JP5591545B2 - 磁気共鳴映像装置 - Google Patents

Description

本発明は、心臓全体を撮像する磁気共鳴映像装置に関する。

磁気共鳴映像装置で冠動脈、特に心臓全体の冠動脈走行を画像化する撮像（Whole Heart MRCA）の場合には、３Ｄのssfpシーケンス用いて、自然呼吸下で撮像する方法が用いられる。このとき、呼吸動による動きはＲＭＣ(Real-time motion correction)法にて補正して撮像する。このＲＭＣでは、横隔膜の位置をＮＭＲ信号で検出し、その情報を元に、心臓部分の撮像スラブ位置をリアルタイムに動かしながら、呼吸動を補正して撮像を行う。

しかし、実際には、横隔膜の移動量と心臓の移動量との間にはバラツキがあり、そのバラツキも呼吸位相に応じて変化し、さらに体格等の個人差もあり、固有値として特定できない。そのため画質劣化の回避は非常に困難であった。

特開２００８−３０２２１４号公報 特開２００９−１７８２６４号公報

本発明の目的は、横隔膜の動きから心臓の動きを追従して心臓全体を好適に撮影することにある。

（１）本発明のある局面は、被検体の心臓全体のイメージングスキャンを繰り返すとともに前記イメージングスキャン各々の直前にプローブスキャンを実行して前記被検体の呼吸動による横隔膜の移動量を検出し、前記検出された横隔膜の移動量に基づいて前記イメージングスキャン各々による撮像範囲を移動させる磁気共鳴映像装置は、前記プローブスキャン及びイメージングスキャンの準備スキャンとして、前記心臓全体及び前記横隔膜を含む範囲に関するコロナル画像を心電同期で繰り返し撮像するためにＲＦコイルの送受信部及び傾斜磁場電源を制御する制御部と、前記繰り返し撮像されたコロナル画像から前記横隔膜の移動量の時間変化と前記心臓の移動量の時間変化とを発生する移動量発生部と、前記横隔膜の移動量の時間変化と前記心臓の移動量の時間変化とに基づいて、前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率を計算する比率計算部と、前記プローブスキャン各々による前記横隔膜の移動量を前記計算された比率に基づいて補正して前記イメージングスキャン各々による撮像範囲の移動量を計算する撮像範囲移動量計算部とを具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置を提供する。
（２）前記制御部は、ＳＳＦＰ撮像法のもとで前記コロナル画像を繰り返し撮像することを特徴とする（１）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（３）前記制御部は、前記心臓の拡張期に同期して前記コロナル画像を繰り返し撮像することを特徴とする（１）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（４）前記移動量発生部は、前記繰り返し撮像されたコロナル画像において、初期フレームの前記横隔膜を横断する局所領域の画像パターンを基準として各フレームで最も相関の高い位置を探索することにより前記横隔膜の移動量の時間変化を特定することを特徴とする（１）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（５）前記局所領域は２次元領域であることを特徴とする（４）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（６）前記移動量発生部は、前記繰り返し撮像されたコロナル画像において、初期フレームの前記心臓の辺縁を横断する局所領域の画像パターンを基準として各フレームで最も相関の高い位置を探索することにより前記心臓の移動量の時間変化を特定することを特徴とする（４）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（７）前記移動量発生部は、前記繰り返し撮像されたコロナル画像において、初期フレームの前記心臓の上部辺縁を横断する複数の局所領域の画像パターンを基準として各フレームで最も相関の高い位置を探索することにより前記心臓の上部に関する移動量の時間変化を特定するとともに、前記初期フレームの前記心臓の下部辺縁を横断する複数の局所領域の画像パターンを基準として各フレームで最も相関の高い位置を探索することにより前記心臓の下部に関する移動量の時間変化を特定し、前記心臓の上部に関する移動量の時間変化と前記心臓の下部に関する移動量の時間変化とに基づいて前記心臓の移動量の時間変化を特定することを特徴とする（４）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（８）前記比率計算部は、前記横隔膜の移動量の時間変化から前記横隔膜に関する移動量の時間平均を計算し、前記心臓の移動量の時間変化から前記心臓に関する時間平均を計算するとともに、前記横隔膜に関する時間平均に対する前記心臓に関する時間平均の比率を計算することを特徴とする（１）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（９）前記比率計算部は、前記横隔膜の移動量の時間変化から前記横隔膜に関する移動量の時間平均を計算し、前記心臓の上部の移動量の時間変化から前記心臓の上部に関する移動量の時間平均を計算し、前記心臓の下部の移動量の時間変化から前記心臓の下部に関する移動量の時間平均を計算するとともに、前記横隔膜に関する時間平均に対する前記心臓の上部に関する時間平均の上部比率を計算し、前記横隔膜に関する時間平均に対する前記心臓の下部に関する時間平均の下部比率を計算し、前記上部比率と前記下部比率との平均比率を前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率として計算することを特徴とする（７）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（１０）前記比