JPWO2006087934A1 - 磁気共鳴イメージング方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
W.G. Rehwald 他:GCFP-A New Non-Invasive Non-Contrast Cine Angiography Technique Using Selective Excitation and Global Coherent:Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.11(2004)
を備えた磁気共鳴イメージング方法において、前記工程(1)により励起される所望の領域は、所望の間隔で配置された複数個の領域であることを特徴としている。
前記計測制御手段は、前記被検体内の任意の間隔で配置された複数個の励起領域を励起するように前記高周波磁場発生手段により高周波磁場を印加する制御を行う手段を備えていることを特徴としている。
MRI装置は大別して、中央処理装置(以下、CPUと略称する)1と、シーケンサ2と、送信系3と、静磁場発生用磁石4と、受信系5と、傾斜磁場発生系21と、信号処理系6とから構成されている。
H.Ochi 他:Dual-frequency amplitude-modulated BURST Imaging,International Society for Magnetic Resonance in Medicine, 5th Scientific Meeting and Exhibition P1824(1997)
図2(b)において、207-1から207-4はバーストRFパルスによって励起される4つの励起面、208は反転パルス203および傾斜磁場パルス204によってスライス選択される撮像面を示し、図2(b)の下側の図は撮像面で切った断面を示す図である。これによれば、バーストRFパルスによって励起して画像を収集すると、励起面と励起されていない領域が互い違いになっていることがわかる。
各時相における対象とする領域の血液描出像と、対象とする領域より上流の領域において血液が最も下流側へ到達した時刻における血液描出像とが合成されて作成される。すなわち、先ず時相1では、基準時刻における画像をそのまま用いて時相1における動画像が生成される。時相2では、領域1を図3(b)における時刻1の血流を用い動画像が生成される。時相3では、領域1を図3(b)における時刻2の血流を用い動画像が生成される。時相4では、領域1を図3(b)における時刻3の血流を用い動画像が生成される。
予め定められた基準時刻からの経過時間(経過時刻)に従って、撮像によって得られた画像が並べ替えられる。基準時刻は、例えば最初のバーストRFパルス201を印加した時の時刻であり、また、基準時刻直後にエコー信号を収集して生成された画像を基準画像とする。
(ステップ402)
動画像の時相に係るカウンタをLとし、その初期値を1としてセットする。
下記に示すステップで必要なパラメータである励起面の位置及び個数(以下、励起面の個数をNsとする。)を、どのようにしてバーストRFパルスや傾斜磁場パルスなどを印加して画像データを収集したか等のデータ(撮影条件)を基に、導出する。あるいは、画像データより算出する。具体的には、例えば画像データに信号強度のしきい値を設定して、しきい値以上の値を持つ領域を励起面として検出し、その位置及び個数により励起面の位置及び個数を算出する。そして、最も上流にある励起面を基準励起面として設定する。
(ステップ404)
励起面に関するカウンタをnとし、その初期値を1、上限値を(ステップ403)で求めたNsとする。
励起面nと励起面(n+1)で挟まれた領域nに注目し、励起面nから流出した血液の信号が励起面(n+1)に到達するまでの時間Mnを同定する。具体的に時間Mnの同定は、例えば励起面nと同側に位置し励起面(n+1)と隣り合う画素に対して信号強度に閾値を設定し、閾値以上の値となった時間を励起面nから流出した血液が励起面(n+1)に到達した時間と定義する。(図4に示した例の場合、領域1に対応するMn(M1)は時刻3であり、領域2に対応するMn(M2)は時刻4である。)本ステップにおけるMnの導出は、磁気ディスク20に記憶されている画像データを一つずつCPU1に読み出しながら行う。本ステップでは、Mnの導出をすべての領域nについて計算する。
各領域における血流を描出して動画像を生成する際に用いられる基準時刻からの経過時間に関するカウンタをmとする。ただし、カウンタmの初期値を1とし、領域nを描出している際のカウンタmの最大値をMnとする。
(ステップ407)
基準時刻から時間m経過後の画像より、励起面nと励起面(n+1)で挟まれた領域nについて血管像を描出する。本ステップにおける血管像の描出は、磁気ディスク20より画像データをCPU1へ読み出して行い、描出された血管像のデータは、磁気ディスク20に一時記憶される。
(ステップ407)で抽出した血管像と時相Lの動画像とを合成して、時相L+1における動画像とする。その際、(ステップ407)で抽出した血管像と、時相Lにおける領域1〜領域n-1(n=2の場合は領域1のみ)における画像データを合成するようにする。ただし(ステップ407)において領域1における血管像を抽出した場合には、抽出したものをそのまま時相L+1の画像とする。本ステップにおける動画像の合成処理は、磁気ディスク20に記憶されている(ステップ407)で描出した血管像と時相Lの血管像とがCPU1に読み出されて行われ、合成された結果も磁気ディスク20に記憶される。
動画像の時相に関するカウンタLをインクリメントする。
(ステップ410)
(ステップ407)において、血管像の抽出の対象とする画像の基準時刻から経過時間のパラメータmを、その領域nにおけるmの上限値Mnと比較する。mがMnと同じでなければ、ステップ411へ、mがMnと同じであれば、ステップ412へ移動する。
(ステップ411)
