(57)【要約】      （修正有）【課題】呼吸による体動が小さい間にデータを収集することが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】ＰＧ信号のピークＰ１に同期して、吸気指示Ａおよび呼気指示Ｂを順に出力する。被検体１４は、吸気指示Ａに反応して息を吸い、呼気指示Ｂに反応して息を吐く。その後、呼気指示Ｂから２番目に現れるＰＧ信号のピークＰ２に同期して、パルスシーケンスＰＳが実行される。パルスシーケンスＰＳは、ＰＧ信号のピークＰ２から遅延時間ＴＤ１だけ遅れて実行される。したがって、データ収集シーケンスＤＡＱを、心拡張期ＤＰに実行することができだけでなく、呼吸による体動が小さい間に実行することもできる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の心拍に同期してパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記被検体の心拍に同期して、前記被検体に対して呼吸に関する指示を出力する指示出力手段を有する、磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記指示出力手段は、
前記被検体の心拍を表す生体信号の第１のトリガポイントに同期して、前記被検体に対して呼吸に関する指示を出力し、
前記パルスシーケンスは、
前記生体信号の第２のトリガポイントに同期して実行される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記指示出力手段は、吸気を促す吸気指示を出力した後、呼気を促す呼気指示を出力する、請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記指示出力手段は、
前記生体信号の第１のトリガポイントから第１の遅延時間が経過した時点で、前記吸気指示を出力する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記パルスシーケンスは、前記生体信号の第２のトリガポイントから第２の遅延時間が経過した時点で実行される、請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記パルスシーケンスは、前記生体信号の第２のトリガポイントから前記第２の遅延時間が経過した時点で送信されるＲＦパルスと、前記ＲＦパルスが送信された後に前記被検体からデータを収集するために実行されるデータ収集シーケンスとを有する、請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記パルスシーケンスは、前記ＲＦパルスと前記データ収集シーケンスとの間に、一つ以上の別のＲＦパルスを有する、請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記ＲＦパルスは、反転パルスである、請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記被検体の心拍数に基づいて、前記生体信号の前記第１の遅延時間を決定する遅延時間決定手段を有する、請求項４〜８のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記第１のトリガポイントと前記第２のトリガポイントとの間の時間間隔は、前記データ収集シーケンスが心拡張期に実行されるように設定されている、請求項６〜９のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記第１のトリガポイントは、前記第２のトリガポイントの前である、請求項１０に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記指示出力手段は、前記呼吸に関する指示を音声で出力する、請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記生体信号のトリガポイントは、前記被検体の脈波信号のピーク、又は前記被検体の心電信号のＲ波である、請求項１〜１２のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体からデータを収集する磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