率計算部は、前記横隔膜の移動量の時間変化から前記横隔膜に関する移動量の時間平均を計算し、前記心臓の上部の移動量の時間変化から前記心臓の上部に関する移動量の時間平均を計算し、前記心臓の下部の移動量の時間変化から前記心臓の下部に関する移動量の時間平均を計算するとともに、前記横隔膜に関する時間平均に対する前記心臓の上部に関する時間平均の上部比率を計算し、前記横隔膜に関する時間平均に対する前記心臓の下部に関する時間平均の下部比率を計算し、前記上部比率と前記下部比率とを加重平均を前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率として計算することを特徴とする（７）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（１１）前記検出された横隔膜の移動量が所定範囲に収まっているときに前記イメージングスキャンで収集したＭＲデータに基づいて画像を再構成し、前記所定範囲に限定して前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率が計算されることを特徴とする（７）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（１２）前記移動量発生部は、前記繰り返し撮像されたコロナル画像において、初期フレームの前記心臓の略全体を含む局所領域の画像パターンを基準として各フレームで最も相関の高い位置を探索することにより前記心臓の移動量の時間変化を特定することを特徴とする（４）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（１３）前記比率計算部は、前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率を、前記被検体の呼気フェーズと吸気フェーズとで計算することを特徴とする（１）の磁気共鳴映像装置を提供する。
（１４）被検体の心臓全体のイメージングスキャンを繰り返し実行し、前記イメージングスキャン各々の直前に前記被検体の呼吸動による横隔膜の移動量を検出するためのプローブスキャンを実行し、前記プローブスキャンと前記イメージングスキャンとの間に前記被検体の心臓の一部領域を撮像するためのランプアップスキャンを実行するためにＲＦコイルの送受信部及び傾斜磁場電源を制御する制御部と、前記プローブスキャンにより繰り返し撮像された前記横隔膜の画像から前記横隔膜に関する移動量の時間変化を発生し、前記ランプアップスキャンにより繰り返し撮像された前記心臓の一部領域に関する移動量の時間変化とを発生する移動量発生部と、前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率を計算する比率計算部と、前記プローブスキャン各々による前記横隔膜の移動量を前記計算された比率に基づいて補正して前記イメージングスキャン各々による撮像範囲の移動量を計算する撮像範囲移動量計算部とを具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置が提供される。
（１５）被検体の第１の臓器を対象としたイメージングスキャンを繰り返すとともに前記イメージングスキャン各々の直前にプローブスキャンを実行して前記被検体の第２の臓器の移動量を検出し、前記検出された第２の臓器の移動量に基づいて前記イメージングスキャン各々による撮像範囲を移動させる磁気共鳴映像装置において、前記プローブスキャン及びイメージングスキャンより事前に撮像された画像から前記第２の臓器の移動量に対する前記第１の臓器の移動量の比率を計算する比率計算部と、前記プローブスキャン各々による前記第２の臓器の移動量と、前記計算された比率とに基づいて前記イメージングスキャン各々による撮像範囲の位置を設定する撮像範囲設定部とを具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置が提供される。
（１６）被検体の心臓及び横隔膜を含む範囲に関する一連のコロナル画像のデータを記憶する記憶部と、前記一連のコロナル画像から前記横隔膜の移動量の時間変化と前記心臓の移動量の時間変化とを発生する移動量発生部と、前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率を計算する比率計算部とを具備することを特徴とする画像処理装置が提供される。

本発明によれば、横隔膜の動きから心臓の動きを追従して心臓全体を好適に撮影することができる。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴映像装置の構成を示す図である。 本実施形態による準備スキャン（コロナルシネ撮像）の説明図である。 図１のＲＯＩ設定部により設定される３種のＲＯＩと各々の探索範囲を示す図である。 図１の補正係数計算部による補正係数の計算方法を示す図である。 図２の準備スキャンで求めた補正係数のメインスキャン（ＲＭＣ（Real-time motion correction））への適用に関する説明図である。 図５のメインスキャンの説明図である。 本実施形態の第１変形例の説明図である。 本実施形態の第２変形例の説明図である。 本実施形態の第３変形例の説明図である。 本実施形態の第４変形例の説明図である。 図１０のランプアップ部のパルスシーケンスを示す図である。 本実施形態の第４変形例において、スキャン前のプロトコルとスキャン開始タイミングを説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ装置）の構成を示す。ＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１を有する。静磁場磁石１は、典型的には中空の円筒形を有する。円筒内部は、静磁場磁石１により発生された一様な静磁場が形成される。静磁場磁石１は、永久磁石または超伝導磁石から構成される。

