JPH11113879A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＶＲ時に、術者が必要とする撮影条件での
計測を必要な時に実施できるように、術者が撮影条件の
変更を即座に行うことができる磁気共鳴イメージング装
置（以下、ＭＲＩ装置という）を提供する。 【解決手段】 本発明では、ＭＲＩ装置（３０）のＣＰ
Ｕに予め複数の計測シーケンスを設定しておき、ＩＶＲ
の進行とともに、術者が視野範囲内に配設されたプロジ
ェクタ（２０Ａ）に表示された画像を見ながら、必要と
する計測シーケンスに対応する計測番号の選択および切
り替えを計測切り替えスイッチ（２２）を用いて行う。
計測切り替えスイッチ（２２）は術者（３１）の手の届
く範囲内に配設され、計測条件の番号（計測番号）を表
示する計測番号表示部（２２Ａ，２２Ｂ）と、計測番号
切り替え部（２２Ｃ）とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴（以
下、ＮＭＲと略称する）現象を利用して被検体の所望部
位の断層画像を得る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ＩＶＲ（Intervention
al Radiology）時や超高速撮影時の撮影手法の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して被
検体中の所望の検査部位における原子核スピン（以下、
単にスピンと略称する）の密度分布，緩和時間分布等を
計測して、その計測データから被検体の検査部位の任意
の断面を画像表示する。従来のＭＲＩ装置の構成ブロッ
ク図の一例を図２に示す。図２において、ＭＲＩ装置
は、被検体１に静磁場を与える静磁場発生磁石２と、被
検体１に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生系３と、被検体
１の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起
こさせる高周波パルスをある所定のパルスシーケンスで
繰り返し印加するシーケンサ７と、このシーケンサ７か
らの高周波パルスにより被検体１の生体組織を構成する
原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために被検体１
に高周波磁場を照射する送信系４と、上記の核磁気共鳴
により放出されるエコー信号を検出する受信系５と、こ
の受信系５で検出したエコー信号を用いて画像再構成演
算を行う信号処理系６とを備え、核磁気共鳴により放出
されるエコー信号の計測を繰り返し行って被検体１の断
層像を得るようになっている。

【０００３】本装置では、図２に示す如く、０．０２〜
２テスラ程度の静磁場を発生させる静磁場発生磁石２の
中に被検体１が置かれる。この時、被検体１内のスピン
は静磁場の強さＨによって決まる周波数で静磁場の方向
を軸として歳差運動を行う。この周波数はラーモア周波
数と呼ばれ、静磁場強度との間に次の関係を有する。 ν＝γ・Ｈ／２π （１） ここで、ν：ラーモア周波数 Ｈ：静磁場強度 γ：磁気回転比（原子核の種類ごとに固有の値を持って
いる） また、ラーモア歳差運動の角速度をωとすると、ω＝２πνの関係にあるため 、 ω＝γ・Ｈ （２） で与えられる。

【０００４】そして、送信系４内の高周波照射コイル１
４Ａによって、計測しようとする原子核のラーモア周波
数νに等しい周波数ｆの高周波磁場（電磁波）を加える
と、スピンが励起され、高いエネルギー状態に遷移す
る。この高周波磁場を打ち切ると、スピンはそれぞれの
状態に応じた時定数でもとの低いエネルギー状態に戻
る。この時に放出される電磁波を受信系５の高周波受信
コイル１４Ｂで受信し、増幅器１５で増幅し、波形整形
した後、Ａ／Ｄ変換器１７でデジタル化して中央処理装
置（以下、ＣＰＵと略称する）８に送る。ＣＰＵ８で
は、このデータを基に、画像を再構成演算し、被検体１
の断層画像をディスプレイ（以下、ＣＲＴと呼ぶ）２０
に表示する。上記の高周波磁場は、ＣＰＵ８により制御
されるシーケンサ７が送り出す信号を高周波照射コイル
用電源（図示省略）によって増幅したものを高周波照射
コイル１４Ａに送ることで得られる。