胸部や腹部を撮影する場合、心拍同期と呼吸同期とを併用してパルスシーケンスを実行することがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2009-160378号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の方法では、被検体の呼吸が乱れてしまうと、呼吸による体動が小さい間にデータを収集することが難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑み、呼吸による体動が小さい間にデータを収集することが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の問題を解決する本発明の磁気共鳴イメージング装置は、
被検体の心拍に同期してパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記被検体の心拍に同期して、前記被検体に対して呼吸に関する指示を出力する指示出力手段を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、被検体の心拍に同期して、被検体に対して呼吸に関する指示を出力している。したがって、被検体の吸気のタイミングおよび呼気のタイミングを、被検体の心拍に合わせることができる。このため、被検体の呼吸による体動が小さいときに、心拍同期法でパルスシーケンスを実行することが可能となり、高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置の概略図である。
【図２】被検体１４の撮影部位を概略的に示す図である。
【図３】被検体１４を撮影するときに使用されるパルスシーケンスＰＳの一例を示す図である。
【図４】心拍同期法の説明図である。
【図５】ＭＲＩ装置１の処理フローを示す図である。
【図６】図５の処理フローが実行されているときの、呼吸波形（ａ）、ＰＧ信号（ｂ）、パルスシーケンスＰＳ（ｃ）、および呼吸に関する指示の出力タイミング（ｄ）を示す図である。
【図７】ピークＰ３に同期してパルスシーケンスＰＳを実行する例を示す図である。
【図８】ピークＰ５に同期してパルスシーケンスＰＳを実行する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を詳細に説明するが本発明は、以下の実施形態に限定されることはない。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置の概略図である。
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging））装置１は、磁場発生装置２、テーブル３、脈波センサ４、受信コイル５などを有している。
【００１１】
磁場発生装置２は、被検体１４が収容されるボア２１と、超伝導コイル２２と、勾配コイル２３と、送信コイル２４とを有している。超伝導コイル２２は静磁場Ｂ0を印加し、勾配コイル２３は勾配パルスを印加し、送信コイル２４はＲＦパルスを送信する。
【００１２】
また、磁場発生装置２には、スピーカ２５が内蔵されている。スピーカ２５は、後述する中央処理装置１１によって制御され、呼吸に関する指示を出力する。
【００１３】
テーブル３は、被検体１４を搬送するためのクレードル３１を有している。クレードル３１によって、被検体１４はボア２１に搬送される。
【００１４】
脈波センサ４は、被検体１４の脈波を検出する。
【００１５】
受信コイル５は、被検体１４の腹部１４ａに取り付けられており、腹部１４ａからの磁気共鳴信号を受信する。
【００１６】
ＭＲＩ装置１は、更に、シーケンサ６、送信器７、勾配磁場電源８、ＰＧユニット９、受信器１０、中央処理装置１１、入力装置１２、および表示装置１３を有している。
【００１７】
シーケンサ６は、中央処理装置１１の制御を受けて、ＲＦパルスの情報（中心周波数、バンド幅など）を送信器７に送り、勾配磁場の情報（勾配磁場の強度など）を勾配磁場電源８に送る。
【００１８】
送信器７は、シーケンサ６から送られた情報に基づいて、送信コイル２４を駆動する。
【００１９】
勾配磁場電源８は、シーケンサ６から送られた情報に基づいて、勾配コイル２３を駆動する。
【００２０】
ＰＧユニット９は、脈波センサ４からのＰＧ（Peripheral Gating）信号に、デジタル化処理を含む各種の処理を施し、中央処理装置１１に伝送する。
【００２１】
受信器１０は、受信コイル５で受信された磁気共鳴信号に、デジタル化処理を含む各種の処理を施し、中央処理装置１１に伝送する。
【００２２】
中央処理装置１１は、シーケンサ６および表示装置１３に必要な情報を伝送したり、受信器１０から受け取った信号に基づいて画像を再構成するなど、ＭＲＩ装置１の各種の動作を実現するように、ＭＲＩ装置１の各部の動作を総括する。また、中央処理装置１１は、ＰＧユニット９からの信号に基づいて、パルスシーケンスを実行するときの遅延時間ＴＤ１（後述する図４参照）を決定する。更に、中央処理装置１１は、スピーカ２５から呼吸に関する指示が出力されるように、スピーカ２５を制御する。中央処理装置１１は、例えばコンピュータ（computer）によって構成される。尚、中央処理装置１１とスピーカ２５とを合わせたものが、本発明の指示出力手段の一例に相当する。