静磁場磁石１の内側には、傾斜磁場コイルユニット２が配置される。傾斜磁場コイルユニット２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３種類のＸ軸コイル、Ｙ軸コイル、Ｚ軸コイルが組み合わされている。ここでは、Ｚ軸は円筒中心線に規定する。円筒内部に挿入された被検体の体軸はほぼＺ軸に一致する。水平方向にＸ軸、鉛直方向にＹ軸がそれぞれ規定される。３種のコイルは、傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、磁場強度がＸ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って変化する傾斜磁場を発生する。なお、静磁場はＺ軸に平行に形成される。Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇeおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇrにそれぞれ任意に使用される。スライス選択用傾斜磁場Ｇsは、任意にイメージング断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇeは、空間的位置に応じてＮＭＲ信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇrは、空間的位置に応じてＮＭＲ信号の周波数を変化させるために利用される。

寝台４はＺ軸方向に移動可能な天板４ａを有する。被検体２００は天板４ａに載置された状態で傾斜磁場コイルユニット２の円筒内部に挿入される。天板４ａの移動は寝台制御部５により制御される。被検体２００には心電計（ＥＣＧ）１３が装着される。

送信ＲＦコイル６は、傾斜磁場コイルユニット２の内側に配置される。送信ＲＦコイル６は、送信部７から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。送信部７は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信ＲＦコイル６に送信する。受信ＲＦコイル８は、傾斜磁場コイルユニット２の内側に配置される。受信ＲＦコイル８は、上記の高周波磁場の影響により被検体から放射されるＮＭＲ信号を受信する。受信ＲＦコイル８からの出力信号は、受信部９に入力される。受信部９は、受信ＲＦコイル８からの出力信号に基づいてＮＭＲ信号データを生成する。

計算機システム１０は、インタフェース部１０ａを介して、傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、受信部９、ＥＣＧ１３に接続される。データ収集部１０ｂは、受信部９から出力されるデジタル信号をインタフェース部１０ａを介して収集する。データ収集部１０ｂは、収集したデジタル信号、すなわちＮＭＲ信号データを、記憶部１０ｄに格納する。再構成部１０ｃは、記憶部１０ｄに記憶されたＮＭＲ信号データに基づいて、フーリエ変換等の再構成処理を実行する。それにより被検体２００内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データが生成される。記憶部１０ｄは、ＮＭＲ信号データと、スペクトラムデータあるいは画像データとを、患者毎に記憶する。

表示部１０ｅは、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を表示するために設けられる。入力部１０ｆは、オペレータが各種指令や情報を計算機システム１０に入力するために設けられる。入力部１０ｆとしては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。例えば入力部１０ｆを介して、心臓全体を撮像する領域（スラブ）、横隔膜の位置を検出するための領域（モーションプローブ）、さらに心臓の位置を検出するための領域（ＲＯＩ）等が入力される。

本実施形態では、ＲＭＣ（Real-time motion correction）と呼ばれる技法を用いて被検体の呼吸運動により移動する被検体の心臓全体を追従しながら好適に撮像する。ＲＭＣでは、２次元又は３次元フーリエ変換法のもとで位相エンコードのインクリメントを伴ってイメージングスキャン（スラブスキャン）が繰り返され、そのイメージングスキャン各々の直前に被検体の呼吸運動により横隔膜が基準位置（最初のスキャン時の位置）から移動する距離（移動量）を検出するためのプローブスキャン（ナビゲータスキャン）が実行される。プローブスキャンで検出された横隔膜の移動量に基づいて、イメージングスキャンによる心臓全体を対象とした撮像範囲（励起範囲）を移動量させる。

つまり、ＲＭＣでは、横隔膜の移動量に基づいて心臓の移動量を推定するものであり、横隔膜の移動量と心臓の移動量との間にズレがあると画質劣化を生じさせる。本実施形態では、メインスキャン（プローブスキャン及びイメージングスキャン）を実行する前に、準備スキャンを行って、上記横隔膜の移動量に対する心臓の移動量のズレを補正するための補正係数を計測する。準備スキャンは、コロナルシネ撮像制御部１０ｈの制御のもとで実行される。

