以上存在すると判定されたボクセルについては（ステッ
プＳＴ１３でＹＥＳ）、これをスペクトル処理用のボク
セルとしてそのボクセル位置を記憶する。つまり、ボク
セル内に１個でもしきい値以上のピクセルがある場合に
は（Ｎｐ＝１の場合）、このボクセル内には組織が存在
すると判定して、スペクトル処理を行なうのである。

【００２１】一方、しきい値以上のピクセルがＮｐ個以
上存在しないと判定されたボクセルについては（ステッ
プＳＴ１３でＮＯ）、このボクセルをスペクトル処理不
要のボクセルとする（ステップＳＴ１５）。そして、す
べてのボクセルについて処理ボクセルとするか否かの判
定を行なう（ステップＳＴ１６）。

【００２２】これによって、全ボクセルの中から、スペ
クトル処理を行なうべきボクセルが選択され、この選択
されたボクセルについてのみスペクトル処理を行なえ
ば、所望する生体内代謝物質の存在量を画像化すること
ができるのである。

【００２３】このようにして、本実施例では、^１Ｈ画像
を基にしてスペクトル処理を行なうべきボクセルを選択
している。従って、不要なボクセルについてのスペクト
ル処理を省略することができ、また、処理すべきボクセ
ルが自動的に決定するので、人手による労力を軽減する
ことができる。

【００２４】また、^１Ｈ画像はＳ／Ｎ比が良好であり、
細かいマトリクスでデータ収集を行なうことができるの
で、ギブスリンギングの影響を受けることはない。従っ
て、処理すべきボクセルを誤認識することはない。

【００２５】なお、スペクトル処理を行う際には、先に
計算機メモリー上に記憶しておいたボクセル位置を呼び
出して、処理用と判断したボクセルに関してのみスペク
トル処理を行なっても良いし、また、処理しないと判断
したボクセル位置を計算機メモリー上に記憶しておき、
スペクトル処理をする際に記憶しておいた以外のボクセ
ルに関してスペクトル処理を行う方法をとっても良い。

【００２６】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。上記第１実施例では^１Ｈ画像を基に処理ボクセルを
決定したが、ユーザの関心領域が限定されている場合に
は、選択されたすべてのボクセルについてスペクトル処
理を行なう必要はない。そこで、本実施例では、関心領
域内のボクセルを指定する方法を示す。図８は第２実施
例の操作手順を示すフローチャートであり、まず、取得
された¹Ｈ画像上から、図２に示したフローチャートの
手順に従って組織の存在する領域を抽出する（ステップ
ＳＴ２１）。

【００２７】次いで、^１Ｈ画像のスライス軸方向の位置
情報を基に、化学シフトシメージング上におけるスライ
ス軸方向の位置を算出する（ステップＳＴ２２）。ここ
で、スライス位置算出のために、¹Ｈ画像のスライス中
心を使用する。

【００２８】その後、¹Ｈ画像上で関心領域を囲み、こ
の位置情報を計算機システム１０に入力する（ステップ
ＳＴ２３）。この際、ＣＲＴ上をペンでなぞることによ
ってその軌跡を入力できるペンやマウス等を用いる。そ
の結果、例えば図９に示すように、関心領域２５が設定
される。次いで、関心領域を囲んだ線がどのボクセル位
置に対応するかを判定する（ステップＳＴ２４）。例え
ば、図１０に示すように、各ボクセルの四隅の位置２７
を記憶しておき、関心領域を囲む線２６を含むボクセル
を探せば良い。これによって、関心領域内のボクセルの
外縁の情報が得られる。

【００２９】その後、求められた外縁ボクセルの内側に
あるボクセルをスペクトル処理用ボクセルとし、このボ
クセルについてのみスペクトル処理が行なわれる（ステ
ップＳＴ２５）。

【００３０】このようにして、第２実施例においては、
前記第一実施例の操作によって選択されたスペクトル処
理すべきボクセルに、更に関心領域を設定し、この領域
内のボクセルについてのみスペクトル処理を実施してい
る。従って、不要なボクセルのスペクトル処理を省略で
きるので、スペクトル処理の短縮化を図ることができ
る。

