JP4294071B2 - 磁気共鳴イメージング装置及びマルチステーション撮像方法 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置及びマルチステーション撮像方法 Download PDF

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Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という)に係り、特に被検体が搭載されたテーブルを複数のステーション間で移動し、各ステーションで撮像して得られた画像を合成し、被検体の広視野画像を得るようにしたMRI装置に関する。
MRI装置は、静磁場空間に置かれた被検体から、核磁気共鳴を利用して信号を得て、被検体を画像化する装置であり、撮像空間は静磁場磁石が発生する静磁場の均一度の高い領域に限られている。このようなMRIにおいて撮像可能な最大視野以上の範囲の画像を得る場合には、まず被検体の一部の画像を取得し、その後被検体を載せたテーブルを移動させて、さらに別の一部の画像を取得するということを繰り返し、各部分の画像を繋ぎ合わせるという手法がとられる(例えば、特許文献1)。この方法は、マルチステーション撮像或いはステップ移動法などと呼ばれる(ここではステップ移動法と呼ぶ)。
特許文献1には、ステップ移動法により血管撮像する手法が記載され、特に被検体の体軸方向における造影剤の移動を考慮して、ステーションによって撮像の空間分解能を異ならせることが記載されている。
特開2002-315735号公報
ステップ移動法による撮像では、各ステーションの撮像をマルチスライス撮像や3D撮像で行なう場合も多く、この場合、スライス数やスライスエンコード数は予め設定された同一の条件で行なわれている。
しかしテーブルの移動方向に沿って大きさの変化する被検体を撮像する場合、被検体の存在しない領域も撮像する場合が多々あり、撮像の効率が悪い。また被検体の一部がスライス面に対し屈曲している場合には、被検体の存在しない領域を多く含むスライスを多数撮像する必要がある。
本出願人は、被検体の大きさや傾きの基本情報を入力し、これに基づき撮影する技術を提案している(特許文献2)。この技術は被検体の大きさや傾きに合わせた最適な撮像を可能にしているが、マルチスライス撮影におけるステーション毎の設定やステーション間の連携を考慮したスライス設定をさらに容易にすることが求められている。
国際公開WO2006/041084号公報 そこで本発明は、ステップ移動法による撮像において、ステーション毎のスライス撮像条件を最適化するとともに、ステーション毎のスライス撮像条件の設定を容易に行なうことができるMRI方法および装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明は、予め取得された広い範囲を含む位置決め画像を用いて、ステーション毎にスライスの位置決め枠をそれぞれ配置し、位置決め枠の調整のための指示が入力されると、入力された指示に基づいて配置された位置決め枠を調整し、調整された位置決め枠の情報を用いて、ステーション毎にマルチスライス撮像を行うことを特徴とする。
具体的には、本発明のMRI装置は、静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場発生手段が発生する静磁場空間で被検体を移動させる移動手段と、前記被検体を複数のステーション間でステップ的に移動させて核磁気共鳴により撮像する撮像手段と、前記複数のステーションの各々において取得された核磁気共鳴信号から広い範囲の被検体画像を作成する画像再構成手段と、前記移動手段、撮像手段及び画像再構成手段を制御する制御手段と、予め取得された前記広い範囲を含む位置決め画像を用いて、前記ステーション毎にスライスの位置決め枠をそれぞれ配置することによりスライス撮像設定を行なう手段と、前記スライス撮像設定手段への指示が入力される入力手段とを備え、前記制御手段は、前記スライス撮像設定手段で設定されたスライスを撮像するように前記撮像手段を制御する。この際、前記スライス撮像設定手段は、前記入力手段から入力された指示に基づいて、前記配置された位置決め枠を調整する。
本発明のMRI装置において、位置決め枠は平行移動、回転、拡大縮小等の変更が可能に構成されている。また本発明のMRI装置は、位置決め枠の各々を独立して調整させるための手段(第1のハンドル)、連動して調整させるための手段(第2のハンドル)が備えられている。
また、本発明のマルチステーション撮像方法は、被検体を複数のステーション間で段階的に移動させて、前記ステーション毎に前記被検体の異なる領域を撮像して広い範囲の被検体画像を取得するMRI方法であって、予め取得された前記広い範囲を含む位置決め画像を用いて、前記ステーション毎にスライスの位置決め枠をそれぞれ配置することによりスライス撮像設定を行なう工程と、前記ステーション毎のスライス撮像設定に基づいて各ステーションで撮像を行なう工程と、前記撮像工程により得られた核磁気共鳴信号を用いて前記広い範囲の被検体画像を合成する工程とを含み、前記スライス撮像設定工程では、前記被検体の配置状況に応じて、前記配置された位置決め枠が調整されることを特徴とする。
位置決め枠の調整は、例えば、位置決め枠のスライス方向あるいはそれと直交する方向の移動、位置決め枠内のスライスの削除、追加、スライス厚の変更、位置決め枠の撮像視野の変更などを含む。
位置決め枠の調整は、ステーション毎に独立或いは連動するように構成される。
