(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体が置かれる空間に静磁場を発生する静磁場発生手段と、核磁気共鳴により前記被検体を撮像する撮像手段と、前記被検体を載せて前記空間中を移動する移動手段と、前記撮像手段および移動手段を制御する制御手段と、操作者の指示の受け付けおよび画像表示を行う入出力手段とを備え、前記被検体の撮像対象血管を含む領域について３次元血流撮像を行う磁気共鳴イメージング装置において、
前記制御手段は、前記撮像対象血管を含む領域に対し、前記血管の上流側にある領域をモニター領域として２次元透視撮像を行い、前記入出力手段を介した操作者の指示により、前記２次元透視撮像を停止するとともに、前記撮像対象血管を含む領域を静磁場空間の中心に移動し、前記３次元血流撮像を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記入出力手段は、自動音声発生手段を含み、
前記制御手段は、前記撮像対象血管を含む領域の移動に際し、前記自動音声発生手段を介して、前記３次元血流撮像に必要な指示を発生することを特徴とする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、核磁気共鳴(以下、ＮＭＲと略記する)現象を利用して被検体の所望部位の断層画像を得る磁気共鳴イメージング装置に関し、特に呼吸動のある胸腹部領域において、造影剤を用いて血管系を高信号に描出することが可能な磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置を用いた血流撮像（ＭＲＡ）には、造影剤を使用しない方法と造影剤を使用する方法（造影ＭＲＡ）がある。造影ＭＲＡは、Ｔ１短縮型の造影剤を用い、血管の周囲組織とのＴ１の差を利用して血流を高コントラストで描出する。造影ＭＲＡでは、通常、造影剤を被検体の上腕静脈から注入し、造影剤が撮像対象とする血管に造影剤が達してから撮像を開始する。造影ＭＲＡにおいて良好な画像を得るためには、被検体の上腕静脈から注入された造影剤を的確に捉え、撮像対象とする血管に造影剤が充填する非常に短い時間を撮像することが非常に重要となる。
【０００３】
また一般に胸腹部等の呼吸動のある領域の撮像では、患者に息を止めさせて撮像を行う場合がある。造影ＭＲＡを息止め撮像で行う場合は、上述した撮像のタイミングに加え、息止めの指示を与えるタイミングが重要である。
造影ＭＲＡにおいて撮像タイミングを決定する方法として、（１）本撮像前に少量の造影剤を注入することで造影剤の到達時間を予め計測するテストインジェクション法と、（２）２次元撮像透視下において目的血管への造影剤の到達をモニタリングし、造影剤の到達とともに、本計測を迅速に開始するフルオロスコピックトリガー法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−４１４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
テストインジェクション法は、特別な装置を必要とせず、患者個人毎の検査部位への造影剤到達時間を予め知ることができるため、汎用的な手法である。また予め造影剤の到達がわかっているため、本撮像時の息止め指示も可能である。しかしながら、本手法は、本撮像前の操作者の手技が増え、検査が煩雑となるという欠点がある。
【０００５】
一方、フルオロスコピックトリガー法は、前者の欠点を克服しているが、事前に造影剤の到達時間がわからないため、胸腹部等の呼吸動のある領域、即ち息止めが必須な領域では、息止め指示を行うことが困難となる。そのため、胸腹部領域の撮像では、撮像タイミングが適切であっても、呼吸動によるアーチファクトが生じ、胸腹部の細血管である肺動脈及び腎動脈の描出能が低下する問題があった。
【０００６】
また図１１に示すように、目的とする血管に造影剤が到達した時点で息止め指示をしたのでは、逆に適切な撮像タイミングを逃し、目的血管における信号強度が低下し始めてから撮像を行うこととなり、血管全体のコントラストの低下をもたらしてしまう。
そこで本発明は、適切なタイミングで本撮像を開始することができ、且つ本撮像時に合わせて確実に息止め等の指示に発することが可能なＭＲＩ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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、造影剤の到達を透視する領域（モニター領域）を、本撮像を行う領域（本撮像領域）とは別に設定して、モニター領域の透視画像から本撮像領域の撮像を開始するタイミングを決定する。また本発明では、モニター領域から本撮像領域への被検体（移動手段）の移動時間を利用して、自動音声発生による本撮像での息止め指示を行い、被検者が撮像の開始と合わせて息止めを行うことができるようにしたものである。