図２に示すように、コロナルシネ撮像制御部１０ｈは、送信部７、受信部９、傾斜磁場電源３を制御して、被検体の心臓全体及び横隔膜を含む断面範囲に関する２次元のコロナル画像を心電同期で繰り返し撮像し、記憶部１０ｄに記憶する。準備スキャンには、例えば、繰り返しの励起ごとに横磁化の位相を揃えるためにＧｅ、Ｇｓ、Ｇｆの逆方向に傾斜磁場を印加するssfp（steady state free precession）撮像法が用いられる。心電同期のもとで連続的に撮像した一連のコロナル画像（コロナルシネという）に対応する心フェーズ（心拍位相）は同一に設定される。この心拍位相は、典型的には、メインスキャン(WH MRCA)で撮像する冠動脈静止期間（収縮期、もしくは拡張期）と同じに設定される。コロナル画像の撮像スキャンは、自然呼吸下にて、例えば約1分程度繰り返される。コロナル画像の撮像断面は、メインスキャンのナビゲータスキャンでモーションプローブを配置する横隔膜と撮像する心臓の中心付近とを通るオブリーク断面に設定される。心尖部にて撮像する場合には、心尖部と心臓の中心位置を通る断面に設定される。または平行マルチスライス断面を用いて、横隔膜部と心臓を通る断面を撮像し、それぞれ係数を求めて後で換算するようにしても良い。また、動きを検出する場所がプローブを置く位置とは違ってくるが、サジタル断面とコロナル断面を用いて撮像し、換算するようにしてもよい。

準備スキャン終了後、メインスキャン開始前の期間に、コロナルシネを用いて補正係数が求められる。図３に示すように、コロナルシネの初期フレームのコロナル画像上に、横隔膜の位置に横隔膜ＲＯＩ、心臓の上部(Upper)に上部ＲＯＩ、心臓の下部（Lower）に下部ＲＯＩが設定される。初期フレームのコロナル画像が表示部１０ｅに表示され、操作者による入力部１０ｆの操作に従ってＲＯＩ設定部１０ｇにより横隔膜ＲＯＩ、心臓上部ＲＯＩ、心臓下部ＲＯＩが設定される。横隔膜ＲＯＩ、心臓上部ＲＯＩ、心臓下部ＲＯＩともに２次元局所領域、典型的には心臓及び横隔膜の呼吸運動による移動方向と平行なＺ軸方向に長い長方形領域に設定される。横隔膜ＲＯＩは横隔膜を横断するように設定され、心臓上部ＲＯＩは例えば肺動脈直下において心臓上部の辺縁を横断するように設定され、心臓下部ＲＯＩは心臓下部の辺縁を横断するように設定される。また、ＲＯＩ設定部１０ｇにより横隔膜ＲＯＩ、心臓上部ＲＯＩ、心臓下部ＲＯＩそれぞれを中心とした周囲に、パターンマッチング処理で最も相関係数の高い位置を探索する範囲を表す探索範囲が設定される。探索範囲は、例えば初期的に設定された横隔膜ＲＯＩ、心臓上部ＲＯＩ及び心臓下部ＲＯＩをＸ軸Ｚ軸の２方向に関して一定割合で拡大したサイズ及び形状に設定される。なお、初期フレームは、操作者が適宜選択することができる。

３つの横隔膜ＲＯＩ、心臓上部ＲＯＩ及び心臓下部ＲＯＩが初期フレームに設定されると、移動量探索部１０ｉにより、次のフレーム以降のコロナル画像各々において、初期フレームのＲＯＩ（初期ＲＯＩ）各々の２次元画素パターン（基準パターン）に対して、それぞれの探索範囲内で最も高い相関係数を示す２次元画素パターンを有するＲＯＩの位置が同定される。初期ＲＯＩと、同定されたＲＯＩとの間の距離が移動量として求められる。３つの横隔膜ＲＯＩ、心臓上部ＲＯＩ及び心臓下部ＲＯＩごとに移動量が各フレームに対して計測され、それにより図４に示すように、基準位置（初期ＲＯＩ）からの移動量の時間変化（移動量の時間変化）が発生される。パターンマッチングには２次元クロスコリレーション等の処理が用いられる。なお、ここでは移動量はＺ軸方向の距離として求められるが、ＺＸ軸の２方向に関して求めるようにしても良い。

次に、補正係数計算部１０ｊは、計測された横隔膜の移動量の時間変化、心臓上部の移動量の時間変化、心臓下部の移動量の時間変化から、横隔膜の移動量に対する心臓の移動量のズレを補正するための補正係数を求める方法について、図４を用いて説明する。以下手順を示す。

１）横隔膜の移動量の時間変化、心臓上部の移動量の時間変化、心臓下部の移動量の時間変化から個々に所定時間、例えば1分間の振幅（移動量）の時間平均を求める。
２）心臓上部補正係数＝心臓上部の時間平均振幅／横隔膜の時間平均振幅
３）心臓下部補正係数＝心臓下部の時間平均振幅／横隔膜の時間平均振幅
４）心臓全体の補正係数＝（心臓上部係数＋心臓下部係数）／２
計算された補正係数は、メインスキャンで横隔膜移動量を心臓移動量に補正するために用いるために、補正係数記憶部１０ｋに記憶される。

