(57)【要約】  本発明は、心臓を磁気共鳴撮像するための方法に関する。この方法は、患者のＥＣＧをモニタリングするステップ、Ｒ波（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）の発生を検出するステップ、患者をＲＦパルス及び磁場勾配パルスのシーケンスに曝すことにより、心周期毎の複数の位相符合化したＭＲ信号（ａ1-3、ｂ1-3、ｃ1-3、ｄ1-3、ｅ1-3）を取得するステップ、並びに前記ＭＲ信号（ａ1-3、ｂ1-3、ｃ1-3、ｄ1-3、ｅ1-3）の少なくとも一部からＭＲ画像を再構成するステップ、を有する。検査する患者の心周期が経時変化する又は不整脈により不規則となる場合、心臓の高品質なＭＲ画像の取得及び再構成を可能にする改良された心臓のＭＲＩ方法を提供するために、本発明は、患者のＥＣＧはＭＲ信号の取得中、常にモニタリングされ、ここで画像の再構成に用いられるＭＲ信号（ａ1-3、ｂ1-3、ｃ1-3、ｄ1-3、ｅ1-3）は、連続するＲ波（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）の間にある時間間隔に依存して遡及して選択されることを述べている。
2007503240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓を磁気共鳴撮像する方法であり、
Ａ）患者のＥＣＧをモニタリングし、前記ＥＣＧにおいてＲ波の発生を検出するステップ、
Ｂ）前記患者をＲＦパルス及び磁場勾配パルスのシーケンスにさらすことにより、心周期毎に複数の位相符合化したＭＲ信号を取得するステップ、及び
Ｃ）ステップＢ）において取得した前記ＭＲ信号の少なくとも一部からＭＲ画像を再構成するステップ、
を有する方法において、前記患者のＥＣＧは、ＭＲ信号を取得している間、常にモニタリングされ、ステップＣにおける画像の再構成に用いられるＭＲ信号は、連続するＲ波の間にある時間間隔に依存して遡及的に選択されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ＭＲ信号は、複数の心周期にわたり取得されることを特徴とする請求項１に記載の心臓を磁気共鳴撮像する方法。
【請求項３】
各心周期に対するＭＲ信号の前記取得は、Ｒ波を検出した後の心周期の早期心拡張段階における遅延期間の後に始まり、及び／又は次のＲ波が検出されるまで続くことを特徴とする請求項２に記載の心臓を磁気共鳴撮像する方法。
【請求項４】
前記遅延期間は、連続するＲ波の間にある平均時間間隔から決められることを特徴とする請求項３に記載の心臓を磁気共鳴撮像する方法。
【請求項５】
前記心拡張段階中に取得したＭＲ信号は、別々の遅延期間を用いて取得した一連のＭＲ信号セットから遡及的に選択されることを特徴とする請求項３に記載の心臓を磁気共鳴撮像する方法。
【請求項６】
前記遅延期間は、連続するＲ波の間にある前記間隔の実際に検出された期間に従って適合することを特徴とする請求項３に記載の心臓を磁気共鳴撮像する方法。
【請求項７】
位相符合化方式は、ステップＢ）において前記取得したＭＲ信号の前記位相符合化した値が周期的に繰り返されるように利用されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の心臓を磁気共鳴撮像する方法。
【請求項８】
前記ＲＦパルス及び磁場勾配パルスの前記シーケンスは、定常状態取得方式が利用されるように選択されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の心臓を磁気共鳴撮像する方法。
【請求項９】
前記ＲＦパルス及び磁場勾配パルスの前記シーケンスは、ｂＴＦＥ方式であることを特徴とする請求項８に記載の心臓を磁気共鳴撮像する方法。
【請求項１０】
静止且つ略均質な主磁場に置かれる患者の身体を磁気共鳴撮像する装置であり、
−前記主磁場を確立する手段、
−前記主磁場に重畳される磁場勾配を発生させる手段、
−前記身体に向けてＲＦパルスを放射する手段、
−前記磁場勾配及び前記ＲＦパルスの発生を制御する制御手段、
−前記ＲＦパルス及び磁場勾配パルスのシーケンスにより発生するＭＲ信号を受信及びサンプリングする手段、
−前記信号サンプルから画像を形成する再構成手段、並びに
−前記患者のＥＣＧをモニタリングする手段
を有する装置において、
前記制御手段は請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法に従う撮像手順の記述を備えるプログラミングを有することを特徴とする装置。
【請求項１１】
プログラムコードを備えるコンピュータプログラムにおいて、前記プログラムコードは、請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法に従う撮像手順が磁気共鳴装置において実行されることを可能にすることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心臓を磁気共鳴撮像する方法に関するものであり、この方法は、