【０００５】また、上記のＭＲＩ装置は、上記の静磁場
と高周波磁場に加えて、被検体１の挿入される計測空間
内の位置情報を得るための傾斜磁場を作るために、傾斜
磁場コイル９を備えている。これらの傾斜磁場コイル９
はシーケンサ７からの信号で動作する傾斜磁場電源１０
から電流を供給され、傾斜磁場を発生する。なお、磁気
共鳴イメージングの基本原理については「ＮＭＲ医学
（基礎と臨床）」（核磁気共鳴医学研究会編、丸善株式
会社、昭和５９年１月２０日発行）において詳述されて
いる。

【０００６】次に、従来のＭＲＩ装置での高速撮像の１
つの方法であるエコープラナー（ＥＰＩ）法について説
明する。図５に、典型的なＥＰＩ法の計測シーケンスを
示す。まず、高周波パルス２３とともに、Ｚ軸方向の傾
斜磁場パルス２４を印加し、Ｚ軸と垂直な特定のスライ
ス面内のスピンを励起する。次に、Ｘ軸にＤＥＰＨＡＳ
Ｅ用の傾斜磁場パルス２６を印加後、傾斜磁場エコー２
７を位相エンコード数分発生させると共に、ブリップに
より各エコーに一定値で増大する位相エンコード２５を
与えることにより、１回の磁化の励起において、２次元
位置情報取得に必要なエンコードを全てかけてしまう。
これにより１画像を数十〜数百ｍｓで取得する。また、
近年の動向であるＩＶＲは、手術中に各種画像取得装置
を用いて確認しつつ、手術、治療を進める手法であり、
その際に被検体１は開腹，開頭，生検などの術中である
ケースが多いと考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のＩＶＲにおい
て、生検などを行う際に採取する生体組織の情報（位
置，組織状態）とカテーテルの位置などの情報を持つ画
像を、ＭＲＩ装置を用いて得られないかという要求があ
る。この場合、リアルタイム（高い時間分解能）で、か
つ、空間分解能又はＳ／Ｎが高い画質の画像を得ること
が理想であるが、上記従来技術で説明したＥＰＩシーケ
ンスを含むＭＲＩ装置の計測において、高い空間分解能
を得るには位相エンコードやサンプル点数を増やす必要
があり、撮像時間が延長され時間分解能が低下する。逆
にリアルタイム性を強調するためには、位相エンコード
やサンプル点数を減らすシーケンスとなり、時間分解能
と空間分解能とはトレードオフの関係にあり、目的とす
る高空間分解能かつ高時間分解能の画像を得ることは従
来の技術においては困難である。

【０００８】このため、従来のＩＶＲでは、時間分解能
と空間分解能の両方をある程度だけ満たす１計測を用い
てＩＶＲ時の撮像を行っていた。以上のことから、本発
明では、磁気共鳴イメージング撮像中に、術者が必要と
する撮影条件での計測を必要な時に実施できるように、
術者が撮像条件の変更を即座に行うことができるＭＲＩ
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＭＲＩ装置では、被検体に静磁場を与える
静磁場発生手段と、被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場
発生手段と、被検体の生体組織を構成する原子の原子核
に核磁気共鳴を起こさせる高周波パルスを所定のパルス
シーケンスで繰り返し印加するシーケンサと、該シーケ
ンサからの高周波パルスにより被検体の生体組織の原子
核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波パルスを照射
する送信系と、前記核磁気共鳴により放出されるエコー
信号を検出する受信系と、該受信系で検出したエコー信
号を用いて画像再構成演算を行う信号処理系と、得られ
た画像を表示する表示手段と、前記シーケンス，送信
系，信号処理系，表示手段を制御するＣＰＵとを具備
し、前記核磁気共鳴により放出されるエコー信号の計測
を繰り返し行って断層像を得る磁気共鳴イメージング装
置において、計測開始前に複数種類の計測シーケンスを
設定しておく計測シーケンス設定手段と、該複数種類の
計測シーケンスから１つの計測シーケンスを選択する
か、または選択した計測シーケンスを現在実施中の計測
シーケンスと切り替える計測切り替え手段とを具備する
ものである（請求項１）。

