(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のシーケンスに基づいて、被検体の血管を含む撮像領域からのエコー信号の計測を制御する計測制御手段と、
前記エコー信号を用いて前記撮像領域の血管画像を取得する演算処理手段と、
前記血管画像を表示する表示手段と、
を備え、
前記シーケンスは、少なくとも前記撮像領域をプリサチュレーションするプリサチュレーションシーケンス部と、前記撮像領域に流入した流入血液からのエコー信号を計測する本計測シーケンス部と、を備え、
前記演算処理手段は、前記血管画像に基づいて、前記流入血液の移動量を算出し、該移動量から前記流入血液の血流情報を算出し、該血流情報に対応して前記血管画像を色づけする磁気共鳴イメージング装置であって、
前記演算処理手段は、前記血管画像から前記血管を抽出し、該抽出した血管を構成する総ｐｉｘｅｌ数と、ｐｉｘｅｌ  ｓｉｚｅから前記血流情報を算出し、該算出した血流情報に基づいて前記血管画像の色づけ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】
所定のシーケンスに基づいて、被検体の血管を含む撮像領域からのエコー信号の計測を制御する計測制御手段と、
前記エコー信号を用いて前記撮像領域の血管画像を取得する演算処理手段と、
前記血管画像を表示する表示手段と、
を備え、
前記シーケンスは、少なくとも前記撮像領域をプリサチュレーションするプリサチュレーションシーケンス部と、前記撮像領域に流入した流入血液からのエコー信号を計測する本計測シーケンス部と、を備え、
前記演算処理手段は、前記血管画像に基づいて、前記流入血液の移動量を算出し、該移動量から前記流入血液の血流情報を算出し、該血流情報に対応して前記血管画像を色づけする磁気共鳴イメージング装置であって、
前記演算処理手段は、前記血管画像毎に前記血管の血流方向の中心位置を算出して該中心位置を前記血流情報に対応して色づけする、と共に、隣接する血管画像の中心位置間の血管領域の色を補間により求めることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
所定のシーケンスに基づいて、被検体の血管を含む撮像領域からのエコー信号の計測を制御する計測制御手段と、
前記エコー信号を用いて前記撮像領域の血管画像を取得する演算処理手段と、
前記血管画像を表示する表示手段と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
前記シーケンスは、前記撮像領域を含むプリサチュレーション領域をプリサチュレーションするプリサチュレーションシーケンス部と、前記プリサチュレーション領域外から前記撮像領域に流入した流入血液からのエコー信号を計測する本計測シーケンス部と、を備え、
前記演算処理手段は、前記流入血液が前記サチュレーション領域よりも高輝度に描出された血管画像に基づいて、前記流入血液の移動量を算出し、該移動量から前記流入血液の血流情報を算出し、該血流情報に対応して前記血管画像を色づけすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記プリサチュレーションシーケンス部は、前記撮像領域を含み、前記血管における血流方向に拡張した領域を前記プリサチュレーションすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御手段は、前記撮像領域を、前記血管における血流の上流方向に、少なくとも一部が重なるように移動さて、複数の撮像領域からのエコー信号の計測を制御し、
前記演算処理手段は、前記撮像領域毎に血管画像を取得するとともに、複数の血管画像を合成して合成画像を取得することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理手段は、前記血管画像から前記血管を抽出し、該抽出した血管の長さを前記移動量とし、前記プリサチュレーションシーケンス部と前記本計測シーケンス部との間の時間を用いて、前記流入血液の平均血流速度を算出し、該算出した平均血流速度に対応して前記血管画像を色づけすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理手段は、前記血流情報として平均血流量を算出し、該算出した血流情報に基づいて前記血管画像を色づけすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御手段は、ＥＣＧ  Ｔｒｉｇｇｅｒから前記本計測シーケンス部までの時間を変えて心時相の異なるエコー信号の計測を制御し、
前記演算処理手段は、前記心時相の異なるエコー信号を用いて、心時相の異なる血管画像をそれぞれ取得することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記合成画像上の所望の点を指定するための位置情報を入力する入力手段を備え、
