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技術 磁気共鳴イメージング装置

出願人 株式会社日立ヘルスケア・マニュファクチャリング
発明者 寺薗剛
出願日 1999年12月10日 (20年3ヶ月経過) 出願番号 1999-352048
公開日 2001年6月19日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2001-161659
状態 特許登録済
技術分野 マイクロ波、NMR等による材料の調査 磁気共鳴イメージング装置
主要キーワード 環境条件情報 同期計測 スキャン番号 計測パラメータ 配置方式 大きさの順 常電導磁石 順番号
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年6月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

検体磁気共鳴現象によりその内部断層像を得る磁気共鳴イメージングにおいて、同期計測撮影パラメーターがリアルタイムで変更されるシーケンスにも対応して、NMR信号の取得順とは無関係にk空間を作成して画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置を提供する。

解決手段

NMR信号に基づいて得たNMR情報と、NMR信号を発生させるための撮影パラメーターを環境条件情報として結合して保存し、環境条件情報を指定することでNMR情報を特定して所定のK空間を再構成して表示する。

概要

背景

MRI装置では、被検体静磁場中で傾斜磁場高周波(以下「RF」という)パルスとを印加して特定の部位の断面を選択して励起し、その断面の1軸方向の位置情報RFパルス位相に、又他の軸方向の位置情報をRFパルスの周波数エンコードし、得られた特定の部位の生体組織原子核からの磁気共鳴エコー信号であるNMR信号フーリエ変換によりデコードして上記の位置情報を用いて再構成することにより、その部位の断面を表す断面画像を得るイメージングを行っている。

このような断面画像を得るには、傾斜磁場およびRFパルスをあるタイミングで発生させ変化させる、例えば高速スピンエコー・3次元計測等と呼ばれる予め定められた特有シーケンスが繰り返され、断面画像を構成する各画素を表す、傾斜磁場およびRFパルスに対応して検出したNMR信号に基づく画像情報(以下「NMR情報」という)が、定められた位相エンコード順・スライスエンコード順にk空間に配置される必要がある。

このため、画像の再構成に必要なNMR情報を、位相エンコード順・スライスエンコード順に、又は例えば特開平6−285041号公報に開示されているような、検出した信号の位相エンコード・スライスエンコードの大きさの順に、k空間に対応するメモリに配置することが行われている。

概要

被検体の磁気共鳴現象によりその内部断層像を得る磁気共鳴イメージングにおいて、同期計測撮影パラメーターがリアルタイムで変更されるシーケンスにも対応して、NMR信号の取得順とは無関係にk空間を作成して画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置を提供する。

NMR信号に基づいて得たNMR情報と、NMR信号を発生させるための撮影パラメーターを環境条件情報として結合して保存し、環境条件情報を指定することでNMR情報を特定して所定のK空間を再構成して表示する。

目的

本発明の目的は、どのようなシーケンスにおいてもNMR信号の実際の取得順とは無関係に所定のk空間に配置し、画像を再構成するMRI装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

静磁場発生手段と、傾斜磁場発生手段と、被検体組織を構成する原子核励起して磁気共鳴を生じさせる高周波パルスを発生する送信系と、磁気共鳴による被検体からのNMR信号を検出する受信系と、前記受信系で検出したNMR信号を用いて画像を再構成する信号処理系とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記検出したNMR信号に基づく画像情報と前記NMR信号を検出したときの環境条件情報を一つのデータとして保存する手段と、前記環境条件情報に基づいてk空間に配置する手段を設けた磁気共鳴イメージング装置。

技術分野

0001

本発明は、核磁気共鳴現象を用いて被検体断層像を得る磁気共鳴イメージング(以下「MRI」という)装置に関し、特にMRI装置がそれに基づいて画像を再構成するk空間への配置方式新規なものとしたMRI装置に関するものである。