本発明によれば、位置決め枠の調整により、移動手段の位置毎に撮像すべきスライスの数や位置を調整することができるので、被検体の存在しない領域の撮像などの無駄な撮像をなくし、効率のよい全身撮像を行なうことができる。
また本発明によれば、スライスの傾きを調整することにより被検体の姿勢、屈曲した形状に合わせて最適な撮像スライスを設定することができ、より効率のよい全身撮像を行なうことができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明のMRI装置の一実施の形態の概要を示すブロック図、図2は、その主たる構成を示すブロック図である。このMRI装置は、主として被検体の撮像を行なう撮像部100と、装置の制御や画像再構成などの信号処理を行なう制御部200と、操作者からの指令を受け付けるための操作部や撮像によって得られた画像やGUIなどを表示する表示部(ディスプレイ)を備えた入出力部300と、磁気ディスクや光ディスク等の外部記憶装置400とを備えている。
撮像部100は、図2に示すように、被検体1が置かれる空間(撮像空間)に均一な静磁場を発生するための静磁場発生系2と、撮像空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生系3と、被検体1の組織を構成する原子の原子核を励起する高周波磁場を印加するための送信系5と、被検体1から発生する核磁気共鳴信号(NMR信号)を受信するための受信系6と、被検体1が寝かせられたテーブル30を撮像空間で移動するためテーブル駆動系31を備えている。
静磁場発生系2は、被検体1の周りの空間にその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、永久磁石方式、常電導方式或いは超電導方式の磁場発生手段が用いられる。
傾斜磁場発生系3は、X，Y，Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、各傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とからなり、撮像制御部(シーケンサ4)からの命令に従ってそれぞれの傾斜磁場コイルの傾斜磁場電源10を駆動することにより所望の方向の傾斜磁場Gs、Gp、Grを静磁場空間に発生させる。これら傾斜磁場の印加の仕方により被検体1の撮像断面(スライス面)を選択するとともに、被検体1が発生する磁気共鳴信号(エコー信号)に位置情報(位相エンコード、周波数エンコード等)を付与することができる。
送信系5は、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル14aとからなり、高周波発振器11から出力された高周波パルスをシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器13で増幅した後に被検体1に近接して配置された高周波コイル14aに供給することにより、電磁波であるRFパルスが被検体1に照射される。
受信系6は、受信側の高周波コイル14bと増幅器15と直交位相検波器16とA/D変換器17とからなり、送信側の高周波コイル14aから照射された電磁波によって誘起される被検体の応答の電磁波(NMR信号)が被検体1に近接して配置された高周波コイル14bで検出され、増幅器15で増幅された後、シーケンサ4からの指令によるタイミングで直交位相検波器16により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがA/D変換器17でディジタル量に変換される。
制御部200は、傾斜磁場発生系3、送信系5及び受信系6を所定のパルスシーケンスに従って制御する撮像制御部(シーケンサ4を含む)210と、撮像によって得られたNMR信号を用いて画像を再構成する画像再構成部220と、テーブル駆動系31を制御するテーブル制御部230、表示部(ディスプレイ20)における表示を制御する表示制御部240と、これら各部の処理に必要なデータなどを記憶する記憶部250と、全体の制御を行なう主制御部260とを備えている。
撮像制御部210は、シーケンサ4を介して撮像方法によって決まるパルスシーケンスに従い傾斜磁場発生系3、送信系5、受信系6を制御する。テーブル制御部230は、撮像と撮像との間で、テーブル30を予め設定された距離だけステップ移動するようにテーブルの移動を制御する。
画像再構成部(CPU8)220は、受信系6からのデータを入力し、信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体1の断層画像をディスプレイ20に表示すると共に外部記憶装置400の磁気ディスク18等に記録する。
表示制御部240は、再構成された画像の出力(表示)を制御するとともに、撮像パラメータの設定や各ステーションの撮像条件、特にスライス条件を設定するために必要なGUIの表示を制御する。
入出力部300は、被検体画像を表示するとともに装置の各種制御情報や信号処理系7で行う処理に必要な情報を入力するもので、トラックボールやマウス23、キーボード25などの操作部と、操作部25に近接して配置されたディスプレイ20とからなり、操作者がディスプレイ20を見ながら操作部25を通してインタラクティブに装置の各種処理を制御する。
次にこのような構成のMRI装置で実行されるステップ移動法による撮像について説明する。図3にステップ移動法の概略を示す図、図4に本発明の第1の実施の形態によるステップ移動撮像の手順を示す。