なお、上記方法では、横隔膜に対する心臓上部の補正係数と、横隔膜に対する心臓下部の補正係数とをそれぞれ求めて、それらの平均値を心臓全体の補正係数として計算するが、心臓上部の補正係数と心臓下部の補正係数とのいずれか一方を、心臓の注目部分に応じて選択的に用いるようにしても良い。また、単一の補正係数ではなく、各フレーム毎に補正係数を求めて、メインスキャンのナビゲートスキャンで検出した横隔膜の移動量に応じていずれかの補正係数を使い分けるようにしても良い。さらに、呼気期と吸気期とで補正係数を求めて、呼気期と吸気期とで補正係数を使い分けるようにしても良い。その詳細は変形例として後述する。

さらに横隔膜移動量を横軸に心臓移動量を縦軸として各フレームから得た横隔膜移動量と心臓移動量とを分布させ、その移動量分布を直線近似し、その傾きを補正係数として求めるようにしても良い。また、最小二乗法などの統計的手法、例えば横隔膜移動量と、係数を乗算した心臓移動量との差を各フレームごとに計算し、その二乗和を計算し、二乗和が最小になる係数を探索することにより、補正係数を求めるようにしても良い。

このように補正係数が求められた後、ＷＨＭＲ撮像制御部１０ｐは、送信部７、受信部９、傾斜磁場電源３を制御して、メインスキャンを実行する。図５、図６に示すように、メインスキャンでは、ＲＭＣ（Real-time motion correction）と呼ばれる技法を用いて被検体の呼吸運動により移動する被検体の心臓全体を追従しながら好適に撮像するものであり、２次元又は３次元フーリエ変換法のもとで位相エンコードのインクリメントを伴って心臓全体を含むスラブを撮像するためのイメージングスキャン（スラブスキャン）が繰り返され、そのイメージングスキャン各々の直前に被検体の呼吸運動により横隔膜が基準位置（最初のスキャン時の位置）からの移動距離、つまり移動量を検出するためのプローブスキャン（ナビゲータスキャン）が実行される。

ナビゲータスキャンで検出された横隔膜に関する１次元又は２次元の画像から、メインスキャンの初期フレームを基準としたその位置からの横隔膜の移動量が、横隔膜移動量検出部１０ｍで検出される。図５に示すように、横隔膜移動量検出部１０ｍで検出された横隔膜移動量が、予め設定した上限値ＵＳＬと下限値ＬＳＬとの間の例えば５ｍｍの許容範囲に収まるか否かを上下動許容判定部１０ｎで判定する。ＷＨＭＲ撮像制御部１０ｐでは、横隔膜移動量が許容範囲から外れているとき、イメージングスキャンは実行するが、位相エンコードをインクリメントしないで、その次のイメージングスキャンで同じ位相エンコードをＭＲ信号に与える。つまり、横隔膜移動量が許容範囲から外れているときのＭＲデータは画像再構成から除外する。それによりモーションアーチファクトの低減を図っている。

ナビゲータスキャンから直後のイメージングスキャンまでの期間に、横隔膜移動量検出部１０ｍで検出された横隔膜移動量に、準備スキャンで計算された補正係数がスラブ移動量計算部１０ｑにより乗算される。ＷＨＭＲ撮像制御部１０ｐでは、計算されたスラブ移動量だけ撮像スラブ（励起範囲）を移動するために送信ＲＦパルスの中心周波数をシフトして、直後のイメージスキャンを実行する。このようにナビゲータスキャンとイメージングスキャンとを交互に繰り返しながら、画像再構成に必要な全ての位相エンコードが揃ったＭＲデータを収集する。

このように本実施形態によれば、ＷＨＭＲＣＡ撮像時に使用する補正係数を、被検体が変わっても撮像前に簡単に求めることが可能となり、その補正係数を用いてＷＨＭＲＣＡ撮像を行うことで、失敗なく、より確実に、高画質のＷＨＭＲＣＡ撮像が可能となる。

図７に、本実施形態の第１変形例を示す。上記の通り、全てのフレームを対象として平均移動量を求めて補正係数を計算したが、図５に示したとおり、実際のスキャンでは、横隔膜の移動量が許容範囲内であるときに位相エンコードをインクリメントして画像再構成に用いる有効データを収集する。したがって、図７に示すように、横隔膜の移動量が同じ許容範囲内に入ったときのフレームだけの横隔膜や心臓の移動量だけを用いて補正係数を計算するようにしてもよい。