Ａ）患者のＥＣＧをモニタリングし、このＥＣＧにおいてＲ波の発生を検出するステップ、
Ｂ）患者をＲＦパルス及び磁場勾配パルスのシーケンスにさらすことにより、心周期毎に複数の位相符合化したＭＲ信号を取得するステップ、及び
Ｃ）ステップＢ）において取得したＭＲ信号の少なくとも一部からＭＲ画像を再構成するステップ
を有する。
【０００２】
さらに、本発明は、この方法を実行するための磁気共鳴撮像装置、及び磁気共鳴撮像装置用のコンピュータプログラムにも関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）において、ＲＦ及び磁場勾配パルスからなるパルスシーケンスが対象物（患者）に与えられ、そこから情報を得て、対象物の画像を再構成するためにスキャンされる磁気共鳴信号を生成する。ＭＲＩの初期の開発から、ＭＲＩの臨床に関連する分野の数が非常に増大している。ＭＲＩは身体の殆ど全ての部位に利用されることができ、人間の身体の多数の重要な機能に関する情報を得るのに用いられる。ＭＲＩスキャン中に利用されるパルスシーケンスは、再構成画像の特徴、例えば対象物の位置及び方位、大きさ、解像度、信号対ノイズ比、コントラスト、動きに対する感度等を完全に決める。ＭＲＩ装置の操作者は、適切なシーケンスを選択しなければならず、そのパラメタを夫々のアプリケーション用に調節及び最適化しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、心臓を磁気共鳴撮像する方法は、幾つかの理由により限られた臨床的な価値にあった。これは、特に、心臓が撮像平面に移動及び撮像平面から移動している状態の空間に、この撮像平面が設定される場合、動いている対象物としての心臓が特に撮像するのに難しいからである。検査する患者の呼吸が心臓及び検査する患者の身体の他の周囲内部構造体の周期的な運動を引き起こすので、心臓のＭＲ撮像は特に難しい。撮像条件は、呼吸運動に加えられる心臓の鼓動運動によりさらに複雑となる。両方の運動（心臓の運動及び呼吸の運動）は、ＭＲ信号を取得する比較的長い期間中に起こり、結果生じる画像に好ましくないアーチファクトを生じさせる。画像品質は例えば動きによるぼけ(blurring)のせいで低下する。
【０００５】
心臓の鼓動運動は、心収縮中は速く、心臓が十分膨らんでいる心拡張中は比較的動きの無いことが知られている。これにより、心拡張中に取得したＭＲ信号から再構成されるＭＲ画像が最も鮮明な心臓の画像を提供する。次に、呼吸運動は、単にＭＲ信号を取得する間、検査する患者に息を止めてもらうように頼むか、又は穏やかな呼吸期間中にＭＲ信号を取得するかによって除去されることができる。
【０００６】
例えば米国特許公開公報US2002/0077538 A1に記載されるような心臓をＭＲ撮像する既知の方法によれば、検査する患者のＥＣＧは、ＭＲ信号の取得を心周期と同期させるために、モニタリングされる。ＥＣＧ信号は、患者の心臓の電気活動を反映している反復型のパターンである。各心周期は、心収縮期間中にＥＣＧ信号にあるいわゆるＲ波（最も高い振幅のピーク）で始まり、殆ど如何なる電気活動も無い心拡張期間で終了する。述べられた公報において、実際に画像を取得する前に患者の心拍をモニタリングし、連続するＲ波の間にある時間間隔を決めるように提案されている。心拍のモニタリングから得られたこの時間間隔は、連続するＲ波の間の将来的な間隔を予見的に推定するのに用いられる。ＭＲ信号の取得は、画像データが比較的動きの無い心拡張期間中に得られるように、それに応じて稼動することができる。
【０００７】
上述したようなＭＲ信号の取得のプロスペクティブ・ゲーティング(prospective gating)に関する主な欠点は、患者の心周期が画像の取得中に変化する、又は患者が単に不整脈である場合、上記既知の方法が心拡張の時間を安全に決めることができないことである。例えば、画像の取得中、患者に息を止めてもらうことは、心周期に大きな変化を引き起こす。この状況では、心臓のＭＲ撮像を受けている患者は、しばしば心臓血管疾患に苦しみ、不整脈は、心臓血管疾患のある頻繁な兆候であることにも考慮しなければならない。このような場合、既知の心臓のＭＲＩ方法は動きのアーチファクトを持たない画像を製造することができない。
【０００８】
これにより、検査する患者の心周期が経時変化する又は不整脈のために不規則である場合に高品質な心臓のＭＲ撮像の取得及び再構成を可能にする改良された心臓のＭＲＩ方法の必要があることは容易に明らかである。結果として、本発明の主な目的は、上記の場合において、画像の再構成に用いられるＭＲ信号が心拡張期間中に専ら取得されることを確認する心臓のＭＲ撮像方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、上述した形式の心臓を磁気共鳴撮像する方法が開示され、ここでは、患者のＥＣＧがステップＢ）においてＭＲ信号を取得している間、常にモニタリングされ、ステップＣ）における画像の再構成に用いられるＭＲ信号は、連続するＲ波の間にある時間間隔に依存して、遡及して選択される。