ステップ移動法では、例えば図3に示すように、被検体が寝かせられたテーブルを矢印方向に移動させて、6つのテーブル固定位置(第1〜第6のステーション)で被検体の頭部、胸部、腹部、大腿部、下肢部、足部の撮像を行なう。各ステーションでは、それぞれテーブルの移動方向に垂直な方向をスライス方向として複数のスライスの撮像、例えばマルチスライス撮像を行う。撮像のためのパルスシーケンスは、特に限定されずスピンエコー系シーケンス、グラディエントエコー系シーケンス、EPI系シーケンスなど任意のパルスシーケンスを採用することができる。
撮像に際しては、まず被検体を撮像空間に配置し、位置決め画像として体軸方向に沿ったサジタル画像を撮像し、その画像を表示する(手順401)。次いで本撮像のための撮像パラメータの設定やステーション数、スライス厚、スライス数などの撮像条件の設定を行なう(手順402)。続けて表示部に表示されるGUIにより、ステーション毎のスライス撮像条件の設定を行なう(手順403)。このような設定の終了後、第1ステーションの撮像位置に被検体を配置し(手順404)、撮像を開始する(手順405)。第1ステーションの撮像が終了したならばテーブルを移動し(手順404)、第2ステーションの撮像位置で撮像を行なう(手順405)。以下、同様に第6ステーションまで撮像を行ない、全てのステーションの撮像終了後、各ステーションで得られた画像を合成し、図3の下側に示すような広視野のマルチスライス画像を得る(手順406)。
ステーション毎のスライス撮像条件の設定(手順403)の手順を図5に示す。スライス撮像条件設定は、ディスプレイに表示されたGUIを介して行なわれる。図4の手順402で撮像条件の設定が行なわれると、まず表示制御部240により、ディスプレイに図6(a)に示すような位置決め画像600と、手順402で設定されたスライス厚、スライス数で決まるスライス領域を示す枠線601〜606(以下、位置決め枠という)が表示される(手順501)。図示する実施の形態では、各ステーションにおいてそれぞれ7枚のスライスに相当する位置決め枠が表示されている。
操作者は、ディスプレイに表示された位置決め枠を操作して、不要なスライスの削除、スライスの追加を行なう。例えば、図6に示す例において、胸部を撮像するステーション2では、胸部全体を撮影するためには7枚のスライスを撮像する必要があるが、頭部や足部を撮像するステーション1やステーション6では胸部と同じ7枚のスライスを設定した場合、被検体の存在しないスライスが存在する。そこで操作部の操作によって各ステーションにおける不要スライスに相当する位置決め枠を削除などして、ステーション毎にスライス数を設定する(手順502)。図6(a)では、削除された位置決め枠を点線で示している。その結果、頭部を撮像するステーション1では6枚のスライスに相当する位置決め枠601(6011〜6016)、足部を撮像するステーション6では3枚のスライスに相当する位置決め枠606、その他のステーションでは初期設定どおりの位置決め枠602〜605が表示されている。なおスライス数の設定(手順502)は、上述したように操作者が位置決め枠の操作することによって設定してもよいが、位置決め枠内の画素値から自動的に設定することも可能である。例えば位置決め画像と位置決め枠とを重畳した画像データにおいて、位置決め枠内の画素値がゼロまたはゼロに近い場合には当該位置決め枠は削除の対象とする。
操作者は上述したスライスの削除や追加のほか、位置決め枠を操作することによって、予め設定されているスライス厚やFOVなどを変更することも可能である。スライス厚の変更は、例えば、位置決め枠の一つの枠線を選択してスライス方向に移動させることにより行なうことができる。またFOVの変更は、例えば、位置決め枠を囲む辺をテーブル移動方向に移動させることにより行なうことができる。これらスライス厚およびFOVの変更は、ステーション毎に独立して操作可能にしてもよいし、一つの位置決め枠の操作によって全体のステーションが連動して変更されるようにすることも可能である。例えばFOVの変更の場合には、一つのステーションの位置決め枠を広狭させると、隣接する位置決め枠もそれに伴い狭広される。
こうして各ステーションのスライス枚数(必要に応じてスライス厚、FOVの変更)が決まると、ステーション内のスライス位置を変更するためのGUIが表示される。図示する例では、全撮像領域の位置決め枠601〜606を一括して移動する全体ハンドル607と、ステーション毎にステーション内の全位置決め枠を一括して移動するステーションハンドル608が表示される(手順503)。これらハンドル607、608は、例えばマウスのクリック、ドラッグ操作等によって上下方向に移動することが可能であり、その移動に伴って位置決め枠も移動する(手順504、505)。例えば、全体ハンドル607を上方向に移動すると、これとともに位置決め枠601〜606全体が上方向に移動し、図6(b)に示すような表示となる。ステーションハンドル608の操作については、上下方向の移動量が離散的であるように制限されており、移動後の位置決め枠が隣接するステーションの位置決め枠と揃う位置に移動することができる。例えばステーション1のステーションハンドル608の操作は、スライス厚に相当する位置決め枠の間隔単位で行なうことができ、ステーションハンドル608を上方向に移動すると、これに伴ってステーション1内の位置決め枠6011〜6016が上方向に移動し、図6(c)に示すような表示となる。