図８に、本実施形態の第２変形例を示す。上述では横隔膜ＲＯＩの他に、心臓側に上部と下部とにそれぞれＲＯＩを設定し、別々に補正係数を求めてから平均を求め、それを補正係数として計算した。図８に示すように、心臓に対しては、心臓全体をほぼ含む比較的大きな単一のＲＯＩを設定してパターンマッチングを行って、心臓全体としての移動量の時間変化を求めるようにしても良い。この場合、心臓全体の動き係数は、
心臓全体の補正係数＝心臓全体の移動量の時間変化の平均値／横隔膜の移動量の時間変化の平均値
で与えられる。

次に本実施形態の第３変形例を説明する。上述では呼吸の呼気と吸気のフェーズの違いは考慮していなかったが、コロナルシネの解析により、呼吸の呼気、吸気の位相も考慮して、呼気フェーズに対応する補正係数と、吸気フェーズに対応する補正係数とを別々に求めてもよい。メインスキャン撮像時には、これら呼気フェーズに対応する補正係数と吸気フェーズに対応する補正係数を用いて、呼気フェーズと吸気フェーズとで補正係数を使い分けるようにする。より詳細には、呼吸位置別に補正係数を呼吸フェーズの各位置ごとに、配列で求めておき、これを用いて、全呼吸フェーズの各時点で補正係数を変えながら補正して撮像する。このためには、呼気と吸気を区別する仕組みが必要である。そのために上下動判定部１０ｎで例えば図９に示すように、モーションプローブの信号波形の差分を時間方向に求め、位置変化がプラスであれば呼気、位置変化がマイナスになれば、吸気として、係数を変えて補正するようにする。この時、プローブ信号のサンプリングが少ないと、誤判断が多くなるので、マルチプローブ等にして精度を上げるようにするとよい。

図１０に、本実施形態の第４変形例を示す。本例では、予め撮像したコロナルシネを利用して補正係数を求めるのではなく、メインスキャン内のナビゲータスキャン（モーションプローブ）とイメージングスキャンとの間のランプアップ部を利用して、補正係数をメインスキャンのシーケンス中で取得する方法である。図１０に示すように、シーケンスのランプアップ部を利用する。図１１はそのパルスシーケンスであり、ランプアップ部で繰り返されるＲＦ印加ブロックの少なくとも一つのブロックにて、通常、リード方向に加えられる読み出し傾斜磁場をスライス軸に移動し、ＡＤＣサンプリングを行って、データ収集を行う。この方法に関する、スキャン前のプロトコルとスキャン開始法について、図１２にさらに手順を示す。空打ち部と、実データ収集部に関して、下記の手順、ならびに方法にて係数を求めて、撮像時に用いるようにする。

１）実データ収集時に、スタートアップ部にある、スライス方向の移動量信号を保存しておき、スキャン後の画像再構成時に、移動量成分のみ戻して再構成する。つまり、移動量に対応する位相変化を全データにかける。

２）空打ち部分で、モーションプローブの信号と、スタートアップ部の移動量情報を比較することで、より正確な動き係数を求めることが可能となる。実収集に入る時に、シーケンスの動き係数をこのより精度の高い係数に変えてデータ収集を行う。

３）同上の仕組みを用いて、横隔膜と心臓部分の動きの位相差（横隔膜の動きと心臓部分の動きの位相差）等も求めておくことが可能となり、この情報を用いて、位相差も考慮して補正して、ＷＨＭＲＣＡ撮像を行う。

４）この場合、十分な呼吸パターン情報が得られる様に、実データ収集が始まる前の空打ち期間（動き情報は収集している）の回数を増加するとさらに精度向上が期待される（例えば、２０−３０個程度）。

これらの方法により、予めコロナルシネを撮像しておかなくても、同様に、横隔膜と心臓の動き係数を求めることが可能となり、より短時間で、高画質の画像化が可能となる。

本発明は、さらに種々の変形実施が可能であり、上記、シーケンスのランプアップ部に変更を加える代わりに、空打ち期間中のみ、本データ収集のエンコードをゼロにしておく様にして、そのデータを用いて動きの情報を取得し、モーションプローブ部との動き係数から、より正確な動き情報を得て、補正して撮像する様にしてもよい。また、その空打ち期間を利用して、いくつかの動きのモデルを準備し、そのパラメータを決めて、本撮像時に用いる様にしてもよい。

さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、横隔膜の動きから心臓全体を好適に撮影する分野に利用可能性がある。