【００２３】
入力装置１２は、オペレータ１５の操作に応じて、種々の命令を中央処理装置１１に入力する。表示装置１３は種々の情報を表示する。
【００２４】
上記のように構成されたＭＲＩ装置１を用いて、被検体１４を撮影する。
【００２５】
図２は、被検体１４の撮影部位を概略的に示す図、図３は、被検体１４を撮影するときに使用されるパルスシーケンスＰＳの一例を示す図である。
【００２６】
本実施形態では、被検体１４の腹部１４ａを撮影する。ＭＲＩ装置１は、心臓１４ｂからの動脈血１４ｃの流入効果を利用して、撮像領域Ｒにおける動脈血１４ｃを描出するためのパルスシーケンスＰＳを実行する。
【００２７】
パルスシーケンスＰＳは、選択反転パルスＳＩＲ（Selective
Inversion Recovery）およびデータ収集シーケンスＤＡＱを有している。
【００２８】
選択反転パルスＳＩＲは、被検体１４の撮像領域Ｒ（図２参照）の血液（動脈血および静脈血）の縦磁化を反転させるパルスである。選択反転パルスＳＩＲの反転時間ＴＩは、選択反転パルスＳＩＲによって血液の縦磁化を反転させてから、反転した血液の縦磁化がヌルポイントに到達するまでの時間に設定されている。反転時間ＴＩは、例えば１（sec）〜１．５（sec）程度の値である。反転時間ＴＩの間に、心臓１４ｂからの動脈血１４ｃが撮像領域Ｒに流入するので、反転時間ＴＩが経過した時点でデータ収集シーケンスＤＡＱを実行することによって、動脈血が強調して描出されるとともに静脈血が抑制されたＭＲ画像を得ることができる。データ収集シーケンスＤＡＱは、例えばＦＳＥ（Fast Spin Echo）や、ＳＳＦＰ（Steady State Free
Precession）である。
【００２９】
動脈血１４ｃの流入効果を利用して動脈血１４ｃを描出する場合、心臓１４ｅの心収縮期にデータを収集してしまうと、フローボイド（Flow Void）によって動脈血１４ｃを高コントラストで描出することができなくなるので、データ収集シーケンスＤＡＱはできるだけ心拡張期に実行することが望まれる。そこで、本実施形態では、心拍同期法によってパルスシーケンスＰＳを実行している。以下に、心拍同期法について説明する。
【００３０】
図４は、心拍同期法の説明図である。
図４（ａ）は、ＰＧ信号を示す図であり、図４（ｂ）は、パルスシーケンスＰＳを示す図である。
【００３１】
上記のように、データ収集シーケンスＤＡＱは、心拡張期ＤＰに実行されることが望ましい。データ収集シーケンスＤＡＱを心拡張期ＤＰに実行するためには、データ収集シーケンスＤＡＱを、ＰＧ信号のピークＰｎ＋１から遅延時間ＴＤ２だけ遅延させて実行すればよい。遅延時間ＴＤ２は固定値であり、経験的に決定することができる値である。例えば、データ収集シーケンスＤＡＱの時間長が４００ｍｓの場合、遅延時間ＴＤ２を２００ｍｓとすることができる。一般的に、ＰＧ信号のピーク間隔ＰＰintは、約１秒であるので、遅延時間ＴＤ２を２００ｍｓとしておけば、データ収集シーケンスＤＡＱを心拡張期ＤＰに実行することができる。
【００３２】
しかし、パルスシーケンスＰＳは、データ収集シーケンスＤＡＱの前に、選択反転パルスＳＩＲを有している。したがって、データ収集シーケンスＤＡＱの直前に発生するＰＧ信号のピークＰｎ＋１をトリガポイントとすることはできず、データ収集シーケンスＤＡＱの直前に発生するＰＧ信号のピークＰｎをトリガポイントにしなければならない。このため、データ収集シーケンスＤＡＱを心拡張期ＤＰに実行するには、データ収集シーケンスＤＡＱがＰＧ信号のピークＰｎ＋１から遅延時間ＴＤ２だけ遅れて実行されるように、パルスシーケンスＰＳの遅延時間ＴＤ１を決定する必要がある。以下に、パルスシーケンスＰＳの遅延時間ＴＤ１の決定方法について説明する。
【００３３】
図４から、遅延時間ＴＤ１、反転時間ＴＩ、ピーク間隔ＰＰint、および遅延時間ＴＤ２の間には、以下の関係式が成り立つ。
ＴＤ１＝ＰＰint＋ＴＤ２−ＴＩ  ・・・（１）
【００３４】
また、ピーク間隔ＰＰintは、心拍数ＨＲを用いて、以下の式で表される。
ＰＰint＝６０／ＨＲ  ・・・（２）
【００３５】
したがって、式（２）を式（１）に代入すると、以下の式が得られる。
ＴＤ１＝（６０／ＨＲ）＋ＴＤ２−ＴＩ  ・・・（３）
【００３６】