背景技術

0002

MRI装置では、被検体に静磁場中で傾斜磁場高周波(以下「RF」という)パルスとを印加して特定の部位の断面を選択して励起し、その断面の1軸方向の位置情報RFパルス位相に、又他の軸方向の位置情報をRFパルスの周波数エンコードし、得られた特定の部位の生体組織原子核からの磁気共鳴エコー信号であるNMR信号フーリエ変換によりデコードして上記の位置情報を用いて再構成することにより、その部位の断面を表す断面画像を得るイメージングを行っている。

0003

このような断面画像を得るには、傾斜磁場およびRFパルスをあるタイミングで発生させ変化させる、例えば高速スピンエコー・3次元計測等と呼ばれる予め定められた特有シーケンスが繰り返され、断面画像を構成する各画素を表す、傾斜磁場およびRFパルスに対応して検出したNMR信号に基づく画像情報(以下「NMR情報」という)が、定められた位相エンコード順・スライスエンコード順にk空間に配置される必要がある。

0004

このため、画像の再構成に必要なNMR情報を、位相エンコード順・スライスエンコード順に、又は例えば特開平6−285041号公報に開示されているような、検出した信号の位相エンコード・スライスエンコードの大きさの順に、k空間に対応するメモリに配置することが行われている。

発明が解決しようとする課題

0005

上記の従来の装置でも、k空間にNMR情報を格納する順即ちk空間への配置が一意的に決定されている撮影シーケンスでは何の問題も起こらない。しかしながら、シーケンス実行中の被検体の心電波形呼吸状態等の生体情報解析しながらNMR信号を発生させたときの環境条件である撮影パラメータリアルタイムで変更される同期計測と呼ばれるシーケンスの場合、刻々変化する生体情報に依存した順でNMR信号が取得されるため、位相エンコード・スライスエンコードの順が計測毎に一意に定まらずメモリへの格納順も一意に定めることができないためにk空間に配置することができず結果として画像を再構成することが出来ないという不具合を生じていた。

0006

本発明の目的は、どのようなシーケンスにおいてもNMR信号の実際の取得順とは無関係に所定のk空間に配置し、画像を再構成するMRI装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記の課題を解決するために請求項1に記載のMRI装置は、静磁場発生手段と、傾斜磁場発生手段と、被検体の組織を構成する原子核を励起して磁気共鳴を生じさせるRFパルスを発生する送信系と、磁気共鳴による被検体からのNMR信号を検出する受信系と、前記受信系で検出したNMR信号を用いて画像を再構成する信号処理系とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記検出したNMR信号に基づく画像情報と前記NMR信号を検出したときの環境条件情報を一つのデータとして保存する手段と、前記環境条件情報に基づいてk空間に配置する手段を設けたものである。

0008

かかる構成により請求項1に記載の発明によると、MRI装置において被検体からのNMR信号に基づく画像情報と、この画像情報を得たNMR信号を検出した時の撮影パラメータ等である環境条件情報を一つの構造化NMR信号として保存するので、環境条件情報を指定することで画像情報を特定することができ、撮影パラメータがリアルタイムで変更されるシーケンスであっても、NMR信号の実際の取得順とは無関係に所定のk空間に配置し、画像を再構成することが出来る。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明に係るMRI装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明を適用するMRI装置の概略の全体構成を示すブロック図、図2は本発明のMRI装置の信号処理装置の構成図、図3は本発明のある実施形態に用いた構造化NMR信号の構成図、図4は本発明のMRI装置におけるデータのフロー図、図5は本発明のある実施形態でのk空間への配置例を示す図である。

0010

図1は、本発明を適用するMRI装置の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置は、静磁場発生手段1、傾斜磁場発生手段2、送信系3、受信系4、信号処理系5、シーケンサ6、中央処理装置7および図示しない操作部とからなっており、磁気共鳴現象を利用して被検体の断層像を表示する。

0011

静磁場発生手段1は、被検体8の周りのある広がりを持った空間に配置された永久磁石常電導磁石または超電導磁石のいずれかからなり、被検体8の周囲にその体軸方向または被検体の体軸と直行する方向に均一な静磁場を発生させる。