１…静磁場磁石、２…傾斜磁場コイルユニット、３…傾斜磁場電源、４…寝台、５…寝台制御部、６…送信ＲＦコイル、７…送信部、８…受信ＲＦコイル、９…受信部、１０…計算機システム、１０ａ…インタフェース部、１０ｂ…データ収集部、１０ｃ…再構成部、１０ｄ…記憶部、１０ｅ…表示部、１０ｆ…入力部、１０ｇ…ＲＯＩ設定部、１０ｈ…コロナルシネ撮像制御部、１０ｉ…移動量探索部、１０ｊ…補正係数計算部、１０ｋ…補正係数記憶部、１０ｍ…横隔膜移動量検出部、１０ｎ…上下動許容判定部、１０ｐ…ＷＨＭＲ撮像制御部、１０ｑ…スラブ移動量計算部、１２…表示システム、１３…ＥＣＧ、１００…磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ装置）、２００…被検体。

Claims (13)

1. 被検体の心臓全体のイメージングスキャンを繰り返すとともに前記イメージングスキャン各々の直前にプローブスキャンを実行して前記被検体の呼吸動による横隔膜の移動量を検出し、前記検出された横隔膜の移動量に基づいて前記イメージングスキャン各々による撮像範囲を移動させる磁気共鳴映像装置において、
   前記プローブスキャン及びイメージングスキャンの準備スキャンとして、前記心臓全体及び前記横隔膜を含む範囲に関するコロナル画像を心電同期で繰り返し撮像するためにＲＦコイルの送受信部及び傾斜磁場電源を制御する制御部と、
   前記繰り返し撮像されたコロナル画像から前記横隔膜の移動量の時間変化と前記心臓の移動量の時間変化とを発生する移動量発生部と、
   前記横隔膜の移動量の時間変化と前記心臓の移動量の時間変化とに基づいて、前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率を計算する比率計算部と、
   前記プローブスキャン各々による前記横隔膜の移動量を前記計算された比率に基づいて補正して前記イメージングスキャン各々による撮像範囲の移動量を計算する撮像範囲移動量計算部とを具備し、
   前記制御部は、前記心臓の拡張期に同期して前記コロナル画像を繰り返し撮像することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
2. 前記制御部は、ＳＳＦＰ撮像法のもとで前記コロナル画像を繰り返し撮像することを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
3. 被検体の心臓全体のイメージングスキャンを繰り返すとともに前記イメージングスキャン各々の直前にプローブスキャンを実行して前記被検体の呼吸動による横隔膜の移動量を検出し、前記検出された横隔膜の移動量に基づいて前記イメージングスキャン各々による撮像範囲を移動させる磁気共鳴映像装置において、
   前記プローブスキャン及びイメージングスキャンの準備スキャンとして、前記心臓全体及び前記横隔膜を含む範囲に関するコロナル画像を心電同期で繰り返し撮像するためにＲＦコイルの送受信部及び傾斜磁場電源を制御する制御部と、
   前記繰り返し撮像されたコロナル画像から前記横隔膜の移動量の時間変化と前記心臓の移動量の時間変化とを発生する移動量発生部と、
   前記横隔膜の移動量の時間変化と前記心臓の移動量の時間変化とに基づいて、前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率を計算する比率計算部と、
   前記プローブスキャン各々による前記横隔膜の移動量を前記計算された比率に基づいて補正して前記イメージングスキャン各々による撮像範囲の移動量を計算する撮像範囲移動量計算部とを具備し、
   前記移動量発生部は、前記繰り返し撮像されたコロナル画像において、初期フレームの前記横隔膜を横断する局所領域の画像パターンを基準として各フレームで最も相関の高い位置を探索することにより前記横隔膜の移動量の時間変化を特定することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
4. 前記局所領域は２次元領域であることを特徴とする請求項３記載の磁気共鳴映像装置。
5. 前記移動量発生部は、前記繰り返し撮像されたコロナル画像において、初期フレームの前記心臓の辺縁を横断する局所領域の画像パターンを基準として各フレームで最も相関の高い位置を探索することにより前記心臓の移動量の時間変化を特定することを特徴とする請求項３記載の磁気共鳴映像装置。
6. 前記移動量発生部は、前記繰り返し撮像されたコロナル画像において、初期フレームの前記心臓の上部辺縁を横断する複数の局所領域の画像パターンを基準として各フレームで最も相関の高い位置を探索することにより前記心臓の上部に関する移動量の時間変化を特定するとともに、前記初期フレームの前記心臓の下部辺縁を横断する複数の局所領域の画像パターンを基準として各フレームで最も相関の高い位置を探索することにより前記心臓の下部に関する移動量の時間変化を特定し、前記心臓の上部に関する移動量の時間変化と前記心臓の下部に関する移動量の時間変化とに基づいて前記心臓の移動量の時間変化を特定することを特徴とする請求項３記載の磁気共鳴映像装置。