【００１０】この構成では、計測シーケンス設定手段を
用いて、一連の計測で必要とする複数種類の計測シーケ
ンスを計測前に予め設定しておき、計測中に計測切り替
え手段により現在必要とする計測シーケンスへの切り替
えを即座に行うことができる。このとき、複数種類の計
測シーケンスの中に、例えば高時間分解能の計測シーケ
ンスと高空間分解能の計測シーケンスを含ませることに
より、ＩＶＲ時に術者は両計測シーケンスの切り替えを
即座に行うことができ、カテーテルの移動時にはリアル
タイム性の画像を、カテーテルが目的の部位に到達した
ときには高空間分解能の画像を見ることができる。

【００１１】本発明のＭＲＩ装置では更に、前記計測シ
ーケンス設定手段が、計測開始後に先に設定された計測
シーケンスの一部のパラメータの変更と、新規の計測シ
ーケンスの追加を可能としている。この構成では、計測
開始後においても、計測シーケンスのパラメータの変更
および新規計測シーケンスの追加が可能なので、術者は
表示された画像に基づき、術者の必要とする計測シーケ
ンスでの計測に切り替えるために、計測シーケンスの変
更や追加を行うことができる。

【００１２】本発明のＭＲＩ装置では更に、前記計測シ
ーケンスの各々に対し、対応する計測番号が付されてお
り、該計測番号を用いて、計測シーケンスの選択または
切り替えが行われるものである。この構成では、計測シ
ーケンスが計測番号に対応付けされているので、計測シ
ーケンスの選択および切り替えが計測番号のみで行うこ
とができ、計測切り替え手段や表示手段などの制御が簡
略化される。

【００１３】本発明のＭＲＩ装置では更に、前記表示装
置のうちの一部の表示装置が、被検体に施術する術者が
施術中に目視できる範囲内に設置され、前記計測切り替
え手段のうちの切り替えスイッチが前記術者の手足の届
く範囲内に設定されている。この構成では、表示装置お
よび計測切り替え手段が術者の目視または操作可能範囲
に配置されているので、術者は被検体の施術をしなが
ら、被検体の断層像を見、撮影条件の切り替えを行うこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。図２は、本発明によるＭＲＩ装置
の一実施例の全体構成を示すブロック構成図である。図
において、ＭＲＩ装置は、静磁場発生磁石２と、磁場勾
配発生系３と、送信系４と、受信系５と、信号処理系６
と、シーケンス７と、ＣＰＵ８とを備えている。

【００１５】静磁場発生磁石２は、被検体１の周囲のあ
る広がりをもった空間に、被検体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、被
検体１の周囲に配置された永久磁石方式または、常伝導
あるいは超電導方式の静磁場発生手段である

【００１６】磁場勾配発生系３は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方
向に巻かれた傾斜磁場コイル９と、それぞれの傾斜磁場
コイル９を駆動する傾斜磁場電源１０とから成り、後述
のシーケンサ７からの命令に従って、それぞれの傾斜磁
場コイル９の傾斜磁場電源１０を駆動することにより、
Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向の傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを被
検体１に印加するようになっている。この傾斜磁場を印
加することにより、被検体１に対するスライス面を設定
することができる。

【００１７】シーケンサ７は、被検体１の生体組織を構
成する原子の原子核に、核磁気共鳴を起こさせる高周波
磁場パルスを、ある所定のパルスシーケンスで繰り返し
印加するもので、ＣＰＵ８の制御で動作し、被検体１の
断層像のデータ収集に必要な種々の命令を、送信系４，
磁場勾配発生系３及び受信系５に送るようになってい
る。