【０００８】
すなわち本発明のＭＲＩ装置は、被検体が置かれる空間に静磁場を発生する静磁場発生手段と、核磁気共鳴により前記被検体を撮像する撮像手段と、前記被検体を載せて前記空間中を移動する移動手段と、前記撮像手段および移動手段を制御する制御手段と、操作者の指示の受け付け、画像表示および音声発生を行う入出力手段とを備え、前記制御手段は、前記移動手段の移動方向について、被検体の異なる複数の領域に対し撮像を行うように前記移動手段および撮像手段を制御するとともに、第１の領域の撮像終了から第２の領域の撮像開始までに、前記入出力手段を介して第２の領域の撮像に必要な指示を前記被検体または操作者に報知することを特徴とする。
【０００９】
また本発明のＭＲＩ装置において、例えば、第２の領域の撮像に必要な指示は、被検体に対する息止め指示である。
また本発明のＭＲＩ装置において、例えば、第１の領域の撮像は、造影剤を用いた２次元透視撮像であり、第２の領域の撮像は血管撮像である。この場合、第１の領域は、第２の領域に対し、撮像対象血管の上流側とすることができる。
また本発明のＭＲＩ装置において、例えば、第１の領域の撮像および第２の領域の撮像は、同一の撮像方法による撮像である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＭＲＩ装置では、第１の領域の撮像の後、移動手段により被検体が移動する時間を利用して、第２の領域の撮像に必要な指示、例えば息止めや体動抑制などの指示を与えることができ。第２の領域の撮像において体動の影響を低減した良好な画像を得ることができる。また造影剤を用いた血管撮像において、本撮像領域とは別に造影剤の撮像領域への到達をモニターする領域を設けて透視撮像することにより、呼吸動のある胸腹部領域が撮像対象部位でも、適切な息止め指示と、適切な撮像タイミングで本計測を開始することが可能であり、目的とする血管を高画質で描出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明によるＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図、図２は撮像手段の詳細を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して被検体の断層像を得るもので、主として、被検体１が置かれる空間に静磁場を発生する静磁場発生磁石２と、撮像手段として傾斜磁場発生系３、送信系５、受信系６および信号処理系７と、被検体１を寝かせて静磁場空間中で移動させるためのベッド８およびその駆動系９と、これらを制御する制御系10とを備えている。撮像手段は、制御系10に備えられたシーケンサ４により動作が制御される。制御系10には、ユーザーが指令を入力するためのマウス、キーボード等の入力装置11、ＧＵＩや画像を表示するための表示装置（ディスプレイ）12、およびユーザーや被検体に撮像に必要な指示を与えるための音声発生器13を備えたインターフェイス15が備えられている。
【００１２】
静磁場発生磁石２は、被検体１の周りにその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検体１の周りのある広がりをもった空間に永久磁石方式または常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。
【００１３】
磁場勾配発生系３は、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル31と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源32とから成り、シーケンサ４からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源10を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸方向の傾斜磁場Gx、Gy、Gzを被検体1に印加するようになっている。この傾斜磁場の加え方により被検体1に対するスライス面を設定し、またＮＭＲ信号に位置情報を付与することができる。
【００１４】
シーケンサ４は、被検体１の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加するもので、制御系（CPU）10の制御で動作し、被検体１の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を、送信系５及び磁場勾配発生系３並びに受信系６に送るようになっている。
【００１５】