式（３）において、反転時間ＴＩは、パルスシーケンスＰＳによって決まる固定値であり、心拍数ＨＲは、ＰＧ信号から求められる値である。また、遅延時間ＴＤ２は、上記のように、経験的に予め決定される値である。したがって、式（３）を用いて、遅延時間ＴＤ１を決定することができる。中央処理装置１１は、ＰＧ信号に基づいて心拍数ＨＲを算出し、算出した心拍数ＨＲを式（３）に代入することにより、遅延時間ＴＤ１を算出する。したがって、撮影中に、被検体１４の心拍数ＨＲが変動しても、変動した心拍数ＨＲに適した遅延時間ＴＤ１を算出することができる。
【００３７】
尚、心拍数ＨＲの値によっては、データ収集シーケンスＤＡＱが心拡張期ＤＰからずれてしまうことがある。しかし、心拍数ＨＲが極端に小さくなったり、大きくなったりしない限りは、式（３）に従って遅延時間ＴＤ１を決定することによって、データ収集シーケンスＤＡＱを、心拡張期ＤＰの間に実行することができる。
【００３８】
ただし、データ収集シーケンスＤＡＱを心拡張期ＤＰに実行することができたとしても、呼吸による体動が大きい間にデータ収集シーケンスＤＡＱが実行されてしまうと、体動アーチファクトを抑制することができず、高品質なＭＲ画像を得ることができない。したがって、本実施形態では、心拍同期と、呼吸同期とを併用して被検体１４を撮影している。以下に、本実施形態において、被検体１４を撮影するときの処理フローについて説明する。
【００３９】
以下に、パルスシーケンスＰＳを実行するためのＭＲＩ装置１の処理フローについて、図５および図６を参照しながら説明する。
【００４０】
図５は、ＭＲＩ装置１の処理フローを示す図、図６は、図５の処理フローが実行されているときの、呼吸波形（ａ）、ＰＧ信号（ｂ）、パルスシーケンスＰＳ（ｃ）、および呼吸に関する指示の出力タイミング（ｄ）を示す図である。
【００４１】
図５の処理フローの説明に当たっては、必要に応じて図６を参照しながら説明する。
【００４２】
先ず、ステップＳ１において、被検体１４の心拍数ＨＲを算出する。ここでは、時刻ｔ１における被検体１４の心拍数ＨＲを算出する（図６参照）。心拍数ＨＲを算出した後、ステップＳ２に進む。
【００４３】
ステップＳ２では、中央処理装置１１は、ＰＧ信号のピークＰ１に同期して、被検体１４に吸気を促す吸気指示Ａと、被検体１４に呼気を促す呼気指示Ｂとが出力されるように、スピーカ２５を制御する。本実施形態では、先ず、ＰＧ信号のピークＰ１から遅延時間ＴＤ３経過した時点で、スピーカ２５から吸気指示Ａ（例えば、「息を吸って」）が出力される。遅延時間ＴＤ３の値は、例えば１００ｍｓである。被検体１４は、吸気指示Ａに反応して息を吸う。また、吸気指示Ａが出力されてから所定の時間Δｔ経過後の時刻ｔ３において、呼気指示Ｂ（例えば、「吐いて」）が出力される。被検体１４は、呼気指示Ｂに反応して、息を吐く。吸気指示Ａおよび呼気指示Ｂが出力された後、ステップＳ３に進む。
【００４４】
ステップＳ３では、パルスシーケンスＰＳが実行される。本実施形態では、呼気指示Ｂの直後に現れるＰＧ信号のピークＰ４に同期して、パルスシーケンスＰＳが実行される。パルスシーケンスＰＳは、ＰＧ信号のピークＰ４から遅延時間ＴＤ１だけ遅れて実行される。遅延時間ＴＤ１は、ステップＳ１において式（５）を用いて決定された値である。したがって、データ収集シーケンスＤＡＱを心拡張期ＤＰに実行することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、パルスシーケンスＰＳを実行する前に、ＰＧ信号のピークＰ１に同期して、吸気指示Ａおよび呼気指示Ｂを順に出力している。したがって、呼気指示Ｂにより被検体１４が息を吐き始めてから一定の時間が経過した時点で、データ収集シーケンスＤＡＱが実行される。このため、被検体１４の呼吸による体動が小さい間にデータ収集シーケンスＤＡＱを実行することができる。
【００４６】
パルスシーケンスＰＳを実行した後、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、ｋ空間を埋めるために必要な全データが収集されたか否かを判断する。ここでは、全データが収集されていないと判断され、ステップＳ１に戻る。
【００４７】
ステップＳ１に戻ったら、上述した手順で、ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返し実行し、ステップＳ４において、ｋ空間を埋めるために必要なデータを全て収集したと判断されたら、フローを終了する。
【００４８】