【００１８】送信系４は、シーケンサ７から送り出され
る高周波パルスにより、被検体１の生体組織を構成する
原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波磁
場を照射するもので、高周波発振器１１，変調器１２，
高周波増幅器１３，高周波照射コイル１４Ａから成って
いる。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７の命令に従って変調器１２で振幅変調し、
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照
射コイル１４Ａに供給することにより、高周波照射コイ
ル１４Ａから電磁波が被検体１に照射される。

【００１９】受信系５は、被検体１からの核磁気共鳴
（ＮＭＲ）信号を受信するためのもので、高周波受信コ
イル１４Ｂ，高周波増幅器１５，直交位相検波器１６，
Ａ／Ｄ変換器１７から成っている。被検体１から放出さ
れるＮＭＲ信号（電磁波）を、被検体１の周りに配置し
た高周波受信コイル１４Ｂで受信し、高周波増幅器１５
で増幅した後、直交位相検波器１６で直交位相検波を行
い、Ａ／Ｄ変換器１７でデジタル化して、ＣＰＵ８に送
る。

【００２０】信号処理系６は、受信系５からのデータを
基に被検体１の断層画像を再構成演算し、その画像をデ
ィスプレイに表示したり、画像データを磁気ディスクな
どの記憶装置に蓄積しておくもので、本発明においては
特に重要な部分である。本発明の信号処理系６は、ＣＰ
Ｕ８，磁気ディスク１８，磁気テープ１９，表示装置２
０，操作卓２１，計測切り替えスイッチ２２から成って
いる。受信系５で受信され、ディジタル化されたＮＭＲ
信号に基づき、ＣＰＵ８にて被検体１の断層画像が再構
成演算され演算結果は一方では断層画像として表示装置
２０に表示され、他方では画像データとして磁気ディス
ク１８または磁気テープ１９に蓄積される。操作卓２１
および計測切り替えスイッチ２２の部分は本発明で新た
に追加された部分で、本発明の要部と成る。この部分の
構成および動作については以下に詳述する。

【００２１】次に、本発明の要部である計測切り替えス
イッチの構成および計測の切り替え操作について、カテ
ーテルによる生検のＩＶＲを一例として、図１及び図３
〜図５を用いて説明する。

【００２２】図１は、本発明によるＩＶＲの実施状況
（図１（ａ））および計測切り替えスイッチの構成（図
１（ｂ））を示した概略図である。図１（ａ）において
は、本発明のＭＲＩ装置３０の寝台３２に被検体１が寝
載され、この被検体１に対し術者３１によりＩＶＲが実
施されている。ＭＲＩ装置３０は図２の如く構成されて
いる。更に、計測切り替えのための切り替えスイッチ２
２が、術者３１の手の届く範囲内に、例えば図示の如
く、装置３０の上部（術者の右上部）に配設つされてい
る。また、術者３１がＩＶＲ中の画像を見ることができ
るように、表示装置２０のプロジェクタ２０Ａが、術者
３１の視野範囲内に、例えば図示の如く術者３１の左手
前方に配設されている。

【００２３】図１（ｂ）には、計測切り替えのための切
り替えスイッチ２２の拡大図を示す。図１（ｂ）におい
て、切り替えスイッチ２２には、計測条件の番号（以
下、計測番号という）を表示する計測番号表示部２２
Ａ，２２Ｂと、計測番号切り替え部２２Ｃがある。計測
番号表示部は、撮影中（または最初に撮影するもの）の
計測番号を表示する撮影中計測番号表示部２２Ａと、次
に撮影する計測番号を表示する次の計測番号表示部２２
Ｂとから成る。計測番号切り替え部２２Ｃは、撮影中の
計測番号を次の計測番号へ切り替えるスイッチである。