前記演算処理手段は、前記指定された所望の点における血流情報を前記表示手段に表示させ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、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴(以下、「NMR」という)信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する核磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」という)装置に関し、特に血流動態を画像化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRI装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するNMR信号(エコー信号)を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を二次元的に或いは三次元的に画像化する装置である。撮像においては、エコー信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたエコー信号は、二次元又は三次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。
【０００３】
上記MRI装置において、MRI装置において血流動態を非造影で画像化する方法の一つとして、ASL(Arterial Spin Labeling)がある。この方法は、関心領域よりも血流方向の上流の領域にて、Inversion Recoveryパルス(以下、IRパルス)を印加することで、血液の縦磁化を反転して標識し、TI(Inversion time)の待ち時間の間に標識した血液が関心領域に流入し,かつ縦磁化がNull Pointに到達ようTIを設定して撮像を行うことで、標識した血液信号と、もともと関心領域内に存在する血液・組織信号との間に高いコントラストを生じさせて画像化する方法である。また、ASL法を用いることにより、IRパルスを印加する領域をスライドさせながら複数の被検体部位で撮像を行い、各部位で得られた画像を合成することで、広い被検体領域での血管画像を作成することができる(例えば特許文献1)。また、TIを変えながら撮像を行い、血流の到達位置の異なる画像を複数取得し、連続表示することにより、シネ画像として血流動態を観測することができる(例えば特許文献2)。
【０００４】
【特許文献１】特許03895972号公報
【特許文献２】特開2001-252263号公報
【特許文献３】特開2003-144416号公報
【特許文献４】特開2007-029763号公報
【非特許文献１】"Considerations of Magnetic Resonace Angiography by Selective Inversion Recovery"，D.G.Nishimura et al．，Magnetic Resonance in Medicine, Vol.7,472-484,1988
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようにASL法を用いることにより、血液の流入効果を用いた血管画像の取得およびシネ画像による血流動態の観測が可能である。しかしながら、臨床においては、血流速度や血流量などの血流情報を定量的に捉えることができれば、健常・非健常の判別がしやすく、読影の助けになる。
【０００６】
しかし、上記特許文献と非特許文献には、血流情報を定量的にとらえることについては、考慮されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、非造影で血管画像を取得する撮像において、血流速度や血流量などの血流情報を定量的に捉えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のMRI装置は以下のように構成される。即ち、所定のシーケンスに基づいて、被検体の血管を含む撮像領域からのエコー信号の計測を制御する計測制御手段と、エコー信号を用いて撮像領域の血管画像を取得する演算処理手段と、を備え、シーケンスは、少なくとも撮像領域をプリサチュレーションするプリサチュレーションシーケンス部と、撮像領域に流入した流入血液からのエコー信号を計測する本計測シーケンス部とを備え、演算処理手段は、血管画像に基づいて、流入血液の移動量を算出し、移動量から前記流入血液の血流情報を算出し、血流情報に対応して血管画像を色づけすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のMRI装置によれば、非造影で血管画像を取得する撮像において、血流速度や血流量などの血流情報を算出して画像化することで、従来の血管画像の形態情報に加え、血流情報を付加した血管画像を提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のMRI装置の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