【００３１】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。この実施例では、各ボクセル中に存在する組織の体
積を求める方法について提案する。前述した第１実施例
では、ボクセル内の各ピクセル値を求め、ピクセル値が
所定のしきい値よりも大きいか否かを判定する処理を行
なった。本実施例では、各ボクセル内で、ピクセル値が
所定のしきい値よりも大きいピクセルの数Ｎ（ｘ）、及
び小さいピクセルの数Ｎ（ｙ）を求め、このピクセル数
Ｎ（ｘ），Ｎ（ｙ）に基づいて組織の体積を求める。

【００３２】いま、あるボクセル内のピクセル数Ｎ
（ｙ）が所定値Ｍ（通常は「１」）よりも大きいときに
は、こボクセル内には組織以外の部分が存在するので、
組織の体積Ｖ（ｘ）は次に示す(1）式で求めることがで
きる。

【００３３】Ｖ（ｘ）＝Ｎ（ｘ）・Ｖｐ …(1）ただし、Ｖｐはピクセルの体積である。

【００３４】また、ボクセル内のピクセル数Ｎ（ｙ）が
所定値Ｍよりも小さいときは、このボクセル内はすべて
組織であるので、組織の体積Ｖ（ｘ）はボクセルの体積
と等しくなる。即ち、次の(2) 式で示される。

【００３５】Ｖ（ｘ）＝Ｎ・Ｖｐ …(2）ただし、Ｎは１ボクセル中のピクセル数である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、化学
シフトイメージングにより生体内代謝物質の存在量を画
像化する際に、スペクトル処理を行なうべきボクセルを
容易、かつ正確に選択することができるので、人手によ
る労力を軽減でき、処理時間の短縮化を図ることができ
る。

【００３７】また、^１Ｈ画像のピクセル値を求め、ボク
セル内に存在するピクセル値が所定値以上のピクセルの
個数を計数し、この計数値を基にしてボクセルに含まれ
る組織の体積を求めている。従って、組織体積の算出が
容易となり、濃度算出に極めて有用となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる磁気共鳴診断装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例の動作を示すフローチャー
トである。

【図３】空間３次元¹Ｈ画像取得用のパルスシーケンス
図である。

【図４】マルチスライスで¹Ｈ画像を取得する際のパル
スシーケンス図である。

【図５】３次元画像上に設定する格子を示す説明図であ
る。

【図６】マルチスライス画像上に設定する格子を示す説
明図である。

【図７】局所励起領域を示す説明図である。

【図８】本発明の第２実施例の動作を示すフローチャー
トである。

【図９】設定する関心領域を示す説明図である。

【図１０】ボクセルの外縁情報を示す説明図である。

【図１１】従来における化学シフトイメージングの手順
を示すフロチャートである。

【符号の説明】

１静磁場磁石２勾配コイル３プローブ４シムコイル７送信部８受信部９データ処理部１０計算機システム１１コンソール２１ ^１Ｈ３次元画像２２格子２３ ^１Ｈマルチスライス画像２４局所励起領域２５関心領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/055 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場
及び勾配磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加
し、被検体から^１Ｈ画像及び代謝物質に関する磁気共鳴
信号を取得する磁気共鳴診断装置において、前記被検体の所定領域の^１Ｈ画像を複数のボクセルに分
割する手段と、分割したボクセル内に所定のしきい値以上のピクセルが
所定個数以上存在するか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記ピクセルが所定個数以上存在す
ると判定されたボクセルについて代謝物質に関する磁気
共鳴信号をスペクトル処理する処理手段とを有すること
を特徴とする磁気共鳴診断装置。
【請求項２】前記判定手段により前記ピクセルが所定
個数以上存在すると判定されたボクセルについて、前記
ピクセルの個数を計数し、該個数にピクセル体積を乗じ
て、各ボクセル内の組織体積を算出する算出手段を備え
たことを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴診断装置。