JPH11347011A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの計測で高時間分解能の画像と、高空間
分解能の画像を並列表示できるＩＶＭＲに好適なＭＲＩ
装置を提供する。 【解決手段】 被検体から発生するＮＭＲ信号を処理し
画像再構成する信号処理系として、１つの計測開始から
終了前の任意の時点までに計測されたデータを用いて画
像再構成する処理をその計測が終了するまで繰り返す第
１の信号処理系と、計測終了時にその計測で計測された
全データを用いて画像再構成する第２の信号処理系とを
備える。また信号処理の結果を表示する表示装置は画面
上にこれら第１及び第２の処理処理系で得られた画像を
並列表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴現象を利
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（以下、ＭＲＩという）装置に関するものであ
り、特にＩＶＲ（Interventional Radiology）における
連続撮影に好適なＭＲＩ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＶＲは手術中に各種画像取得装置を用
いて手術部位などを確認しつつ手術，治療を進める手法
であり、近年、ＭＲＩ装置による高速撮影が可能になっ
たことに伴い、ＩＶＲの画像取得装置としてＭＲＩ装置
を用いたＩＶＭＲが実用化されるようになっている。図
６は、ＩＶＭＲにおける画像取得を示す図で、高速撮影
シーケンスにより１計測分のデータを採集すると画像再
構成し、画像表示するステップを繰り返し、表示画像を
順次更新する。これにより、生検などを行う際に採取す
る組織の情報（位置，組織状態）とカテーテルの位置な
どの情報をリアルタイムでモニタしようとするものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようにＩＶＭＲで
は、組織の情報やカテーテル等の位置の情報などをリア
ルタイム（高い時間分解能）で得ることが必要であり、
しかも得られる画像は空間分解能又はＳ／Ｎが高いこと
が要求される。

【０００４】ＭＲＩ装置による高速撮影法としては、Ｅ
ＰＩ（エコープレナー）シーケンスやＦＳＰ（高速スピ
ンエコー）シーケンスなどがあるが、いずれの場合にも
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
が低下となる。また高Ｓ／Ｎ画像を得るためには積算が
有効であり、この場合にも撮影時間が延長される。逆に
リアルタイム性を出すには、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
能はトレードオフの関係であり、目的とする高空間分解
能且つ高時間分解能の画像を得ることは困難である。

【０００５】そこで本発明は１つの計測で時間分解能，
空間分解能とも高い画質を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のＭＲＩ装置は、被検体の置かれる空間に
静磁場を発生する静磁場発生手段と，前記空間に傾斜磁
場を与える傾斜磁場発生手段と，前記被検体の生体組職
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
波パルスを照射する送信系と，核磁気共鳴により被検体
から放出されるエコー信号を検出する受信系と，受信し
たエコー信号を処理し画像を再構成する信号処理系と，
再構成された画像を表示する手段を備え、信号処理系
は、１つの計測開始から終了前の任意の時点までに計測
されたデータを用いて画像再構成する処理をその計測が
終了するまで繰り返す第１の信号処理系と，計測終了時
にその計測で計測された全データを用いて画像再構成す
る第２の信号処理系とを備え、表示手段はこれら第１及
び第２の信号処理系で得られた画像を並列表示する手段
を備えている。

【０００７】ここで１つの計測とは、１枚の画像をｍ個
の位相エンコードで計測する場合のｍ個のエコー信号の
計測およびそれを加算する場合を含む。

【０００８】第１の信号処理系では、計測完了まで待つ
ことなく短い時間間隔で画像を再構成し更新することが
でき、高時間分解能の画像が得られる。第２の信号処理
系では高Ｓ／Ｎ，高空間分解能の高精細画像が再構成さ
れる。これらは表示手段に並列表示されるので、オペレ
ータが同時に見ることにより、カテーテル先の位置情報
や組織情報を高精度で得ることができる。