0012

傾斜磁場発生手段2は、X、Y、Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、これらの各々のコイル磁化させる傾斜磁場電源10とからなり、シーケンサ6からの命令に従って傾斜磁場電源10の各々のコイルを磁化させることによりX、Y、Zの3軸方向の傾斜磁場Gs、Gp、Gfを被検体8に印加する。この傾斜磁場の加え方により、被検体8の撮影断面が設定される。

0013

送信系3は、高周波発振器11、変調器12、高周波増幅器13および高周波照射コイル14とからなり、傾斜磁場発生手段2で設定された被検体8のある断面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、高周波発振器11から出力されたRFパルスを高周波増幅器13で増幅した後に、被検体8に近接して設置された高周波照射コイル14に供給して被検体8に照射する。

0014

受信系4は、高周波受信コイル15、受信回路16およびアナログディジタル(以下「A/D」という)変換器17からなり、送信系3の高周波照射コイル14から照射された電磁波による被検体8の原子核の核磁気共鳴によるNMR信号であるエコー信号を、被検体8に近接して配置された高周波受信コイル15で検出し、受信回路16を介してA/D変換器17に入力し、ディジタル信号に変換して、さらにシーケンサ6からの命令によるタイミングでサンプリングされたデータ(以下「サンプリングデータ」という)として、その信号を信号処理系5に送る。

0015

信号処理系5は、サンプリングデータに対しフーリエ変換・補正係数計算・画像再構成等の処理およびシーケンサ6の制御を行うCPU7、以下にその構成と機能を詳述する信号処理装置18、経時的な画像解析処理および指定された計測のシーケンスのプログラムやその実行の際に用いられるパラメータ等を記憶し被検体に対して行った事前の計測で得た計測パラメータや受信系4で検出したNMR信号からのサンプリングデータおよび関心領域設定に用いる画像を一時保管すると共にその関心領域を設定するためのパラメータ等を記憶するメモリ19、CPU7で再構成された画像データを記憶するデータ格納部となる磁気ディスク20・光ディスク21、およびこれらのディスクから読み出した画像データを映像化して断層像として表示するディスプレイ22とからなる。CPU7はメモリ19から指定されたシーケンスのパルス印加パターンを読み出してシーケンサ6を動作させ、受信系4で検出したNMR信号に基づく画像情報であるNMR情報を用いて画像再構成演算を行い、ディスプレイ22に断層像として表示する。

0016

シーケンサ6は、CPU7の制御で動作し被検体8を構成する原子の原子核を励起して核磁気共鳴を起こさせるRF磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し発生するためのもので、被検体8の断層像作成時の以下に詳述する環境条件情報の一部となる種々の命令を傾斜磁場発生手段2、送信系3および受信系4に送る。操作部は、トラックボールまたはマウスキーボード等からなり信号処理系5で行う処理の制御情報を入力する。

0017

この実施形態のMRI装置では、検出したNMR信号に基づく画像情報と前記画像情報を得たNMR信号を検出した時の環境条件情報を一つのデータとして保存する手段は、以下に詳述する信号処理装置18に設けられている。

0018

図2は、本発明を適用したMRI装置の信号処理装置18の構成を示すブロック図である。この信号処理装置18は、バッファメモリ23、ディジタルシグナルプロセッサ(以下「DSP」という)24及び26、本実施形態での検出したNMR信号に基づく画像情報と前記画像情報を得たNMR信号を検出した時の環境条件情報を一つのデータとして保存する手段であるバンクメモリ25、ラージメモリ27からなっている。

0019

バッファメモリ23は、A/D変換器17によりディジタル量に変換されたサンプリングデータを格納する。

0020

DSP24は内部メモリを有するタイプのものであり、バッファメモリ23に格納されたサンプリングデータをQD検波リサンプリング・フーリエ変換・補正計算し、後述する構造化NMR信号を作成して、バンクメモリ25に格納する。

0021

バンクメモリ25は本例では2面のバンクを有するタイプのもので、各面の接続先をそれぞれDSP24及びDSP26にバンク切り替えにより切り替える(以下「バンクチェンジ」という)ことが出来るようになっている。DSP24によりバンクメモリ25に格納された構造化NMR信号は、バンクチェンジによりDSP26によるアクセスが可能になる。