カウンタmを1つインクリメントして、ステップ47へ移動する。
領域の番号に関するパラメータnを(ステップ403)で求めたNsと比較する。nがNsと同じでなければ、ステップ413へ、nがNsと同じであれば、終了する。
(ステップ413)
カウンタnをインクリメントして、ステップ405へ移動する。
最終的に合成された血管像の動画像は、例えば、ディスプレイ18に表示されるとともに、磁気ディスク20に記憶される。
先ず、図11(a)は本実施例において各バーストRFパルス201-1から201-3の印加を行った後、基準時刻から各経過時間後に生成される画像によって、血液が励起面から次第に下流へ流出する様子を示したものである。図11(a)によれば、最初にバーストRFパルスを印加した直後の基準時刻における画像では、励起面から流れた画像がほとんど描出されていないが、時刻1、時刻2、時刻3と時間が経過するに従って、描出される血液の領域が下流まで拡がっていることがわかる。図10における励起面1001-1と1001-3を励起するバーストRFパルス201-1及び201-3印加後の画像(各時間において励起1で示されたもの)では領域1及び領域3における血管像が描出される。図10における励起面1001-2と1001-4を励起するバーストRFパルス201-2印加後の画像(各時間において励起2で示されたもの)では領域2及び領域4における血管像が描出される。そこで、本実施例では図4におけるステップ401とステップ402の間にステップ401aが挿入される。そして、ステップ401aにより同じ時刻に相当する画像が互いに加算される。そして、これにより図3(b)と同様な画像を得て、ステップ402以降の手順により図3(c)のように合成すれば良い。
このような撮影シーケンスを用いることにより、MRI装置に対して常に同じ位置の励起面を励起できる。
また、本実施例では画像合成の方法としては、実施例6の図14で示されたような方法を採用して、励起した位置の被検体に対する相対的位置を加味した画像合成処理を行うようにすれば良い。
また、上記実施例では、励起面の枚数は、実施例1、2、6、7で4枚、実施例8、9で3枚であったが、実施例1、2、6、7のような場合のような場合で3枚以下、5枚以上でも良いし、実施例8、9のような場合において2枚や4枚以上でも良い。
また、実施例7で示した励起面を複数個のグループに分割して撮像する方法は、実施例8及び9のように被検体を移動させながら撮像する方法と組み合わせても良い。
また、上記実施例における画像取得工程と画像合成工程の組み合わせは、上述したものに限られず他の組み合わせでも良い。
また、複数個の各励起面は平行でなくても良く、少し互いに向きが傾いていても良い。
また、複数個の励起面の励起は同時でなくても良く、上流から順次励起するようにしても良い。
また、血管像を描出する際見やすいように、励起面を消去した画像あるいは動画像を生成して記憶し、表示できるようにしても良い。
Claims (20)
- (1)被検体の所望の領域内の原子核を励起して核磁気共鳴を起こす工程と、
(2)前記血液により発生する核磁気共鳴信号を検出する工程と、
(3)前記検出した核磁気共鳴信号より、前記被検体の血管像を描出する工程
を備えた磁気共鳴イメージング方法において、
前記工程(1)により励起される所望の領域は、所望の間隔で配置された複数個の領域であることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。 - 前記複数個の領域は2つ以上のグループに分けられ、
前記工程(1)において各グループを励起しながら、前記工程(2)において核磁気共鳴信号を検出する処理を、各グループで1回ずつ行いながら、元のグループに戻り、前記核磁気共鳴信号を検出することを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 前記複数個の領域は2つ以上のグループに分けられ、
前記工程(1)において各グループ励起しながら、前記工程(2)において核磁気共鳴信号を検出する処理を各グループについて複数回行うことを、それぞれのグループで順番に行うことを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 前記工程(1)では、sinc関数状に振幅変調された複数個の単位高周波磁場パルスを所定の時間間隔を空けて構成されたバースト状の高周波磁場であるバーストRFパルスとスライス選択の傾斜磁場パルスを印加することにより、任意の間隔を空けられた複数個の励起領域を同時に励起することを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記工程(1)において印加されるsinc関数状に振幅変調された複数個の単位高周波磁場パルスを所定の時間間隔を空けて構成されたバースト状の高周波磁場であるバーストRFパルスとスライス選択の傾斜磁場パルスの組み合わせは2つ以上の種類から成り、各々の種類の組み合わせから成るバーストRFパルスとスライス選択の傾斜磁場パルスを交互に印加することにより、前記核磁気共鳴信号を検出することを特徴とする請求項2記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記工程(1)において印加されるsinc関数状に振幅変調された複数個の単位高周波磁場パルスを所定の時間間隔を空けて構成されたバースト状の高周波磁場であるバーストRFパルスとスライス選択の傾斜磁場パルスの組み合わせは2つ以上の種類から成り、各組み合わせにおいてバーストRFパルス及びスライス選択の傾斜磁場パルスの印加を複数回行うことを、それぞれの組み合わせで順番に行うことを特徴とする請求項3記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記工程(2)は、