このように全体ハンドル607、ステーションハンドル608を操作し、重畳表示された被検体の位置決め画像600上で、ステーション毎に位置決め枠を設定する。こうして入出力部300を介して設定された位置決め枠の情報(数、位置)は、撮像制御部210に渡され、位置決め枠の数及び位置に対応する撮像スライス数、位置がスライス撮像条件として設定され(手順506)、このスライス撮像条件で各ステーションの撮像が開始される。各ステーションの撮像によって得られたスライスの画像データは、スライス方向(図中、上下方向)において同じ位置にあるスライスの画像同士を合成し、その位置における被検体全身の画像を得る。全ての位置のスライスについて同様に合成し、被検体のマルチスライス画像を得る。
なお図6では、ステーション間ではスライス幅方向の視野の重なりがない状態、即ちテーブルの移動量Tとテーブル移動方向の画像の幅Wが同じである場合を示しているが、W≧Tの条件を満たす範囲で、スライス幅方向の視野サイズを変更することが可能である。W＞Tの場合には、隣接するステーション間で［W−T］の範囲の重複するデータが得られる。この重複するデータは、画像を合成する際にステーション間の連続性を向上する補正データとして使用することができる。
このように本実施の形態によれば、被検体の位置決め画像に重畳して表示される位置決め枠及びスライス設定用GUIを介してステーション毎に最適なスライス撮像条件すなわちスライス数、スライス位置を設定することができるので、被検体の存在しないスライスの撮像をなくすことができ、効率よく広視野撮像を行なうことができる。また位置決め枠の移動量を枠の間隔で移動するように制限しているので、画像の合成においては、各ステーションのスライスの画像をそのまま連続させて1枚の広視野画像を得ることができる。
なお以上の実施の形態では、位置決め枠の移動方向及び移動量を制限し、スライス位置を決定する場合を説明したが、画像再構成における補間等の処理を組み合わせることにより、より自由に位置決め枠を移動できるようにすることも可能である。
以下、位置決め枠の操作を異ならせた別の実施の形態について説明する。
図7は、第2の実施の形態における表示例を示す図である。この実施の形態においても、図4に示すフローに従い、位置決め画像の撮像、撮像条件の設定、ステーション毎のスライス撮像条件の設定を行なうことは第1の実施の形態と同じである。またステーション毎のスライス撮像条件の設定(手順403)において、位置決め画像とスライスを設定するための位置決め枠、全体ハンドル及びステーションハンドルが表示されることも同様である。
但し、本実施の形態では、ステーションハンドルによる位置決め枠の移動を連続的に行なうことができ、上下方向の任意の位置にステーション内の位置決め枠を移動することができる。図7(a)に示す例では、ステーション1の位置決め枠701は、隣接するステーション2の位置決め枠に対し、上下方向にずれた位置に設定されている。こうして入出力部300を介して設定された位置決め枠の情報は、撮像制御部210に渡され、ここでステーション毎に撮像スライス位置、スライス数が設定される。
撮像(手順405)では、こうして設定されたスライス撮像条件で撮像が行なわれるが、撮像によって得られたステーション1のスライス画像は、他のステーションのスライス画像とスライス方向の位置がずれているため、そのままではつなげて1枚の広視野スライス画像とすることはできない。このため本実施の形態では、画像再構成部220は、ステーション1の各スライスのデータを用いて、他のステーションのスライス位置と同じスライス位置の画像データを作成する。具体的には、図8のフローに示すように、まずステーション毎に各スライスの画像を再構成し(手順801)、スライス方向の移動があったステーションでは、例えばスライス7011のデータとスライス7012のデータを用いて、その間の位置であって、他のステーションのスライスと同位置にあるスライス7013のデータを補間により求める(手順802)。補間には公知の技術、例えばスプライン補間を用いることができる。全てのステーションについて、同じスライス位置の画像データを作成した後、それらをつなぎ、そのスライス位置について1枚の広視野画像を作成する。隣接するステーション間で重複するデータがある場合には加重平均などを行い、合成する(手順803、804)。
本実施の形態によれば、より被検体の部位毎のサイズに適応したスライス設定が可能となる。
次に本発明の第3の実施の形態を説明する。この実施の形態では、ステーション毎のスライス撮像条件の設定(手順403)において、被検体の形状に合わせてステーション毎にスライス面の角度も含むスライス位置の設定を行なう。
図9に、第3の実施の形態における表示例を示す。本実施の形態においても、スライス位置の設定は、被検体の位置決め画像に重畳して表示される位置決め枠、全体ハンドル907及びステーションハンドル908によって行なわれるが、位置決め枠は、ステーション毎に独立して回転や平行移動が可能になっている。図9に示す例では、位置決め枠904を囲う四辺のいずれか、例えば側辺を回転操作のための回転ハンドル904-aに割り当てており、マウス等の入力手段によってステーション4の位置決め枠904の回転ハンドル904-aを操作し、被検体の形状(大腿部の傾き)に合うように回転させる(同図(a))。この位置決め枠904の回転により、位置決め枠904とステーション3の位置決め枠903との間に重なりのない部分が生じるため、位置決め枠904と位置決め枠903の全ての位置決め枠に重なりが生じるように、位置決め枠904のステーションハンドル907を操作して端点924を移動させる。またステーション5の位置決め枠905との間が離れるので(b)、ステーション5の位置決め枠905の位置を調整する。この調整は、例えば位置決め枠905の端点925が、位置決め枠904'に属する端点のいずれかに接続するように行なわれる。この操作の結果、位置決め枠905は水平方向に自動で移動し、ステーション4の位置決め枠904'とつながる(c)。このステーション5の位置決め枠905の移動においては、ステーション5の位置決め枠905とステーション6の位置決め枠906をグループ化し、ステーション5の位置決め枠905の移動に伴いステーション6の位置決め枠906も移動するようにしてもよい。