最初に、本発明のMRI装置の一例の概略を図1に基づいて説明する。図1は本発明のMRI装置の一例の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置は、核磁気共鳴(NMR)現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図1に示すように、静磁場発生系2と、傾斜磁場発生系3と、送信系5と、受信系6と、信号処理系7と、シーケンサ4と、中央処理装置(CPU)8と、を備えて構成される。
【００１２】
静磁場発生系2は、被検体1の周りの空間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】
傾斜磁場発生系3(傾斜磁場発生手段)は、X，Y，Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁場コイル9を駆動する傾斜磁場電源10とから成り、後述のシ−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3軸方向の傾斜磁場Gs，Gp，Gfを被検体1に印加する。より具体的には、X、Y、Zのいずれかの1方向にスライス選択傾斜磁場パルス(Gs)を印加して被検体1に対するスライス面を設定し、残り2つの方向に位相エンコード傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード(又は、読み出し)傾斜磁場パルス(Gf)を印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。
【００１４】
シーケンサ4は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」という)と傾斜磁場パルスをある所定のシーケンスで繰り返し印加してエコー信号の計測を制御する計測制御手段である。シーケンサ4は、CPU8の制御で動作し、被検体1の断層画像の再構成に必要なエコー信号の計測のための種々の命令を送信系5、傾斜磁場発生系3、および受信系6に送って、これらの系を制御することにより、エコー信号の計測を制御する。
【００１５】
送信系5は、被検体1の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるためにRFパルスを照射するもので、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル14aとから成る。高周波発振器11から出力された高周波パルスをシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器13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14aに供給することにより、電磁波(RFパルス)が被検体1に照射される。
【００１６】
受信系6は、被検体1の生体組織を構成する原子核スピン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14bと増幅器15と直交位相検波器16と、A/D変換器17とから成る。送信側の高周波コイル14aから照射された電磁波によって誘起される被検体1の応答の電磁波(NMR信号)が被検体1に近接して配置された高周波コイル14bで検出され、増幅器15で増幅された後、シーケンサ4からの指令によるタイミングで直交位相検波器16により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがA/D変換器17でディジタル量に変換されて、信号処理系7に送られる。
【００１７】
信号処理系7は、光ディスク19、磁気ディスク18等の外部記憶装置(記憶手段)と、CRT等からなるディスプレイ20とを有し、受信系6からのエコー信号のデータがCPU8に入力されると、CPU8(演算処理手段)が信号処理、画像再構成等の演算処理を実行し、その結果である被検体1の断層画像をディスプレイ20に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク18等に記録する。また、CPU8は、K空間に対応するメモリを内部に備えてエコー信号のデータを記憶する。以下、エコー信号のデータをK空間に配置する旨の記載は、エコー信号のデータがこのメモリに書き込まれて記憶されることを意味する。
【００１８】
操作系25は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系7で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス23、及び、キーボード24から成る。この操作系25はディスプレイ20に近接して配置され、操作者がディスプレイ20を見ながら操作系25を通してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。