(4)位相エンコード傾斜磁場パルスと前記信号読み出し傾斜磁場パルスの極性を交互に変えながら、前記核磁気共鳴現象を発生させ、核磁気共鳴信号を検出する工程
を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 前記工程(2)は、
前記工程(4)の前に、
(5)反転パルスと傾斜磁場パルスを同時に印加する工程
を含むことを特徴とする請求項7記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 前記工程(1)における前記バーストRFパルスは、所定の時間間隔で繰り返し印加され、
前記工程(2)では、隣接する前記バーストRFパルス間で位相エンコード傾斜磁場パルス及び信号読み出し傾斜磁場パルス及びリバウンド傾斜磁場パルスがこの順序で印加されることを特徴とする請求項4〜8のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 前記工程(2)では、非選択の反転パルスが所定の時間間隔で繰り返し印加され、
隣接する反転パルス間で、位相エンコード傾斜磁場パルス及び信号読み出し傾斜磁場パルス及びリバウンド傾斜磁場パルスがこの順序で印加されることを特徴とする請求項4〜8のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 前記工程(3)は、
(6)前記検出した核磁気共鳴信号を基に、画像を再構成する工程と、
(7)前記工程(6)により得られた画像を、取得した時間的順序に従って時系列に並べる工程と、
(8)前記工程(7)により時系列に並べられた画像を基に、上流から下流へ血液が流れる様子を動画像として描出する工程を備えたことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記工程(6)は
(9)前記信号読み出し傾斜磁場が正側に印加されている時に検出した第1の核磁気共鳴信号群と、負側に印加されている時に検出した第2の核磁気共鳴信号群とをグループ分けする工程と、
(10)前記第1の核磁気共鳴信号群を基に第1の画像を再構成し、前記第2の核磁気共鳴信号群を基に第2の画像を再構成する工程と、
(11)前記第1の画像と前記第2の画像の差分を計算する工程を備えたことを特徴とする請求項11記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 前記工程(8)によって描出される動画像は、複数個の時相から成り、前記複数個の時相が一つずつ増えるに従って、描出されている血液の像は下流まで流れて出ていることを特徴とする請求項11〜12のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記工程(1)から前記工程(2)を、前記被検体を移動させながら行い、前記被検体の移動距離に合わせて前記複数個の励起領域の位置を変え、核磁気共鳴現象により発生する核磁気共鳴信号を検出することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記工程(1)から前記工程(2)を、前記被検体を動かしながら行い、
前記工程(3)では、前記工程(2)で得られた核磁気共鳴信号が前記被検体のどこから発生したかに関する位置情報を用いて、血管像を描出することを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 被検体の配置された撮影空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記撮影空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場発生手段と、前記撮影空間に配置される被検体に核磁気共鳴を起こさせるために高周波磁場を発生させる高周波磁場発生手段と、前記被検体からの核磁気共鳴信号を検出する信号受信手段と、検出した核磁気共鳴信号を用いて画像を再構成する信号処理手段と、所定のパルスシーケンスに基づいて前記傾斜磁場発生手段と前記高周波磁場発生手段と前記信号処理手段とを制御する計測制御手段と、前記画像を表示する表示手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御手段は、前記被検体内の任意の間隔で配置された複数個の励起領域を励起するように前記高周波磁場発生手段により高周波磁場を印加する制御を行う手段を備えていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 前記信号処理手段は、時間とともに前記複数個の励起領域より外部へ流れる血液の像を、時系列的に配列された複数枚の画像として画像化する手段を備えたことを特徴とする請求項16記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記時系列的に配列された複数枚の画像を基に、血行動態を動画像として描出する動画像生成手段を備えたことを特徴とする請求項17記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記信号受信手段により検出した核磁気共鳴信号を記憶する第1の記憶手段と、前記信号処理手段により再構成した画像を記憶する第2の記憶手段と、前記動画像生成手段により描出した動画像を記憶する第3の記憶手段を備えたことを特徴とする請求項18記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記表示手段には複数枚の画像及び動画像が表示され、時系列的のどの時刻の画像あるいはどの時相の動画像を選択して表示する入力手段を備えたことを特徴とする請求項16〜19のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
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