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるＭＲＩ
装置の一実施例を示す全体概略ブロック構成図である。
このＭＲＩ装置は、主として静磁場発生磁石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，シーケンサ７と，中央処理装置（ＣＰＵ）８とを
備えている。

【０００９】静磁場発生磁石２は、被検体１の周りにそ
の対軸方向または対軸と直交する方向に均一な静磁場を
発生させるもので、該被検体１の周りのある広がりを持
った空間に永久磁石方式または常電導あるいは超電導方
式の磁場発生手段が配置されている。磁場勾配発生系３
は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三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を駆動する傾斜磁場電源
１０からなり、後述のシーケンサ７からの命令に従って
それぞれのコイルの傾斜磁場電源１０を駆動することに
より、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向の傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇ
ｚを被検体１に印加するようになっている。この傾斜磁
場の印加方法により被検体１に対するスライス面を設定
し、またエコー信号に位置情報を付与することができ
る。

【００１０】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及び磁
場勾配発生系３ならびに受信系５に送るようになってい
る。

【００１１】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，高周波パルス１４ａからなる。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コイル１４ａに供
給することに、電磁波が被検体１に照射される。

【００１２】受信系５は、被検体１から放出されるＮＭ
Ｒ信号を受信する受信コイル１４ｂと，増幅器１５と，
直交位相検波器１６と，Ａ／Ｄ変換器１７とを備え、受
信コイル１４ｂで受信したエコー信号を増幅し、二系列
データとして直交検波した後、Ａ／Ｄ変換器１７でデジ
タル化しＣＰＵ８に送る。

【００１３】ＣＰＵ８は、シーケンサ７に指令を送り装
置全体の制御を行うとともに信号処理系６の一部として
受信系５から送出されるデータの画像再構成など種々の
演算を行う。信号処理系６には演算途中のデータや演算
に必要なデータを記憶するＲＯＭ，ＲＡＭなどや、演算
結果を格納する磁気ディスク１８，磁気テープ１９など
の記憶装置と，演算結果を表示する表示装置２０と，Ｃ
ＰＵ８に指示を与える溜めの操作卓２１とが備えられて
いる。

【００１４】またＣＰＵ８の演算処理系は、２つの独立
した再構成演算処理系ＣＰＵ８ａ，ＣＰＵ８ｂから成
り、ＣＰＵ８ａは計測開始から任意の時刻までに収集さ
れたデータを元に再構成演算処理を行い、計測完了まで
そのような処理を繰り返しながら、演算結果である画像
を順次表示装置に表示させる。ＣＰＵ８ｂは、１つの計
測毎に収集されたデータを基に再構成演算処理を行い、
画像を表示装置２０に表示させる。

【００１５】表示装置２０は、２つの再構成演算処理系
からの画像データを並列表示するために２つのＣＲＴ表
示装置を設けてもよいが、図２に示すように１つのＣＲ
Ｔ画面上に２系統の画像データを並列表示する機能を備
えていることが好ましい。尚、図２は上記構成のＭＲＩ
装置によるＩＶＲの状況を示した図で、オペレータは被
検体に対し生検等を行いながら表示装置に表示されたＭ
Ｒ画像でカテーテル先端位置や組織の状態を確認する。

【００１６】次にこのような構成のＭＲＩ装置によるＩ
ＶＲ時撮影手順について図３を参照して説明する。一実
施例として所定のスライスをシングルショットＥＰＩシ
ーケンスで連続撮影する場合を説明する。

