(57)【要約】【課題】  呼吸同期撮影を能率良く行うＭＲＩ装置を実現する。【解決手段】  ＭＲＩ装置は、静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を被検者に印加して磁気共鳴信号を収集する信号収集手段（１００，１３０，１４０，１５０，１６０）と、被検者の呼吸を検出する呼吸検出手段（１１０，１１２）と、磁気共鳴信号と呼吸検出信号に基づいて予め定められた呼吸位相における画像を再構成する画像再構成手段（１７０）とを有するＭＲＩ装置であって、呼吸検出信号に基づいて呼吸状態を被検者に表示する表示手段（１８２）を具備する。表示手段は被検者が視覚的に認識可能な態様で呼吸状態を表示する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を被検者に印加して磁気共鳴信号を収集する信号収集手段と、被検者の呼吸を検出する呼吸検出手段と、磁気共鳴信号と呼吸検出信号に基づいて予め定められた呼吸位相における画像を再構成する画像再構成手段とを有するＭＲＩ装置であって、
前記呼吸検出信号に基づいて呼吸状態を被検者に表示する表示手段、
を具備することを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項２】
前記表示手段は被検者が視覚的に認識可能な態様で呼吸状態を表示する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＲＩ装置。
【請求項３】
前記表示手段は目盛によって呼吸の深さを表示する、
ことを特徴とする請求項２に記載のＭＲＩ装置。
【請求項４】
前記目盛は呼吸の深さの目標を示す標識を有する、
ことを特徴とする請求項３に記載のＭＲＩ装置。
【請求項５】
前記表示手段は光点の発光位置により呼吸の深さを表示する、
ことを特徴とする請求項２に記載のＭＲＩ装置。
【請求項６】
前記発光位置は５段階である、
ことを特徴とする請求項５に記載のＭＲＩ装置。
【請求項７】
前記発光位置は３段階である、
ことを特徴とする請求項５に記載のＭＲＩ装置。
【請求項８】
前記発光位置はそれぞれ色相が異なる、
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載のＭＲＩ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に関し、とくに、静磁場、勾配磁場およびＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）磁場を被検者に印加して磁気共鳴信号を収集し、被検者の呼吸を検出し、磁気共鳴信号と呼吸検出信号に基づいて予め定められた呼吸位相における画像を再構成するＭＲＩ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置で腹部や肺野等を撮影する場合は、呼吸同期の撮影が行われる。すなわち、被検者の呼吸を検出し、予め定められた呼吸位相における磁気共鳴信号を用いて画像を再構成する。呼吸の検出には、腹部に装着したベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）等が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２７５３８０号公報（第３−４頁、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
呼吸同期の撮影を行う正しくためには、所望の呼吸位相における呼吸の深さが常に一定でなければならない。しかし、呼吸の深さは変化するものであるから、所望の呼吸位相における所望の呼吸深さ状態での磁気共鳴信号が毎回得られるとは限らない。このため、信号収集が完了するまでにかなりの時間を要する。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、呼吸同期撮影を能率良く行うＭＲＩ装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するための本発明は、静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を被検者に印加して磁気共鳴信号を収集する信号収集手段と、被検者の呼吸を検出する呼吸検出手段と、磁気共鳴信号と呼吸検出信号に基づいて予め定められた呼吸位相における画像を再構成する画像再構成手段とを有するＭＲＩ装置であって、前記呼吸検出信号に基づいて呼吸状態を被検者に表示する表示手段、を具備することを特徴とするＭＲＩ装置である。
【０００６】
前記表示手段は被検者が視覚的に認識可能な態様で呼吸状態を表示することが、伝達可能な情報量が多い点で好ましい。
前記表示手段は目盛によって呼吸の深さを表示することが、精密な表示が可能な点で好ましい。
【０００７】
前記目盛は呼吸の深さの目標を示す標識を有することが、目標が明確な点で好ましい。
前記表示手段は光点の発光位置により呼吸の深さを表示することが、表示が簡便な点で好ましい。
【０００８】
前記発光位置は５段階であることが、呼吸の深さを適切に量子化する点で好ましい。
前記発光位置は３段階であることが、呼吸の深さを簡便に量子化する点で好ましい。
前記発光位置はそれぞれ色相が異なることが、呼吸の深さの認識性が良い点で好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＭＲＩ装置が、静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を被検者に印加して磁気共鳴信号を収集する信号収集手段と、被検者の呼吸を検出する呼吸検出手段と、磁気共鳴信号と呼吸検出信号に基づいて予め定められた呼吸位相における画像を再構成する画像再構成手段とを有するＭＲＩ装置であって、前記呼吸検出信号に基づいて呼吸状態を被検者に表示する表示手段を具備するので、被検者は表示された呼吸状態に基づいて自ら呼吸状態を調整することができ、これによって呼吸同期撮影を能率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＭＲＩ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、ＭＲＩ装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００１１】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ  ｓｙｓｔｅｍ）１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。