【００１９】
なお、図1において、送信側及び受信側の高周波コイル14a，14bと傾斜磁場コイル9は、被検体1の周りの空間に配置された静磁場発生系2の静磁場空間内に設置されている。
【００２０】
現在MRI装置の撮影対象スピン種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質であるプロトンである。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和現象の空間分布を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を二次元もしくは三次元的に撮影する。
【００２１】
次に、上記MRI装置が備える、本発明に係るシーケンスの概要について図2を用いて説明する。図2(a)は心電同期撮像におけるECG(ElectroCardioGraph)Trigger信号と撮像シーケンスのタイミングを示すタイミング図である。撮像シーケンスは、所望の撮像領域の信号を抑制するためのプリサチュレーションシーケンス部101と、その撮像領域から画像用のエコー信号収集のための本計測シーケンス部102と、で構成され、それぞれの一例を図2(b)と図2(c)に示す。ECG Trigger信号が検出される毎に、これらのプリサチュレーションシーケンス部101と本計測シーケンス部102とが、画像再構成に必要なエコー信号が計測されるまで繰り返される。なお、図2(a)は、ECT Trigger信号毎に、1回のプリサチュレーションシーケンス部101と複数回の本計測シーケンス部102とが、繰り返される例を示しているが、本発明は、このような組み合わせに限定されることなく、複数回のプリサチュレーションシーケンス部101の後に、少なくとも1回の本計測シーケンス部102が実行される組み合わせであっても良い。
【００２２】
図2(a)に示すECG Trigger信号は、被検体に装着されたECG電極から被検体のECG信号が検出され、そのECG信号からR波を検出する心電モニター装置が、そのR波のタイミングでシーケンサ4に出力するTrigger信号である。シーケンサ4は、そのECG Trigger信号に基づいて、シーケンスの起動タイミングを制御する。ECG Trigger信号からプリサチュレーションシーケンス部101を起動するまでの時間Preset Delay(TPD)と、ECG Trigger信号から本計測シーケンスを起動するまでの時間Gate Delay(TGD)は、操作者が予め撮像目的に応じて設定しておく。例えば、Preset Delay(TPD)＝50msec、Gate Delay(TGD)＝500msecとすることができる。
【００２３】
撮像シーケンスは、図2(b),(c)に示すように、RFパルス(RF)と、スライス選択傾斜磁場(Gs)と、位相エンコード傾斜磁場(Gp)と、周波数エンコード傾斜磁場(Gr)と、エコー信号(Signal)と、サンプリング期間(A/D)、とからなる。
【００２４】
プリサチュレーションシーケンス部101においては、シーケンサ4は、図2(b)に示すようなプリサチュレーションシーケンスに基づいて、送信系5、傾斜磁場発生系2、及び受信系6を制御する。即ち、シーケンサ4は、傾斜磁場発生系2にスライス選択傾斜磁場104を発生させると共に送信系5にプリサチュレーションパルス103を発生させて、所望の領域(プリサチュレーション領域)の縦磁化を励起して横磁化にする。その横磁化の位相を分散させるために、シーケンサ4は、傾斜磁場発生系2に、スライス方向、位相エンコード方向、及び周波数エンコード方向の3軸方向にスポイル傾斜磁場パルス105、106,107をそれぞれ発生させる。なお、スポイル傾斜磁場パルスは少なくとも1方向に印加されればよい。シーケンサ4は、ECT Trigger信号からPreset Delay(TPD)後にこのプリサチュレーションシーケンスを起動する。
【００２５】
本計測シーケンス部102では、被検体組織の磁化の縦緩和時間T1より短い繰り返し時間(TR)でRFパルス照射を繰り返すことにより磁化を定常状態(SSFP)にして所望の領域(スラブ領域)を三次元撮像するシーケンスを用いる(以下SSFPシーケンスという)。従って、本計測シーケンス部102においては、シーケンサ4は、図2(c)に示すような本計測シーケンスに基づいて、送信系5、傾斜磁場発生系2、及び受信系6を制御する。
【００２６】
即ち、シーケンサ4は、傾斜磁場発生系2にスライス選択傾斜磁場109を発生させると共に送信系5にRFパルス108を発生させて所望の領域(スラブ領域)の縦磁化を励起する。その後、シーケンサ4は、傾斜磁場発生系2にスライス方向リフェーズ傾斜磁場118を発生させて励起された横磁化の位相を揃える。次に、シーケンサ4は、傾斜磁場発生系2にスライスエンコード傾斜磁場119と位相エンコード傾斜磁場110とを発生させて、それぞれスライス方向と位相エンコード方向の位置情報を、横磁化の位相にエンコードする。