【００１７】まず計測開始により、図４に示すＥＰＩシ
ーケンスを開始する（３０１）。即ち、被検体の組織を
構成するスピン励起のための高周波磁場２３をスライス
選択のための傾斜磁場Ｇｚ２４とともに印加し、次いで
読み出し傾斜磁場Ｇｘ２６を印加し、続いて読み出し傾
斜磁場Ｇｘ２７の極性の反転を繰り返しながらｍ個のエ
コー信号Ｓ１〜Ｓｍを発生させる。このときエコー信号
を位相方向にエンコードする傾斜磁場Ｇｙ２５を印加す
る。図面では簡単なためにエコー信号は１４個しか示し
ていないが、シングルショットＥＰＩシーケンスでは例
えば６４或いは１２８のエコー信号を計測する。このと
き位相エンコード量は、エコー信号Ｓ１からＳｍまで順
次増加或いは減少させるのではなく、エコー信号Ｓ１〜
Ｓｍをｎ分割したときに、Ｓ１〜Ｓｐ（ｐ＝ｍ／ｎ），
Ｓｐ〜Ｓ２ｐ，Ｓ２ｐ〜Ｓ３ｐ・・・Ｓ（ｎ−１）ｐ〜
Ｓｍがそれぞれｋ空間の高周波データと低周波データの
いずれをも適度に含むように付与する。このために例え
ばｍ＝６４，ｎ＝４の場合、Ｓ１〜Ｓ１６では１，５，
９・・・６１までの１６の位相エンコードを付与し、Ｓ
１７〜Ｓ３２では２，６，１０・・・６２までの１６の
位相エンコードを付与するようにしてもよい。或いは全
くランダムに位相エンコードを付与することもできる。

【００１８】このように位相エンコードされたエコー信
号は、例えばサンプル数６４のデータとしてＣＰＵ８
ａ，ＣＰＵ８ｂのＲＡＭ内に格納される（ｋ空間に配置
される）。ＣＰＵ８ａは、まず最初に計測されたｐ個の
エコー信号に対し２次元フーリエ変換を施し、画像再構
成する（３０２，３０３）。この際、演算を簡単にする
ためにｋ空間のｋｘ方向のデータ数をｋｙ方向のデータ
数（＝位相エンコード数ｐ）と合せて間引いてもよい。

【００１９】このようにして再構成された画像は表示装
置２０の一方の画面２０ａに表示される（３０４）。こ
の画像は空間解像度は低いが、高周波データと低周波デ
ータの両方を含むデータによって再構成されているの
で、例えばカテーテルの位置などの概略を十分認識する
ことができ、しかも計測開始から極めて短い時間で取得
される。

【００２０】ＣＰＵ８ａは、次のｐ個のエコー信号Ｓｐ
〜Ｓ２ｐに対しても同様に画像再構成演算を行い、新た
なｐ個のエコー信号が計測される毎に順次画像再構成を
繰り返し、表示装置２０の画面２０ａを更新する（３０
４）。従って画面２０ａには１計測にかかる時間の１／
ｎの時間分解能で新たな画像が表示される。

【００２１】一方、ＣＰＵ８ｂは、メモリに１計測の終
了までに計測された全エコー信号Ｓ１〜Ｓｍが格納され
た後、全エコー信号について２次元フーリエ変換を施し
画像再構成する（３０５）。この画像は表示装置２０の
もう一方の画面２０ｂに表示される（３０６）。この画
像は、全てのエコー信号を用いて再構成されているので
空間分解能の高い画像を得ることができる。オペレータ
は図２に示すように表示装置２０の２つの画面２０ａ，
２０ｂに表示された高精度の画像と時間分解能の高い画
像を同時に見ることにより、カテーテルの位置情報と組
織情報とをリアルタイムで且つ高精度の情報として確認
することができる。

【００２２】ＩＶＲのように連続撮影を行う場合には、
上述した撮影シーケンスを繰り返す。次の計測でも、Ｃ
ＰＵ８ａはｐ（＝ｍ／ｎ）個のエコー信号が計測される
毎に画像再構成，画像の更新を繰り返し、ＣＰＵ８ｂは
次の計測で計測された全エコーを用いて画像再構成演算
を行い、前の計測の画像を更新して画面２０ｂに表示す
る。この場合、必要に応じ前の計測で得られたエコーと
加算処理を行ってもよい。これにより高Ｓ／Ｎの画像を
得ることができる。