本実施形態では、パルスシーケンスＰＳを実行する前に、ＰＧ信号のピークＰ１に同期して、吸気指示Ａおよび呼気指示Ｂを出力している。したがって、被検体１４の心拍数ＨＲが急激に変動しなければ、吸気指示Ａおよび呼気指示Ｂの出力周期Ｔout（図６（ｄ）参照）は実質的に一定と見なすことができる。被検体１４は、吸気指示Ａおよび呼気指示Ｂに反応して呼吸をするので、吸気指示Ａおよび呼気指示Ｂの出力周期Ｔoutを一定と見なすことができれば、被検体１４の呼吸周期Ｔresp（図６（ａ）参照）も一定と見なすことができる。したがって、呼気指示Ｂの直後に現れるピークＰ４に同期してパルスシーケンスＰＳを実行することによって、データ収集シーケンスＤＡＱを、被検体１４の呼吸による体動が小さい間に実行することができ、体動アーチファクトの低減されたＭＲ画像を得ることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、パルスシーケンスＰＳの遅延時間ＴＤ１は、ステップＳ１において式（５）を用いて決定された値である。したがって、データ収集シーケンスＤＡＱを心拡張期ＤＰに実行することができ、動脈血を高コントラストで描出することができる。
【００５０】
尚、本実施形態では、呼気指示Ｂの直後に現れるＰＧ信号のピークＰ４に同期して、パルスシーケンスＰＳを実行している。しかし、パルスシーケンスＰＳは、必ずしも呼気指示Ｂの直後に現れるピークＰ４に同期して実行する必要はなく、ピークＰ４以外の他のピークに同期して実行してもよい（図７および図８参照）。
【００５１】
図７および図８は、ピークＰ４以外の他のピークに同期してパルスシーケンスＰＳを実行する例を示す図である。
【００５２】
例えば、パルスシーケンスＰＳが、選択反転パルスＳＩＲの前に、別のＲＦパルスを有している場合（図７参照）、パルスシーケンスＰＳの時間長が長くなるので、ピークＰ３に同期してパルスシーケンスＰＳを実行させることが望ましい。また、パルスシーケンスＰＳが、データ収集シーケンスＤＡＱしか有していない場合（図８参照）、パルスシーケンスＰＳの時間長が短くなるので、ピークＰ５に同期してパルスシーケンスＰＳを実行させることが望ましい。このように、パルスシーケンスＰＳの種類に応じて、パルスシーケンスＰＳを実行するタイミングは、適宜変更してもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、ＰＧ信号のピークＰ１と吸気指示Ａとの間の遅延時間ＴＤ３（図６参照）は、予め決められた固定値である。しかし、遅延時間ＴＤ３は、心拍数ＨＲに応じて算出できるようにしてもよい。例えば、心拍数ＨＲが所定の値よりも大きい場合は、遅延時間ＴＤ３を短くし（例えば、５０ｍｓ）、心拍数ＨＲが所定の値よりも小さい場合は、遅延時間ＴＤ３を長くするようにしてもよい（例えば、１５０ｍｓ）。このように、心拍数ＨＲに応じて遅延時間ＴＤ３を変更することによって、被検体の心拍のリズムに合わせて呼吸指示を出力することができるので、より高品質なＭＲ画像を得ることが可能となる。
【００５４】
また、本実施形態では、呼吸に関する指示を音声で被検体１４に伝達している。しかし、呼吸に関する指示は、映像など、音声以外の別の伝達方法を使って被検体１４に伝達してもよい。
【００５５】
本実施形態では、脈波信号を用いて被検体１４の心拍数ＨＲを算出している。しかし、脈波信号の代わりに、心電信号を用いて被検体１４の心拍数ＨＲを算出してもよい。
【００５６】
本実施形態では、パルスシーケンスＰＳは、データ収集シーケンスＤＡＱの前に、選択反転パルスＳＩＲを有している。しかし、パルスシーケンスＰＳは、必要に応じて、選択反転パルスＳＩＲの代わりに、別のＲＦパルス（例えば、非選択反転パルス、フリップ角αがα≠９０°のＲＦパルス）を有していてもよい。また、パルスシーケンスＰＳは、必要に応じて、選択反転パルスＳＩＲとデータ収集シーケンスＤＡＱとの間に、一つ以上の別のＲＦパルスを有していてもよい。
【００５７】
本実施形態では、式（３）に従って、パルスシーケンスＰＳの遅延時間ＴＤ１を算出している。しかし、式（３）とは別の式に従って遅延時間ＴＤ１を決定してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  ＭＲＩ装置
２  磁場発生装置
３  テーブル
４  脈波センサ
５  受信コイル
６  シーケンサ
７  送信器
８  勾配磁場電源
９  ＰＧユニット
１０  受信器
１１  中央処理装置
１２  入力装置
１３  表示装置
１４  被検体
１５  オペレータ
２１  ボア
２２  超伝導コイル
２３  勾配コイル
２４  送信コイル
２５  スピーカ
３１  クレードル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011110328.tif 000007
【図６】
2011110328.tif 000008
【図７】
2011110328.tif 000009
【図８】
2011110328.tif 000010