さらに必要であれば、他のステーション(ステーション5やステーション6)の位置決め枠も回転させて、被検体の屈曲状態に対応させることも可能である。この場合には、ステーションの位置決め枠の回転や平行移動及びスライスの削除等の操作を組み合わせて行ない、例えば、図9(d)に示すように大腿部と下肢部とをその屈曲状態に合わせたスライス位置、角度で撮像できるようにステーション4〜6のスライス位置を調整する。
こうして各ステーションにおける位置決め枠の位置や角度が設定されると、この情報は撮像制御部210に渡される。撮像制御部210は位置決め枠の位置や角度に応じて、ステーション毎に傾斜磁場の条件を設定し、位置決め枠に対応するスライス位置及びスライス方向で撮像するように撮像部100を制御する。ここでスライス位置の回転や水平移動に伴い、各ステーション間の距離が変化するので、ステーション間のテーブルの移動量も変化させる必要がある。撮像制御部210及びテーブル制御部230は、このスライス位置の情報(各ステーションの中心スライス(その中心)のテーブル移動方向の座標値)からステーション間の移動距離を算出し、一つのステーションの撮像終了後にテーブル30が移動する距離を制御する。各ステーションの撮像では、ステーション毎に設定されたスライス数、スライス位置、スライス方向で撮像を行なう。
撮像後、各ステーションで得られた画像を合成し、広視野の画像を作成する。画像の合成においては、被検体の屈曲した部位に合わせてスライス方向を設定したステーションについても、位置決め枠が連続しているスライス位置の画像をつなぎ合わせる。この場合、不要なデータがあれば削除し、データの重複があれば、画像のつなぎ目の画質を改善するための補正データとして用いる。またスライス方向によってスライス厚が隣接するステーションのスライス厚と異なる場合には、スライス位置がずれている場合(第2の実施の形態)と同様に、対応する位置のデータを補間によって求め、補間されたデータを用いて合成する。
本実施の形態における画像合成の一例を図10に示す。この例は、図9(d)のようにスライス撮像条件を設定して撮像を行なった場合を示しており、各ステーション1〜6では、それぞれ6つの位置決め枠901、7つの位置決め枠902、7つの位置決め枠903、7つの位置決め枠904、5つの位置決め枠905、4つの位置決め枠906に対応する枚数のスライス画像データが得られている。このうちステーション4〜6のスライスは水平方向に対し傾きを有し、ステーション5のスライスとステーション6のスライスは交差している。
画像再構成部220は、このような各ステーションの複数のスライスのうち、位置決め枠の線が連続するスライスを組合わせて1枚の全身画像を作成する。図示する例では、位置決め枠9014に対応するスライス画像911、位置決め枠9025に対応するスライス画像912、位置決め枠9035に対応するスライス画像913、位置決め枠9045に対応するスライス画像914、位置決め枠9053に対応するスライス画像915、位置決め枠9062に対応するスライス画像916をつなげる。ここで交差するスライス同士のつなぎ目、すなわち画像913と画像914とのつなぎ目及び画像915と画像916とのつなぎ目には、それぞれ不要なデータが存在するので、画像再構成部220はこのような不要データは除去するなど、適切な処置を施す。連続するスライスのつなぎ目であってデータが重複している部分、例えば画像914と画像915とのつなぎ目917は、一方のデータを除去するか、加算平均してつなぎ目の画質を改善する。
本実施の形態によれば、被検体の姿勢も考慮してスライス位置やスライス方向を設定することができるので、より効率的に全身撮像を行なうことができる。また姿勢が屈曲している場合でも、被検体の体軸に沿った断層像を得ることができる。
以上説明した各実施の形態では、基本となるスライス面が被検体の移動方向と平行な場合、すなわちスライス方向が被検体の移動方向と直交する場合を説明したが、本発明は被検体の移動方向と交差するようにスライス面を選択して撮像する場合にも適用することができる。
以下、本発明の第4の実施の形態として、各ステーションにおいて被検体の移動方向と直交する方向をスライス面として撮像する場合を参照して説明する説明する。本実施の形態においても、ステーション毎のスライス条件の設定手順は図4に示す実施の形態と同様である。ただし本実施の形態では、撮像条件の設定の手順402では、スライス方向をベッドの移動方向とするように撮像シーケンスが設定される。手順402で、このような撮像パラメータの設定と、スライス数、ステーション数などの基本的な撮像条件が設定されると、ディスプレイに図11(a)に示すような位置決め画像1100と、手順402で設定されたスライス厚、スライス数で決まるスライス領域を示す位置決め枠1101〜1106が表示される。この初期設定の状態では、各ステーションのスライス撮像条件(スライス数、スライス厚、スライス面のFOV)は同等である。なお図11の位置決め枠内の各区分はスライスに相当するが、省略して実際のスライス数より少ない数の区分を示している。また図示を省略しているが、位置決め枠1101〜1106全体を変更するための全体ハンドルおよび個々の位置決め枠を独立して変更するためのステーションハンドル等を表示することができる。位置決め枠を囲む四辺にハンドルとしての機能を割り当ててもよい。