【００１０】
本発明は、検査する患者の心周期の期間が経時変化する又は不整脈により不規則となる場合でさえも、高品質な心臓のＭＲ画像を確実に生成することを可能にする。これは、画像の取得中にＥＣＧを常にモニタリングすることにより達成される。ＥＣＧ信号においてＲ波を検出するのに応答して、心周期の静穏な心拡張段階中に取得したように遡及して思われるＭＲ信号が単に画像の再構成のために選択されるだけである。このようにして、画像再構成中にＭＲ信号は処理されず、この再構成により、心臓の鼓動によるぼやけ又は他の運動のアーチファクトが最終的な画像に取り込まれることは確実である。この状況では、本発明は従来知られるような心周期の期間の誤り易い予見的な推定を避けることに注意することが重要である。
【００１１】
本発明の方法によれば、複数の心周期にわたり又は少なくとも１回以上の心周期にわたりＭＲ信号を取得するのに有効である。ＲＦパルス及び磁場勾配パルスの既知の撮像シーケンスでは、１回の心周期内で所望するＭＲ画像を再構成するのに必要とされるような完全な組のＭＲ信号を取得することが大抵は不可能である。故に、提案する方法は、単一の画像の再構成に用いられる異なる位相符合化値を持つＭＲ信号が２回以上連続する心周期の心拡張中に取得されるように容易に利用されることができる。
【００１２】
心臓は、Ｒ波を発生した後の一定の遅延時間の後に比較的動きの無い心拡張段階であることが知られている。この遅延時間の値は、平均心拍への依存を規定する一般規則に従って決められることができる。故に、この遅延時間は通常、平均心拍に従って従来のプロスペクティブ・ゲーティング方法で適合する。本発明の方法では、各心周期に対するＭＲ信号の取得は、Ｒ波を検出した後の心周期の早期心拡張段階における遅延期間の後に有利に始まり、次のＲ波が検出されるまで続く。このようにして、心周期毎の取得期間の実効期間は、従来のプロスペクティブ・ゲーティング方法に比べ大幅に延長されている。これは、より短い遅延期間を用いると共に、次のＲ波を検出するまで信号の取得を継続することにより達成される。故に、個々の心周期の期間に依存する最大の撮像データが得られることができる。
【００１３】
提案する方法は、連続するＲ波の間にある時間期間中に最適な信号取得期間を選択するための異なる機会を述べている。
【００１４】
平均心拍に最適な遅延期間は、患者毎にずれている。結果的に、心拡張段階中に取得されるＭＲ信号は、本発明の方法に従って、別々の遅延期間を用いて取得された一連のＭＲ信号セットから遡及して選択されることができる。
【００１５】
代替的に、不整脈を患う患者の場合の他の改善は、連続するＲ波の間にある間隔の期間が平均心拍からずれている場合、スキャン中に検出した心拍のヒストグラムを生成し、遅延期間を適合させることにより達成されることができる。このようにして、遅延期間の値は、実際に検出した心拍に従い調節される。
【００１６】
本発明の方法によれば、位相符合化方式は、ステップＢ）において取得したＭＲ信号の移動符合化の値が周期的に繰り返されるように利用されてよい。位相符合化値の周期的な繰り返しは、最適な信号取得間隔の遡及的な選択を容易にする。これは、位相符合化値の繰り返しが、上述したように遡及して行われたＭＲ信号の実際の選択には関係なく、完全な組のＭＲ信号が画像を再構成するのに利用可能であることが確実だからである。
【００１７】
本発明の撮像技術は、個々の取得したＭＲ画像の振幅が略一定である場合、最もよく働く。故に、本発明の方法は、その技術自体は知られている、いわゆる定常状態取得方式と組み合わせて有利に用いられる。好ましくは、ＭＲ信号を取得するのに用いられるＲＦパルス及び磁場勾配パルスのシーケンスは、ｂ−ＴＦＥシーケンスでもよい。
【００１８】
静止且つ略均質な主磁場に置かれた患者の身体を磁気共鳴撮像する専用装置に本発明の方法を組み込むことは容易に可能である。このようなＭＲＩスキャナは、主磁場を確立する手段、この主磁場に重畳される磁場勾配を発生させる手段、身体に向けてＲＦパルスを放射する手段、磁場勾配及びＲＦパルスの発生を制御する制御手段、ＲＦパルス及び磁場勾配パルスのシーケンスにより発生する磁気共鳴信号を受信及びサンプリングする手段、前記信号サンプルから画像を形成する再構成手段、並びに患者のＥＣＧをモニタリングする手段を有する。本発明によれば、通常はメモリ及びプログラム制御部を備えるマイクロコンピュータである制御手段は、本発明の上述した方法に従う撮像手順の記述を備えるプログラミングを有する。
【００１９】