【００１２】
マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮像の被検者１がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００１３】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね被検者１の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよい。
【００１４】
また、マグネットシステムは、水平磁場方式のものに変えて、静磁場の方向が被検者１の体軸に垂直は垂直磁場方式のものを用いるようにしてもよい。垂直磁場方式では例えば永久磁石が静磁場発生に利用される。
【００１５】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００１６】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をｘ，ｙ，ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままｘ，ｙ，ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。本装置では被検者１の体幅の方向をｘ方向とし、体厚の方向をｙ方向とし、体軸の方向をｚ方向とする。
【００１７】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄ  ｏｕｔ）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００１８】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に被検者１の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するためのＲＦ磁場を形成する。以下、ＲＦ磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）ともいう。
【００１９】
励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８によって受信される。磁気共鳴信号は、周波数ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）すなわちフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間についてのサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）信号となる。
【００２０】
位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行えば、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間についてのサンプリング信号として得られ、スライス勾配をも利用してエンコードを３軸で行えば３次元フーリエ空間についての信号として得られる。各勾配は、２次元あるいは３次元フーリエ空間における信号のサンプリング位置を決定する。以下、フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００２１】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００２２】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信させ、被検者１の体内のスピンを励起する。
【００２３】
ＲＦコイル部１０８には、また、データ（ｄａｔａ）収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｄａｔａ）として収集する。
【００２４】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０にはシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して磁気共鳴信号の収集を遂行する。以下、磁気共鳴信号の収集をスキャンともいう。
【００２５】
シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。シーケンス制御部１６０はメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはシーケンス制御部１６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）および各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。マグネットシステム１００ないしシーケンス制御部１６０からなる部分は、本発明における信号収集手段の一例である。
【００２６】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０はメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００２７】
データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００２８】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。データ処理部１７０は、本発明における画像再構成手段の一例である。
【００２９】
被検者１には呼吸センサ（ｓｅｎｓｏｒ）１１２が装着され、それを通じて呼吸検出部１１０により被検者１の呼吸が検出され、呼吸検出信号がデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、呼吸検出信号に基づいて呼吸同期の磁気共鳴撮影を行い、所定の呼吸位相における画像を再構成する。
【００３０】
呼吸センサ１１２および呼吸検出部１１０からなる部分は、本発明における呼吸検出手段の一例である。なお、呼吸検出は、磁気共鳴撮影によって得られる横隔膜像の運動に基づいて行うようにしてもよい。
【００３１】
データ処理部１７０には、表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０はグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００３２】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作することが可能である。