【００２４】計測条件としては、図５に示す従来のＥＰ
Ｉ計測シーケンスに対し、例えば図３，図４などに示す
ＥＰＩ計測シーケンスを用いる。図３は、高い時間分解
能を求めるＥＰＩ計測シーケンスの概略図で、このシー
ケンスは従来のＥＰＩ計測シーケンスに対し、位相エン
コード２７の数を減らしている。また、図４は、高い空
間分解能を重視したＥＰＩ計測シーケンスの概略図で、
このシーケンスは従来のＥＰＩ計測シーケンスに対し、
位相エンコード２７の数を増やしている。

【００２５】次に、本実施例の動作について説明する。
まず始めに、ＩＶＲで必要とされる図３，図４などの複
数の計測条件に対応する計測シーケンスを予め操作卓２
１で設定しておき、それらの計測条件においてシーケン
サ７が送信時に必要となるパラメータをＣＰＵ８に確保
しておく。このとき、各々の計測条件に計測番号を付し
ておき、計測番号を指定することにより、対応する計測
条件、それと直結して計測シーケンスを呼び出すことが
できるようにしておく。このようにしておくことによ
り、各計測において、計測番号を指定すればそれに対応
する計測シーケンスでの計測を行うことができる。次
に、カテーテルの挿入を開始するが、その時点での計測
は、計測切り替えスイッチ２２において、図３に示すリ
アルタイム性の高い（即ち時間分解能の高い）ＥＰＩ計
測シーケンス（例えば、計測番号１）を選択する。その
時には、計測切り替えスイッチ２２の撮影中計測番号表
示部２２Ａの表示は１となり、計測切り替えスイッチ２
２からの信号がＣＰＵ８に送信され、ＣＰＵ８は選択さ
れた計測番号１の計測条件でのパラメータによる計測シ
ーケンスをシーケンサ７に設定し、その計測シーケンス
にて計測を開始し、計測画像を表示装置２０に表示す
る。

【００２６】次に、カテーテルが生検組織付近に近付く
につれて、位置の変化は少なくなるため、リアルタイム
性よりも空間分解能やＳ／Ｎの高い画質の画像が要求さ
れるので、術者３１は計測切り替えスイッチ２２を切り
替えて、図４に示す空間分解能の高いＥＰＩ計算シーケ
ンス（例えば、計測番号２）、または加算回数を増やし
たＳ／Ｎの高いＥＰＩ計算シーケンス（例えば、計測番
号３）を選択する。その時には、計測切り替えスイッチ
２２の撮影中計測番号表示部２２Ａの表示は２または３
となり、計測切り替えスイッチ２２からの信号により、
ＣＰＵ８は選択された計測番号２または３の計測条件で
のパラメータによる計測シーケンスをシーケンサ７に設
定し、その直後から変更した計測シーケンスで計測を実
行する。更に、生検組織採取後、カテーテルを取り出す
時は、リアルタイム性の高い計測番号１の計測に再び切
り替える。このように計測の切り替えを行うことによ
り、ＩＶＲ中、術者３１は作業が進行していく中で、各
時点ごとに見たい画像の取得が可能となり、精度の良い
ＩＶを実施することができる。

【００２７】上記の動作説明においては、計測条件の選
択および計測番号の表示を、撮影中計測番号表示部２２
Ａのみを用いて説明してきたが、通常のＩＶＲにおいて
は、ＩＶＲ中の各ステップでの計測条件を予め計画段階
でスケジュールを立てることができるので、撮影中計測
番号の他に、次の計測番号も表示するようにするとよ
い。この場合は、撮影中の計測番号を撮影中計測番号表
示部２２Ａに表示すると共に、次の計測番号を次の計測
番号表示部２２Ｂに表示しておく。次の計測番号につい
ては、表示をすると共に、その計測条件の設定をＣＰＵ
８にしておくことも可能であるので、このような構成で
は、次の計測番号の確認ができると共に、次の計測条件
への切り替えも素速くリアルタイムに行うことができ
る。