【００２３】次に本発明の第２の実施例として高Ｓ／Ｎ
の画像を得るための撮影方法について説明する。この実
施例では図５に示すように、通常のシングルショットＥ
ＰＩシーケンスに比べ、計測データ点数を減らしたシン
グルショットＥＰＩシーケンスを採用する。図示する実
施例では、４つの信号のみを簡略化して示しているが、
実際には１計測で計測されるエコー信号の数（位相エン
コード数）ｍは１枚の画像を再構成可能な数、例えば３
２或いは６４としている。またこれに合せてサンプル数
も少なく設定し、計測にかかる時間を大幅に短縮してい
る。

【００２４】この撮影シーケンスにより計測されたエコ
ー信号は、ＣＰＵ８ａ，ＣＰＵ８ｂのメモリ内に格納さ
れる。ＣＰＵ８ａは、ｍ個のエコー信号を用いて画像再
構成を行い、これを表示装置２０の画面２０ａに表示す
る。計測が繰り返される毎に画像再構成を繰り返し、こ
れにより画面２０ａに表示される画像が更新される。こ
の画像は少ないデータを用いて再構成されているため空
間分解能は低いが、１計測の計測時間が通常のシングル
ショットＥＰＩに比べかなり短縮されているので、高時
間分解能の画像が得られる。

【００２５】一方、ＣＰＵ８ｂは複数回（ｎ回）の計測
が終了した時点で、ｎ回分の計測データを加算して積算
したデータに対するフーリエ変換処理を行い、再構成さ
れた画像を表示装置２０の画面２０ｂに表示する。加算
回数ｎが多いほど高Ｓ／Ｎの画像を得ることができる。
このように本実施例では、時間分解能の高い画像と高Ｓ
／Ｎの画像を同時に表示させることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＭＲＩ装置
は、計測されるデータを２系統の信号処理系で画像再構
成するとともに２つの表示画面に並列表示することによ
り、高Ｓ／Ｎ，高空間分解能などの高精細画像と、高時
間分解能の画像を同時に見ることができる。従ってＩＶ
ＭＲにおいて、オペレータがその時点で欲しいカテーテ
ル先端の位置や組織の状態情報をリアルタイムで且つ高
精度で確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック
図。

【図２】本発明のＭＲＩ装置を用いたＩＶＭＲの状況を
示す概略図。

【図３】本発明のＭＲＩ装置によるデータ処理のフロー
図。

【図４】本発明のＭＲＩ装置による撮影シーケンスの一
実施例を示す図。

【図５】本発明のＭＲＩ装置による撮影シーケンスの他
の実施例を示す図。

【図６】従来のＭＲＩ装置によるデータ処理のフロー
図。

【符号の説明】

１ 被検体 ２ 静磁場発生装置 ３ 磁場勾配発生系 ４ 送信系 ５ 受信系 ６ 信号処理系 ８ ＣＰＵ ８ａ ＣＰＵ（第１の信号処理系） ８ｂ ＣＰＵ（第２の信号処理系） ２０ 表示装置 ２０ａ，２０ｂ 画面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の置かれる空間に静磁場を発生す
   る静磁場発生手段と，前記空間に傾斜磁場を与える傾斜
   磁場発生手段と，前記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照射
   する送信系と，前記核磁気共鳴により前記被検体から放
   出されるエコー信号を検出する受信系と，受信したエコ
   ー信号を処理し画像を再構成する信号処理系と，再構成
   された画像を表示する手段を備えた磁気共鳴イメージン
   グ装置において、 前記信号処理系は、１つの計測開始から終了前の任意の
   時点までに計測されたデータを用いて画像再構成する処
   理をその計測が終了するまで繰り返す第１の信号処理系
   と，計測終了時にその計測で計測された全データを用い
   て画像再構成する第２の信号処理系とを備え、前記表示
   手段はこれら第１及び第２の処理処理系で得られた画像
   を並列表示する手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴
   イメージング装置。