ここで最初と最後のステーション1、6では、被検体の身長によっては被検体の存在しないスライス面が存在する。またFOVについては、腹部や胸部を撮像するステーション2、3では、撮像視野を占める被検体の割合が多いが、頭部や足部を撮像するステーション1、6では撮像視野を占める被検体が低い。そこで図11(b)に示すように、操作部の操作によって所定の位置決め枠を縮小し、各スライスにおけるスライス数およびFOVを変更する(手順403)。具体的には、位置決め枠1101〜1106の縦横のサイズを、マウスのクリック、ドラッグ等の操作によって表示された被検体画像に合わせて変更する。これによりステーション毎に被検体の位置やサイズに合わせてスライス数とFOVが設定される。
こうして入出力部300を介して設定された位置決め枠の情報(スライス数とFOV)は、撮像制御部210に渡され、スライス撮像条件として設定され、このスライス撮像条件で各ステーションの撮像が開始される(手順404、405)。FOVを縮小したステーションでは、例えばシーケンスの繰り返し回数(位相エンコード数)を低減して撮像を行なう。これにより撮像時間の短縮を図ることができる。撮像時間を短縮する代わりに積算回数を多くするか繰り返し時間TＲを延長してもよい。これにより画像のＳＮを向上することができる。また位相エンコード数を変更せず、位相エンコードのステップを小さくした場合には、空間分解能の高い画像を得ることができる。
最終的に各ステーションの撮像によって得られたスライスの画像データを合成し、被検体全身の画像を得る(手順406)。ステーションによって画像の空間分解能が異なる場合は、被検体のFOVの大きいステーションの画像データについて補間等を行い、ステーション毎に空間分解能を一致させた後、合成する。
また図11(b)では、各ステーションのスライス数とFOVを変更する場合を説明したが、これら変更のほかスライス厚を変更可能にしてもよい。この場合には、上述のようにスライス数とFOVを変更するためのGUI(位置決め枠)の表示の前或いは後に、スライス厚を設定するためのGUIを表示させる。例えば、図11(c)に示すように位置決め枠1101〜1106を表示させるときに、これと共にステーション毎にスライス数或いはスライス厚を設定する設定ボックス1111〜1116を表示させる。この場合、設定ボックスには、初期設定で設定されたスライス数或いはスライス厚が表示され、数値を変更できるようになっている。ステーション毎にこの数値を増減することにより、スライス厚が変更される。スライス数或いはスライス厚を入力する代わりに、基本スライス厚(手順402で設定されたスライス厚)に対する割合、例えば150％、80％などの数値を入力するようにしてもよい。位置決め枠1101〜1106内には、入力されたスライス厚が反映された区分が表示される。なおここでも図示された区分は模式的なものであり、その区分数は実際のスライス数と同じではない。
こうしてステーション毎にスライス厚が設定された後に、図11(b)に示したように、ステーション毎に最適な撮像範囲となるように位置決め枠1101〜1106を縮小する。これにより、例えば血流を詳細に観察したい部位が位置するステーションにおいて、スライス厚を薄く撮像し、スライス方向の解像度の良好な画像を得ることができる。また他の部位に比べ診断上の重要度の低い部位についてはスライス厚を厚くすることにより撮像時間の短縮を図ることができる。
次に本発明の第5の実施の形態を説明する。この実施の形態でも、初期設定される撮像シーケンスでは、被検体の移動方向と直交する方向をスライス面とすることは第4の実施の形態と同様であり、ステーション毎のスライス条件の設定手順は図4に示す実施の形態と同様である。本実施の形態では、ステップ403において、GUIによるスライスの回転、スライスの平行移動等の操作を通して、より自由度の高いスライス設定が可能なことが特徴である。
図12にGUIの一例を示す。本実施の形態でも、図4に示す手順402で撮像条件が設定されると、ディスプレイに図12(a)に示すような位置決め画像1100と、手順402で設定されたスライス厚、スライス数で決まるスライス領域を示す位置決め枠1101〜1106が表示される。
次にステーション毎に被検体の姿勢に合わせて位置決め枠を回転させる。図12(b)に示す例では、マウス等の入力手段によってステーション4〜6の位置決め枠1104〜1106を操作し、被検体の折り曲げられた脚部に合うように回転させる。図示する例では、位置決め枠を回転しても、回転後の位置決め枠1104'〜1106'間にデータが欠落する部分を生じないが、回転により位置決め枠間に重なりのない部分が生じる場合には、位置決め枠を水平方向あるいは垂直方向に平行移動させて、データに欠落が生じないようにする。次いで必要に応じて、位置決め枠の縦横のサイズを拡大・縮小し、枠内のスライス数およびFOVを調整する。
例えば図12(c)に示すように、ステーション4やステーション5の位置決め枠1105'、1106'を横のサイズを延長し、スライス位置を大腿部と下肢部の屈曲状態に対応させることも可能である。この場合にも、図11(c)に示す実施の形態と同様に、ステーション毎にスライス厚を変更する機能を付加してもよい。