0022

DSP26は、バンクメモリ25に格納された構造化NMR信号の環境条件情報に基づいてk空間に配置してラージメモリ27に保存し、それに基づいて再構成処理及び補正計算を行って画像化し、メモリ19に転送する。

0023

図3には、本発明のある実施形態で用いられた構造化NMR信号の構成例が示されている。この構造化NMR信号は、以下に説明する手順で作成される。

0024

図4は、本発明を適用したMRI装置において被検体から取得されるデータのフローを示す図である。受信系4のA/D変換器17によりディジタル量に変換されたサンプリングデータが、信号処理装置18のバッファメモリ23に格納される。これに対しDSP24が、QD検波・リサンプリング・フーリエ変換・補正計算を行い、NMR情報を作成してDSP24の内部メモリに保持する。このサンプリングデータを取得した時の、シーケンスの種類・スキャン番号・位相エンコード番号・スライスエンコード番号・エコー番号心時相セグメント番号等作成された画像情報であるNMR情報を検出したときの環境条件の固有のパラメータをシーケンサ6から取得し、環境条件情報として別にDSP24の内部メモリに保持する。

0025

0026

表1には、この実施形態で使用した環境条件情報の項目一覧が示されている。予備1−9は、今後環境条件情報として使用される新規な項目のための空きスペースである。表に明記された以外にも断層画像を形成する画像情報を取得するときの撮影パラメータで、その画像情報を特定するために用いられるものであれば随意のものを環境条件情報として採用し予備1−9に割り当てて使用することが出来る。

0027

次いでDSP24は内部メモリに保持していた環境条件情報とNMR情報を、この実施形態では単に書き連ねることで一つのデータとして構造化NMR信号を作成し、バンクメモリ25に蓄積する。この蓄積は、構造化NMR信号の個数がバンクメモリ25の一方のバンクに蓄積可能な限界になった時、または信号取得が終了した時まで繰り返される。このどちらかの時点にバンクメモリ25はバンクチェンジを行い、DSP26が蓄積された構造化NMR信号にアクセス可能となる。

0028

DSP26は、アクセス可能にされた構造化NMR信号を順次取り込んで、この実施形態では環境条件情報に含まれているスライスエンコード順番号m・位相エンコード順番号nに基づいて、NMR信号の実際の取得順とは無関係に図5に示すように、ラージメモリ27上にNMR情報を並べk空間に配置する。次いでCPU7は、配置したk空間のNMR情報を再構成・補正計算して画像化し、メモリ19に転送して表示させる。画像の再構成が完了するまでこれが反復して継続される。

0029

この例では環境条件情報とNMR情報を単に書き連ねることで一つのデータとして構造化NMR信号を作成したが、ディジタル信号を組み合わせて保存する方法であれば随意の公知の技術が適用可能であり、その際にエラー抑制やエラー補正等のディジタル信号の精度向上手法等公知の信号取り扱い手法を付加して採用することができる。

発明の効果

0030

本発明は以上に説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。請求項1に記載のMRI装置によれば、検出したNMR信号に基づく画像情報と前記画像情報を得たNMR信号を検出したときの環境条件情報である撮影パラメータとを一つのデータとして保存するので、環境条件情報を指定することでNMR情報を特定することができ、環境条件情報の一部である撮影パラメータがリアルタイムで変更されるシーケンス、例えば同期計測でのROPE撮影SSFP撮影であっても、呼吸の状態や心時相に関わらず画像の再構成が可能でNMR信号の実際の取得順とは無関係に画像情報を所定のk空間に配置し、画像を再構成することが出来る。

図面の簡単な説明

0031

図1MRI装置のブロック図。
図2MRI装置の信号処理装置の構成図。
図3構造化NMR信号の構成図。
図4MRI装置におけるデータのフロー図。
図5k空間の配置例図。

--

0032

17 A/D変換器
18信号処理装置
19メモリ
23バッファメモリ
24 DSP
25バンクメモリ
26 DSP
27ラージメモリ

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