送信系５は、シーケンサ４から送り出される高周波パルスにより被検体１の生体組織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磁場を照射するもので、高周波発振器51と変調器52と高周波増幅器53と送信側の高周波コイル54とから成り、高周波発振器51から出力された高周波パルスをシーケンサ４の命令にしたがって変調器52で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器53で増幅した後に被検体１に近接して配置された高周波コイル54に供給することにより、電磁波が被検体１に照射されるようになっている。
【００１６】
受信系６は、被検体１の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出するもので、受信側の高周波コイル61と増幅器62と直交位相検波器63と、A/D変換器64とから成る。送信側の高周波コイル54から照射された電磁波による被検体１の応答の電磁波(NMR信号)は被検体1に近接して配置された高周波コイル61で検出され、増幅器62及び直交位相検波器63を介してA/D変換器64に入力されディジタル量に変換される。この際、シーケンサ４からの命令によるタイミングで直交位相検波器63によりサンプリングされた二系列の収集データとされ、その信号が信号処理系７に送られるようになっている。
【００１７】
信号処理系７は、CPU71と、磁気ディスク72及び磁気テープ73等の記録装置とから成り、CPU71でフーリエ変換、補正係数計算、像再構成等の処理を行い、任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演算を行って得られた分布を画像化してディスプレイ12に断層像として表示するようになっている。
【００１８】
送信側及び受信側の高周波コイル54、61と傾斜磁場コイル31は、静磁場発生磁石２の静磁場空間内に設置されている。これらコイルを、撮像方法によって予め決められた撮像シーケンス（パルスシーケンスという）に従い駆動し、静磁場空間に置かれた被検体の撮像を行う。パルスシーケンスとしては、血管撮像の場合、例えば図３および図４に示すような繰り返し時間TRが短いグラーディエントエコー系パルスシーケンスなどが含まれている。これらのパルスシーケンスは、プログラムとして、CPU8内に組込まれている。なお図３、図４中、301は高周波磁場パルス、302はスライス選択傾斜磁場パルス、303および306は位相エンコード傾斜磁場パルス、304および307は読み出し傾斜磁場パルス、305はエコー信号、308および309はスライスエンコード傾斜磁場パルスを示す。
【００１９】
ベッド８に載せられた被検体１はベッド８を駆動することにより静磁場空間中を移動することができ、これにより被検体１の所望の領域を撮像することができる。
【００２０】
次に、上記ＭＲＩ装置の動作を、造影剤を用いた血管撮像の場合を例として説明する。本実施の形態では、図３に示すような２次元グラーディエントエコーシーケンスが、造影剤の到達をモニターするために実行され、図４に示すような３次元グラーディエントエコーシーケンスが、検査対象となる血管領域の撮像（本計測）に用いられる。図５に、動作の手順を示す。
【００２１】
まず被検体１をベッド８に載せて、検査対象となる血管領域の上流部位を静磁場空間の磁場中心に配置する（Step1）。本実施の形態では、図６（ａ）に示すように、本撮像領域604は被検体602の腹部であり、それに隣接する領域（ここでは胸部）603が、静磁場発生磁石２が発生する静磁場空間内に配置される。この場合、撮像領域のＦＯＶのベッド移動方向の大きさがＸ0であるとすると、本撮像領域604が磁場中心にあるときのベッド位置に対し、血流の上流側にＸ0だけずらした位置に被検体602を配置する。次いで透視撮像を開始するとともに被検体に造影剤を注入し、胸部603への造影剤の到達をモニターする（Step2）。すなわち胸部603を造影剤到達のモニター領域とする。
【００２２】
透視撮像では、図３に示すような２次元計測を繰り返し、１枚の画像分の信号が得られる毎に画像を再構成し、表示する。この際、一部の信号を時系列的に作成される画像間で共有する手法（キーホール法等）を採用し、時間分解能を高めてもよい。具体的には約１枚／１秒のフレームレートで時系列画像が表示される。
【００２３】
図７に透視撮像によってモニターされる各領域への造影剤到達の様子と、ベッド移動および本撮像開始のタイミングを示す。図中、符号701は、造影剤の到達をモニターする領域Ｂ（モニター領域：図５の胸部603）における計測画像の時系列画像例を示し、符号702は、本撮像領域（図５の腹部604）の造影剤の充填状況を推定で表したものである。また、符号703は、モニター領域の血管内の造影剤濃度の時間変化(造影剤による信号強度変化)、符号704は、本撮像領域の血管内の造影剤濃度の時間変化を示している。
【００２４】