7. 被検体の心臓全体のイメージングスキャンを繰り返すとともに前記イメージングスキャン各々の直前にプローブスキャンを実行して前記被検体の呼吸動による横隔膜の移動量を検出し、前記検出された横隔膜の移動量に基づいて前記イメージングスキャン各々による撮像範囲を移動させる磁気共鳴映像装置において、
   前記プローブスキャン及びイメージングスキャンの準備スキャンとして、前記心臓全体及び前記横隔膜を含む範囲に関するコロナル画像を心電同期で繰り返し撮像するためにＲＦコイルの送受信部及び傾斜磁場電源を制御する制御部と、
   前記繰り返し撮像されたコロナル画像から前記横隔膜の移動量の時間変化と前記心臓の移動量の時間変化とを発生する移動量発生部と、
   前記横隔膜の移動量の時間変化と前記心臓の移動量の時間変化とに基づいて、前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率を計算する比率計算部と、
   前記プローブスキャン各々による前記横隔膜の移動量を前記計算された比率に基づいて補正して前記イメージングスキャン各々による撮像範囲の移動量を計算する撮像範囲移動量計算部とを具備し、
   前記比率計算部は、前記横隔膜の移動量の時間変化から前記横隔膜に関する移動量の時間平均を計算し、前記心臓の移動量の時間変化から前記心臓に関する時間平均を計算するとともに、前記横隔膜に関する時間平均に対する前記心臓に関する時間平均の比率を計算することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
8. 前記比率計算部は、前記横隔膜の移動量の時間変化から前記横隔膜に関する移動量の時間平均を計算し、前記心臓の上部の移動量の時間変化から前記心臓の上部に関する移動量の時間平均を計算し、前記心臓の下部の移動量の時間変化から前記心臓の下部に関する移動量の時間平均を計算するとともに、前記横隔膜に関する時間平均に対する前記心臓の上部に関する時間平均の上部比率を計算し、前記横隔膜に関する時間平均に対する前記心臓の下部に関する時間平均の下部比率を計算し、前記上部比率と前記下部比率との平均比率を前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率として計算することを特徴とする請求項７記載の磁気共鳴映像装置。
9. 前記比率計算部は、前記横隔膜の移動量の時間変化から前記横隔膜に関する移動量の時間平均を計算し、前記心臓の上部の移動量の時間変化から前記心臓の上部に関する移動量の時間平均を計算し、前記心臓の下部の移動量の時間変化から前記心臓の下部に関する移動量の時間平均を計算するとともに、前記横隔膜に関する時間平均に対する前記心臓の上部に関する時間平均の上部比率を計算し、前記横隔膜に関する時間平均に対する前記心臓の下部に関する時間平均の下部比率を計算し、前記上部比率と前記下部比率とを加重平均を前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率として計算することを特徴とする請求項７記載の磁気共鳴映像装置。
10. 前記検出された横隔膜の移動量が所定範囲に収まっているときに前記イメージングスキャンで収集したＭＲデータに基づいて画像を再構成し、
    前記所定範囲に限定して前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率が計算されることを特徴とする請求項７記載の磁気共鳴映像装置。
11. 前記移動量発生部は、前記繰り返し撮像されたコロナル画像において、初期フレームの前記心臓の略全体を含む局所領域の画像パターンを基準として各フレームで最も相関の高い位置を探索することにより前記心臓の移動量の時間変化を特定することを特徴とする請求項３記載の磁気共鳴映像装置。
12. 前記比率計算部は、前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率を、前記被検体の呼気フェーズと吸気フェーズとで計算することを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴映像装置。
13. 被検体の心臓全体のイメージングスキャンを繰り返し実行し、前記イメージングスキャン各々の直前に前記被検体の呼吸動による横隔膜の移動量を検出するためのプローブスキャンを実行し、前記プローブスキャンと前記イメージングスキャンとの間に前記被検体の心臓の一部領域を撮像するためのランプアップスキャンを実行するためにＲＦコイルの送受信部及び傾斜磁場電源を制御する制御部と、
    前記プローブスキャンにより繰り返し撮像された前記横隔膜の画像から前記横隔膜に関する移動量の時間変化を発生し、前記ランプアップスキャンにより繰り返し撮像された前記心臓の一部領域に関する移動量の時間変化とを発生する移動量発生部と、
    前記横隔膜の移動量に対する前記心臓の移動量の比率を計算する比率計算部と、
    前記プローブスキャン各々による前記横隔膜の移動量を前記計算された比率に基づいて補正して前記イメージングスキャン各々による撮像範囲の移動量を計算する撮像範囲移動量計算部とを具備することを特徴とする磁気共鳴映像装置。

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