本実施の形態においても、第3の実施の形態と同様に、スライス位置の回転や水平移動に伴い、各ステーション間の距離が変化するので、ステーション間のテーブルの移動量も変化させる必要がある。撮像制御部210及びテーブル制御部230は、新たに設定された位置決め枠の中心位置が静磁場中心となるようにステーション間の移動距離を算出し、図4のテーブル位置設定の手順404および撮像の手順405では、変更されたステーション間隔でテーブル移動を行い、各ステーションで撮像を行なう。
撮像後、各ステーションで得られた画像を合成し、広視野の画像を作成する。この際、不要なデータがあれば削除し、データの重複があれば、画像のつなぎ目の画質を改善するための補正データとして用いる。
本実施の形態によれば、位置決め枠のサイズの変更操作によるスライス数およびFOVの変更に加えて、スライスの角度や位置の変更操作によるスライス方向およびステーション位置の変更を可能にしたので、被検体の形状や姿勢に合わせた撮像の更なる効率化を図ることができる。
以上、本発明の各実施の形態を、マルチスライス撮像を例にして説明したが、本発明はスライスエンコードを用いた3D撮像にも適用することが可能である。この場合には、各ステーションの位置決め枠全体が、1回に励起されるスラブに相当し、位置決め枠の数がスライスエンコード数に相当する。3D撮像は全身血流画像撮像(MRA)などに有用であり、その場合、足など末梢血管が細い部分では、スライスエンコード数を減らすことにより撮像時間が短縮される。
また3D撮像において補間を行なう場合には、例えば、図13に示すように、ｋ空間データ(a)のマトリクスサイズを、スライスエンコード方向に大きくしてゼロ詰めしたｋ空間データ(b)にする。このデータ(b)を画像再構成すると、もとｋ空間データ(a)を再構成した画像データ(d)と同じスラブ厚で、スライス枚数が増えた画像データ(c)が得られる。この画像データ(c)ではスライス厚は薄い。この画像データ(c)のスライスから、画像空間でスプライン補間を用いて、補間を行なう。
本発明によれば、ステップ移動法による撮像において、ステーション毎にスライス撮像条件を容易且つ任意に設定することができ、被検体の大きさや姿勢に合わせて、より少ない撮像時間で全身撮像を行なうことができる。
本発明のMRI装置の全体構成を示すブロック図 本発明のMRI装置の構成要素を示す図 本発明のMRI装置によるステップ移動法による撮像を説明する図 本発明の第1の実施の形態によるステップ移動法による撮像の手順を示すフロー図 スライス撮像条件の設定の手順を示すフロー図 本発明の第1の実施の形態によるスライス撮像条件の設定のGUIを示す図 本発明の第2の実施の形態によるスライス撮像条件の設定のGUIを示す図 本発明の第2の実施の形態における画像再構成の手順を示すフロー図 本発明の第3の実施の形態によるスライス撮像条件の設定のGUIを示す図 本発明の第3の実施の形態における画像再構成を説明する図 本発明の第4の実施の形態によるスライス撮像条件の設定のGUIを示す図 本発明の第5の実施の形態によるスライス撮像条件の設定のGUIを示す図 3D撮像における補間を説明する図
符号の説明
100 撮像系、200 制御系、210 撮像制御部、220 画像再構成部、230 テーブル制御部、240 表示制御部、250 記憶部、300 入出力部

Claims (19)

  1. 静磁場を発生する静磁場発生部と、
    前記静磁場発生部が発生する静磁場空間で被検体を移動させる移動部と、
    前記被検体を複数のステーション間でステップ的に移動させて核磁気共鳴により撮像する撮像部と、
    前記複数のステーションの各々において取得された核磁気共鳴信号から広い範囲の被検体画像を作成する画像再構成部と、
    前記移動部、撮像部及び画像再構成部を制御する制御部と、
    を備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
    予め取得された前記広い範囲を含む位置決め画像を用いて、前記ステーション毎にスライスの位置決め枠をそれぞれ配置することによりスライス撮像設定を行なうスライス撮像設定部と、
    前記スライス撮像設定部への指示が入力される入力部と、を備え、
    前記スライス撮像設定部は、前記入力部から入力された指示に基づいて、前記配置された位置決め枠を調整し、
    前記制御部は、前記スライス撮像設定部で設定されたスライスを撮像するように前記撮像部を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記スライス撮像設定部は、２以上のステーションの位置決め枠を同時に移動させる第１のハンドルを有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  3. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記スライス撮像設定部は、前記位置決め枠の各々をステーション毎に独立して移動させる第２のハンドルを有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  4. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記位置決め枠は、回転移動可能に構成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  5. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記位置決め枠は、該位置決め枠の撮像視野が変更可能に構成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  6. 