図７に示したように、透視撮像により、701に示すように、領域603に造影剤が到達し徐々に充填していく様子が画像として表示される。操作者は、ディスプレイに表示される領域603の画像を見て、領域603に造影剤が到達したことを確認できる。操作者はディスプレイの画面を見て、適切な時期にベッド移動の指令を入出力装置から入力する705（Step3）。指令の入力は、例えば、ディスプレイに造影剤到達確認ボタン或いは次のステーションへのベッド移動ボタンなどのＧＵＩを表示させて、これを操作者が操作することにより行われる。
操作者がベッドの移動の指令を入力する代わりに、例えば信号強度703のピークを検出して自動的にベッドの移動を開始することも可能である。
【００２５】
操作者からの入力或いは自動でベッド移動の指令があると、制御系10は２次元計測を終了し、ベッド駆動系９を介してベッド８の移動を開始するとともに、自動発声器を駆動し、被検体に息止めの指示を発声する（Step4、Step5）。例えば「本計測を開始しますので、息を止めてください」などの音声による指示が発せられる。通常、患者に息止めの指示を与えられてから実際に息を止めるまでには数秒かかるので、この間にベッドを必要量移動させて、図６（ｂ）に示すように、本撮像領域604を磁場中心に配置する（Step6）。上述したようにモニター領域603が本撮像領域604に重なることなく隣接している場合には、ベッドの移動量は移動方向のＦＯＶの大きさＸと同じである。従って予め本撮像のベッド位置を設定しておくことにより、Step4のベッド移動量は自動的に決まり、本撮像領域604が磁場中心に配置された位置でベッド移動が終了する。或いは操作者が被検体の位置を確認しながら、ベッド移動および終了の指示を入力するようにしてもよい。
【００２６】
自動或いは手動によりベッドが停止したならば、本撮像を開始する（Step7）。本撮像では、図４に示す３次元計測を繰り返し、領域604の３次元データを取得する。図７のグラフ704に示すように、ベッド移動の間に造影剤は本撮像領域に移動し、本撮像が開始する時点707では信号強度が高くなっており、高コントラストの信号が得られる。最後に計測された３次元データセットを再構成して、投影処理を施し、２次元の血管画像を得る。この血管画像は、息止め撮像により動きの影響を無視できるので、必要に応じ造影剤注入前に計測された三次元画像との差分処理を行った上で投影像を作成し表示することもできる。これにより、血管以外の組織の信号強度を抑制し、血管のコントラストを向上することもできる。
【００２７】
図８に本実施の形態を実行するのに好適なＧＵＩの一例を示す。図８に示す例では、透視撮像の位置決めのためのＧＵＩ（透視用位置決め部）811および結果画像（透視画像）812を表示する表示部810と、本撮像の位置決めのためのＧＵＩ820と、撮像に必要な指令を送るための操作ボタン等830とが表示画面に表示される。透視用位置決め部811には、予めステーション毎に低空間分解能で取得したスキャノグラムなどの被検体画像が表示される。表示画面をスクロール或いは順次切り換えることにより、各ステーションの画像が順次表示され、所望の領域を選択できるようになっている。本撮像用位置決め部821も同様にスキャノグラムなどの被検体画像が表示され、撮像目的部位が含まれるステーションを選択することができる。選択されたステーションの画像には、本撮像の断面（スラブ）選択用の枠が重畳表示される。この枠を移動することにより本撮像断面が決定される。図示する例では、ＣＯＲ、ＴＲＳ及びＳＡＧの各断面について、選択された領域のＦＯＶが枠で表示されている。
【００２８】
また操作ボタン830には、透視撮像開始ボタン831、本撮像開始ボタン832、撮像中断ボタン833などがあり、これらボタンを操作して透視撮像および本撮像の開始ならびに中断の指令を制御系10に送ることができる。なお、本撮像開始ボタン832は、本実施の形態では透視撮像領域から本撮像領域へのベッド移動開始および自動発声器の駆動のトリガーでもある。
【００２９】
以上、説明したように本実施の形態によれば、造影剤を用いた血管撮像において、本撮像領域の上流側にモニター領域を設け、このモニター領域の透視撮像により造影剤の到達を監視することにより、タイミングを外すことなく本撮像領域の撮像を行うことができ、これにより高コントラストの血管画像を得ることができる。また本撮像領域が、呼吸動などの体動があって息止め撮像が必要な領域である場合には、モニター領域から本撮像領域にベッドが移動する間に息止め指示を与えることができるので、本撮像の開始とほぼ同時に息止めが行われ、体動によるアーチファクトを抑制した画像を得ることができる。
【００３０】
なお本実施の形態では、モニター領域は本撮像領域に隣接する領域である場合を説明したが、撮像対象とする血管によって血流速は異なるので、対象に応じてモニター領域と本撮像領域との間隔を適宜変更することができる。例えば血流速が早い血管（抹消血管）を対象とするときには、モニター領域は本撮像領域からある程度離間した領域としてもよい。また血流の方向によって、動脈流か静脈流かによってモニター領域の位置は、適宜変更することが必要である。