【００３３】
データ処理部１７０には、また、表示器１８２が接続されている。表示器１８２も例えばグラフィックディスプレー等で構成される。表示器１８２は本発明における表示手段の一例である。表示器１８２は被検者１の近傍に設けられ、データ処理部１７０から出力される呼吸状態像を表示する。呼吸状態表示については後にあらためて説明する。
【００３４】
図２に、スキャン用のパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスはグラディエントエコー（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｅｃｈｏ）法によるパルスシーケンスである。
【００３５】
同図において、（１）はＲＦ励起のシーケンスを示す。（２）−（４）はいずれも勾配磁場のシーケンスを示す。（５）は磁気共鳴信号のシーケンスを示す。勾配磁場のシーケンスのうち、（２）はスライス勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）は位相エンコード勾配勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。以下同様である。
【００３６】
先ず、α°パルスによるスピン励起が行われる。α°励起はスライス勾配Ｓｌｉｃｅの下での選択励起である。α°励起後に、周波数エンコード勾配Ｒｅａｄおよび位相エンコード勾配Ｐｈａｓｅが所定のシーケンスで印加され、磁気共鳴信号すなわちエコーが読み出される。
【００３７】
このようなパルスシーケンスが、繰り返し時間ＴＲで所定回数繰り返され、そのつど、エコーが読み出される。繰り返しのたびにエコーの位相エンコードが変更され、所定回数の繰り返しによって、２次元ｋスペース全体についてのエコー信号収集が行われる。なお、スライス方向にも位相エンコードを行うときは、３次元ｋスペースについてのエコー信号収集が行われる。２次元ｋスペースのエコーデータを２次元逆フーリエ変換することにより２Ｄ画像が再構成される。３次元ｋスペースのエコーデータを３次元逆フーリエ変換することにより３Ｄ画像が再構成される。
【００３８】
図３に、表示器１８２に表示される呼吸状態像の一例を示す。同図に示すように、呼吸状態像は、呼吸に伴う体動の波形として示される。このように、被検者が視覚的に認識可能な態様で呼吸状態を表示するので、伝達可能な情報量を多くすることができる。
【００３９】
波形の上昇過程は吸気であり頂上が吸気から呼気への折返し点である。波形の下降過程は呼気であり谷底が呼気から吸気への折返し点である。呼吸状態像に関して、呼気から吸気への折返し点の目標範囲が２本の平行線によって設定されている。この範囲は呼吸の深さの目標範囲となる。
【００４０】
このような呼吸状態像を表示器１８２に表示して被検者１に見せ、呼気から吸気への折返し点が目標範囲に入るように被検者自身に呼吸を調節させる。これによって、呼吸の深さを常に一定にすることができる。このため、毎回の呼吸における最大呼気時の磁気共鳴信号を全て画像再構成に用いることが可能になる。すなわち、能率のよい呼吸同期撮影を行うことができる。
【００４１】
呼吸状態表示はこのような画像に限らず、例えば、図４ないし図６に示すような画像としてもよい。図４は、計器を模擬した画像であって、目盛４０１に沿って移動する指針４０２によって呼吸状態を示す。目盛の所定の位置に帯状の標識４０３が設けられ、最大呼気状態の目標範囲とされる。
【００４２】
このような呼吸状態像を表示器１８２を通じて被検者１に見せて被検者自身に呼吸を調節させることにより、呼吸の深さを常に一定にすることができる。なお、計器を模擬した画像の変わりに実際の計器を用いるようにしてもよい。計器の目盛によって呼吸の深さを表示するので精密な表示が可能となる。また、目盛は呼吸の深さの目標を示す標識を有するので目標が明確になる。
【００４３】
図５は、縦一列に並んだ５つの光点５０１−５０５を模擬した画像であって、１つだけ発光する光点の位置によって呼吸状態を示す。ここで、光点５０５が発光する状態が呼吸の深さの目標とされる。光点５０１−５０５はそれぞれ発光色を異ならせることにより、段階の識別を容易にすることができる。光点の発光位置により呼吸の深さを表示するので表示が簡便になる。また、発光位置が５段階なので、呼吸の深さを適切に量子化することができる。
【００４４】
このような呼吸状態像を表示器１８２を通じて被検者１に見せて被検者自身に呼吸を調節させることにより、呼吸の深さを常に一定にすることができる。なお、光点を模擬した画像の変わりに実際の発光器を用いるようにしてもよい。
【００４５】
図６は、縦一列に並んだ３つの光点６０１−６０３を模擬した画像であって、１つだけ発光する光点の位置によって呼吸状態を示す。ここで、光点６０３が発光する状態が呼吸の深さの目標とされる。光点６０１−６０３はそれぞれ発光色を異ならせることにより、段階の識別を容易にすることができる。発光位置が３段階なので、呼吸の深さを簡便に量子化することができる。
【００４６】
このような呼吸状態像を表示器１８２を通じて被検者１に見せて被検者自身に呼吸を調節させることにより、呼吸の深さを常に一定にすることができる。なお、光点を模擬した画像の変わりに実際の発光器を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の一例のＭＲＩ装置のブロック図である。
【図２】パルスシーケンスの一例を示す図である。
【図３】呼吸状態表示の一例を示す図である。
【図４】呼吸状態表示の一例を示す図である。
【図５】呼吸状態表示の一例を示す図である。
【図６】呼吸状態表示の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  被検者
１００  マグネットシステム
１０２  主磁場コイル部
１０６  勾配コイル部
１０８  ＲＦコイル部
１１０  呼吸検出部
１１２  呼吸センサ
１３０  勾配駆動部
１６０  ＲＦ駆動部
１６０  データ収集部
１６０  シーケンス制御部
１７０  データ処理部
１８０  表示部
１８２  表示器
１９０  操作部
５００  クレードル
【図１】
2006158762.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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