【００２８】また、本発明の他の実施例について説明す
る。上記の計測条件の切り替えをリアルタイム的に行う
ことができるＭＲＩ装置を用いて、予め複数の計測条件
のシーケンスのパラメータをＣＰＵ８に確保しておき、
先ず、その中の１つの計測条件を設定して計測を開始す
る。この計測中に、ＣＰＵ８に確保しているパラメータ
を用いて、操作卓２１により計測条件を変更して即座に
ＣＰＵ８に再設定を行い、更に、新たな計測条件のパラ
メータを追加して新しい計測条件を設定できるようにす
る。そのように構成することにより、次の計測切り替え
時において、上記の計測中に変更および新規追加した計
測条件での計測が可能となる。

【００２９】その結果、術者が計測中に撮影位置や画像
の空間分解能，時間分解能，Ｓ／Ｎなどの画質に影響す
る因子の変更をすることが可能となり、特に心臓やＩＶ
Ｒなどのリアルタイム性の高い画像を次々と出して行く
必要のある撮影時に、術者が必要とする目的に即した画
像の取得が従来手法よりも容易となり、スループットの
向上にもなる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、磁
気共鳴イメージング撮像（特に超高速撮像）中に、撮像
条件（計測条件）の変更を即座に行うことができるの
で、術者がＩＶＲなどの撮影過程の各時点で、術者の欲
しいカテーテルや生検組織の画像を容易に取得すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＩＶＲの実施状況および計測切り
替えスイッチの構成を示した概略図。

【図２】本発明および従来の磁気共鳴イメージング装置
の全体構成を示すブロック構成図。

【図３】本発明の高い時間分解能を求めるＥＰＩ計測シ
ーケンスの概略図。

【図４】本発明の高い空間分解能を重視したＥＰＩ計測
シーケンスの概略図。

【図５】従来の磁気共鳴イメージング装置のＥＰＩ計測
シーケンスの概略図。

【符号の説明】

１ 被検体 ２ 磁場発生装置 ３ 磁場勾配発生系 ４ 送信系 ５ 受信系 ６ 信号処理系 ７ シーケンサ ８ 中央処理装置（ＣＰＵ） ９ 傾斜磁場コイル １０ 傾斜磁場電源 １１ 高周波発振器 １２ 変調器 １３ 高周波増幅器 １４Ａ 高周波照射コイル １４Ｂ 高周波受信コイル １５ 高周波増幅器 １６ 直交位相検波器 １７ Ａ／Ｄ変換器 １８ 磁気ディスク １９ 磁気テープ ２０ 表示装置 ２０Ａ プロジェクタ ２１ 操作卓 ２２ 計測切り替えスイッチ ２２Ａ 撮像中計測番号表示部 ２２Ｂ 次の計測番号表示部 ２２Ｃ 切り替えスイッチ ２３ 高周波パルス ２４ スライシング傾斜磁場 ２５ 位相エンコード ２６ リードアウト方向デフェイズ傾斜磁場 ２７ リードアウト傾斜磁場 ２８ エコー信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に静磁場を与える静磁場発生手段
   と、被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、被
   検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を
   起こさせる高周波パルスを所定のパルスシーケンスで繰
   り返し印加するシーケンサと、該シーケンサからの高周
   波パルスにより被検体の生体組織の原子核に核磁気共鳴
   を起こさせるために高周波パルスを照射する送信系と、
   前記核磁気共鳴により放出されるエコー信号を検出する
   受信系と、該受信系で検出したエコー信号を用いて画像
   再構成演算を行う信号処理系と、得られた画像を表示す
   る表示手段と、前記シーケンス、送信系、信号処理系、
   表示手段を制御する中央処理装置とを具備し、前記核磁
   気共鳴により放出されるエコー信号の計測を繰り返し行
   って断層像を得る磁気共鳴イメージング装置において、
   計測開始前に複数種類の計測シーケンスを設定しておく
   計測シーケンス設定手段と、該複数種類の計測シーケン
   スから１つの計測シーケンスを選択するか、または、選
   択した計測シーケンスを現在実施中の計測シーケンスと
   切り替える計測切り替え手段とを具備する磁気共鳴イメ
   ージング装置。