【００３１】
さらに上記実施の形態では、造影剤を用いた血管撮像の場合を説明したが、本発明は血管撮像のみならず、ベッドの移動を伴う撮像、即ちベッドの移動方向について被検体の広い範囲を撮像する場合に適用することができる。
【００３２】
以下、ベッドの移動を伴う全身撮像を行うＭＲＩ装置に適用した実施の形態を説明する。本実施の形態においても、ＭＲＩ装置の構成は図１及び図２に示した装置構成と同じである。ただし本実施の形態では、ベッドを複数のステーション間で移動させて、各ステーションで撮像を行い、各ステーションの画像をつなぎ合わせて被検体の広い範囲（全身に亘る領域）の画像を得る。各ステーションの撮像は、２次元計測であっても３次元計測であってもよく、対象とする組織に応じて適切なパルスシーケンスが選択される。
【００３３】
図９および図１０に、本実施の形態によるマルチステーション撮像とその手順を示す。図示する例では頭部から足部までを５つの領域901〜905に分けてベッドを移動させて５つのステーションで撮像を行う。各ステーション間でベッドが移動する距離は３０〜５０ｃｍである。
【００３４】
まず被検体の５つの撮像領域について、息止め撮像を行う領域、体動に関する注意を喚起すべき領域（体動抑制領域）を設定する（Step1）。具体的には、胸部902及び腹部903では息止め撮像を行い、大腿部904、脚部905では足の動きを制する指示を与えてから撮像を行う。
【００３５】
次にベッドを最初のステーションに移動させる（Step2）。最初のステーションは息止め撮像や体動抑制を行う必要がないので、頭部901を磁場中心に配置した後、撮像を開始する（Step5）。頭部901の撮像が終了し、ベッドの移動開始の指令が入力されると、この指令により、ベッド８を２番目のステーションに向けて移動させるとともに自動発声器により息止めの指示を与える（Step2、Step3）。ベッドを所定量移動させた後、停止させて胸部902の撮像を開始する（Step5）。胸部902の撮像が終了し、ベッドの移動開始の指令が入力されると、この場合にも、ベッド８を３番目のステーションに向けて移動させるとともに自動発声器により息止めの指示を与える（Step2、Step3）。ベッドを所定量移動させた後、停止させて腹部903の撮像を開始する（Step5）。次に腹部903の撮像が終了し、ベッド移動開始の指令が入力されると、４番目のステーションへのベッド移動と同時に、自動発声器により、被検体に対し足の動きを抑制すべき指示を与える（Step4）。例えば「しばらくの間、足を動かさないでください」等の指示を音声で与える。大腿部904撮像後にも同様に足の動きを抑制すべき指示を与え、脚部905の撮像を行う（Step4、Step5）。
【００３６】
全領域の撮像が終了したならば、各ステーションの画像を再構成して合成し全身の画像を得る。
【００３７】
このように本実施の形態によれば、ベッドがステーション間で移動する時間を利用して次の撮像に必要な指示を自動発声器により被検体に与えるようにしたので、効率よく撮像を行うことができる。また呼吸動等の体動や足など動きやすい部位の突発的動きを抑制し、体動アーチファクトが抑制された全身画像を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
従来のフルオロスコピートリガー計測で困難な息止め指示を適切に行うことができると共に、最適な撮像タイミングで計測できるため、特に、呼吸動があり、息止めが必須な胸腹部領域では、従来に比べて、高画質な血管画像の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図、
【図２】図１のＭＲＩ装置の撮像手段の詳細を示すブロック図
【図３】本発明のＭＲＩ装置で採用するパルスシーケンスの一例を示す図
【図４】本発明のＭＲＩ装置で採用するパルスシーケンスの他の例を示す図
【図５】本発明のＭＲＩ装置の動作の一実施形態を示すフローチャート図
【図６】本発明の透視撮像と本撮像の撮像位置の関係を説明した図
【図７】本発明の透視撮像における撮像領域への造影剤の到達と本撮像のタイミングを説明した図
【図８】本発明のＭＲＩ装置のＧＵＩの一例を示す図
【図９】本発明のＭＲＩ装置の動作の他の実施形態を示すフローチャート図
【図１０】図９の実施形態における撮像領域を示す図
【図１１】従来のフルオロスコピックトリガー計測を説明する図
【符号の説明】
【００４０】
1…被検体、2…磁場発生装置、3…磁場勾配発生系、4…シーケンサ、5…送信系、6…受信系、7…信号処理系、8…ベッド、9…ベッド駆動系、10…制御系、11…入出力手段、14b…受信側の高周波コイル。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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