本発明の撮像手順を実行するのに適したコンピュータプログラムは、現在はＭＲＩスキャナを制御するための臨床的な用途である如何なる一般的なコンピュータのハードウェアにおいて有利に実施されることができる。前記コンピュータプログラムは例えばＣＤ−ＲＯＭ又はディスケットのような適当なデータ担体に設けられることができる。代替的に、インターネットサーバからユーザによってダウンロードされることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下の図面は本発明の好ましい実施例を開示している。しかしながら、これら図面は単に説明を目的とするためだけに設計され、本発明の境界を規定するものとして設計されていないと理解すべきである。
【００２１】
図１は本発明の心臓のＭＲ撮像方法を説明している。この図は、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３で示される３つのＲ波を備える患者のＥＣＧ信号を示す。個々の心周期は、連続するＲ波Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の間にある時間間隔により決められる。図１に見ることができるように、検査する患者の心周期は経時変化している。この不規則さは、例えば心臓血管疾患及び不整脈を患っている患者によるものである。本発明によれば、表されるＲＣＧ信号は、ＭＲ信号の取得中、常にモニタリングされ、Ｒ波Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、デジタル化したＥＣＧ信号を評価するコンピュータ及び適切なプログラムを用いて自動的に検出される。本発明の方法に従って取得したＭＲ信号は、文字ａ1-3、ｂ1-3、ｃ1-3、ｄ1-3及びｅ1-3で示される。これら文字ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅは、ＭＲ信号の周期的に繰り返される位相符合化値を表している。ＭＲ信号を生成するのに用いられるＲＦパルス及び磁場勾配パルスのシーケンスはこの図には示されていない。本発明の方法に従い、各心周期に対するＭＲ信号の取得は、各Ｒ波Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を検出した後の遅延期間Ｄの後に始まる。このＭＲ信号の取得は、夫々次のＲ波が検出されるまで続く。画像の再構成に用いられるＭＲ信号は、連続するＲ波Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の間にある時間間隔に依存して信号を取得した後、遡及して選択される。示される場合では、斜めにハッチングされたＭＲ信号ｄ１からｃ１、ｂ２からａ２及びｃ３からｂ３が本発明により選択される。
【００２２】
図２において、磁気共鳴撮像装置１が概略的に示されている。この装置１は、静止且つ均質な主磁場を発生させるための１組の主磁気コイル２、並びに制御可能な強度を持つ追加の磁場を重畳し、選択した方向に勾配を持つ３つの組の勾配コイル３、４及び５を有する。従来では、主磁場の方向がｚ方向、その方向に垂直な２つの方向はｘ及びｙ方向と決められる。前記勾配コイルは電源１１を介して通電される。装置１はさらに、無線周波数（ＲＦ）パルスを身体７へ放射する放射エミッタ６、例えばアンテナ又はコイルを有し、前記放射エミッタ６は、ＲＦパルスを発生及び変調するための変調器８に結合されている。ＭＲ信号を受信するための受信器も設けられ、この受信器はエミッタ６と同じでも、別々にすることも可能である。エミッタ及び受信器が図２に示されるのと物理的に同じアンテナ又はコイルである場合、送受信スイッチ９が放射されるべきパルスから受信信号を分離するように構成される。受信したＭＲ信号は復調器１０に入力される。変調器８、エミッタ６及び勾配コイル３、４及び５用の電源１１は、制御システム１２により制御され、上述したＲＦパルスのシーケンス及び対応する磁場勾配パルスのシーケンスを発生させる。この制御システムは通常、メモリ及びプログラム制御部を備えるマイクロコンピュータである。本発明の実施例に対し、この制御システムは上述した方法に従う撮像手順の記述を持つプラグラミングを有する。復調器１０は、受信したエコー信号を例えば画像表示ユニット１５に見ることができる画像に変換するためのデータ処理ユニット１４、例えばコンピュータに結合される。ＭＲ信号の取得中、患者７のＥＣＧをモニタリングするためのＥＣＧ手段が存在し、この手段は、標準的なデジタルＥＣＧ記録装置でもよく、制御システム１２に接続されている。このＥＣＧ手段は次いで、ケーブル及び適当な電極を介して患者に接続されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の撮像手順の図を示す。
【図２】図２は本発明のＭＲＩスキャナの実施例を示す。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2007503240.tif 000005
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