請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記位置決め枠は、前記ステーション内の被検体領域に応じて、該位置決め枠の撮像視野が変更可能に構成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  7. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記位置決め枠は、スライス方向に移動可能に構成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  8. 請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記スライス撮像設定部は、前記入力部から入力された指示に基づく前記位置決め枠のスライス方向の移動を、隣接するステーション間で各スライスのスライス方向の位置が略一致するように行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  9. 請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記スライス撮像設定部は、前記入力部から入力された指示に基づく前記位置決め枠のスライス方向の移動を、スライス厚を単位として離散的に行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  10. 請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記スライス撮像設定部は、前記入力部から入力された指示に基づく前記位置決め枠のスライス方向の移動を、前記被検体の体軸方向に平行に行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  11. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記位置決め枠は、該位置決め枠のスライス厚が変更可能に構成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  12. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記スライス撮像設定部は、１つの位置決め枠の移動又は変形に連動して、隣接する位置決め枠も移動又は変形することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  13. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記スライス撮像設定部は、前記入力部から入力された指示に基づく前記位置決め枠移動を、各々の位置決め枠の移動又は変形から独立して行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  14. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記位置決め枠のスライス方向は、前記被検体の移動方向に垂直な方向であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  15. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記位置決め枠のスライス方向は、前記被検体の移動方向に平行な方向であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  16. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記スライス撮像設定部は、前記被検体領域に応じて前記位置決め枠の枠線が追加又は削除されることにより、スライス数又はスライスエンコード数をそれぞれ増やす又は減らすことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  17. 請求項１乃至１６のいずれいか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記画像再構成部は、１つのステーションで得られた複数のスライスの画像データから、当該１つのステーションと隣接するステーションの複数のスライス位置にそれぞれ対応するスライス位置の画像を生成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  18. 請求項１乃至１６のいずれいか一項に記載の磁気共鳴イメージング方法において、前記画像再構成部は、３次元撮像において、スライスエンコード数を増加させて再構成することによりスライス枚数が増加された各スライス画像を用いて、隣接ステーションのスライス位置に対応する画像を生成することを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
  19. 請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記制御部は、前記ステーション毎に設定された位置決め枠に応じて、前記移動部のステップ移動量又はステーション間隔を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
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