【００２７】
また、シーケンサ4は、傾斜磁場発生系2に周波数エンコード方向のディフェーズ傾斜磁場111を発生させて、エコー時間(TE)で横磁化の位相が揃うように予め横磁化の位相を分散させておく。次に、シーケンサ4は、傾斜磁場発生系2にディフェーズ傾斜磁場111とは逆極性の周波数エンコード傾斜磁場112を発生させながら、受信系6にサンプリング期間114の間エコー信号113を計測させる。この周波数エンコード傾斜磁場112によって周波数エンコード方向の位置情報がエコー信号にエンコードされる。
【００２８】
次に、スライスエンコード傾斜磁場119、位相エンコード傾斜磁場110、及び周波数エンコード傾斜磁場112の印加により分散した横磁化の位相を元に戻す(即ちリワインドする)ために、シーケンサ4は傾斜磁場発生系2に、スライス方向にはスライスエンコードリワインド傾斜磁場120をスライスエンコード傾斜磁場119と逆極性に発生させる。同様に、シーケンサ4は傾斜磁場発生系2に、位相エンコード方向には位相エンコードリワインド傾斜磁場116を位相エンコード傾斜磁場110と逆極性に、周波数エンコード方向には周波数エンコード傾斜磁場112と逆極性に周波数エンコードリワインド傾斜斜磁場117をそれぞれ発生させる。
【００２９】
最後に、シーケンサ4は傾斜磁場発生系2に、次のスライス選択のためのスライス方向のディフェーズ傾斜磁場115を発生させる。シーケンサ4が、以上のRFパルス及び各傾斜磁場パルスの発生と、エコー信号の計測を、被検体組織の縦緩和時間T1より短い繰り返し時間(TR)で、スライスエンコード傾斜磁場119と位相エンコード傾斜磁場110及びそれらの各リワインド傾斜磁場120, 116の印加量(傾斜磁場波形と時間軸との囲む面積)を変えて繰り返すことにより、励起領域における被検体組織の磁化が定常状態(SSFP)にされると共に、TR間で横磁化に印加される位相は、完全にリワインドされて、どの繰り返しにおいても常に一定となる。
【００３０】
次に、上記撮像シーケンスを用いた、本発明に係る血管画像の撮像方法について説明する。本発明に係る血管画像の撮像方法は、プリサチュレーションシーケンス部101において、撮像領域(スラブ領域)を含むプリサチュレーション領域にプリサチュレーションパルスが印加されて、プリサチュレーション領域の磁化が飽和された状態で、本計測シーケンス部102において、その撮像領域に新たに流入した血流が高信号で描出される方法を用いる。
【００３１】
一例として、図3に、この様な血液の流入効果を利用した下肢動脈血管の撮像方法を示す。図3(a)は、撮像領域であるスラブ領域301と、不要な信号を抑制するためのプリサチュレーション領域302の設定領域を示している。図3(a)に示すように、スラブ領域301を含み、かつ、このスラブ領域301よりも末梢側(つまり下肢側であり動脈流が流れて行く側)の領域をも含む広範囲の領域がプリサチュレーション領域として設定される。これにより、図3(b)に示すように、スラブ領域301の背景信号と、待ち時間Preset delay(TPD)の間に末梢側からこのスラブ領域301内に流入した静脈血からの信号と、が共に抑制される。
【００３２】
一方、図3(c)に示すように、待ち時間Preset delay(TPD)の間に、体幹部側から動脈血303がスラブ領域301内に流入する。このスラブ領域301に流入した動脈血303は、プリサチュレーションパルスを受けていないので、その縦磁化は最大値となっている。そのため、本計測シーケンスにおけるこの動脈血303からの信号は、高信号で計測されることになり、この動脈血303のみが画像化されることになる。なお、静脈血を画像化する場合も同様であり、この場合は、プリサチュレーション領域は、スラブ領域301を含み静脈流が流れていく方向である体幹部の領域を含む様に設定される。
【００３３】
また、図4を用いて、スラブ領域301及びプリサチュレーション領域が、動脈血の上流側に移動させられながら、各スラブ領域301の血管画像の撮像が繰り返されることにより、広範囲の動脈血の血管画像が取得される例を示す。
【００３４】
図4に示すように、部位1について、前述の図2に示した撮像シーケンスに基づいてシーケンサ4はスラブ領域301-1(ハイフン以後の数字は部位の番号を示す)の撮像を制御し、部位1の血管画像401が取得される。次に、部位2の撮像においては、シーケンサ4はそのスラブ領域301-2及びプリサチュレーション領域302-2を動脈血の上流側である体幹部方向に移動させる。その際、好ましくは、スラブ領域同士301-1と301-2、及び、プリサチュレーション領域同士302-1, 302-2がお互いに少し重なるように、ラブ領域301-2及びプリサチュレーション領域302-2が設定される。そして、前述の図2に示した撮像シーケンスに基づいて、シーケンサ4は部位2を撮像し、血管画像402が取得される。以下同様に、部位3〜7の撮像において、シーケンサ4は、スラブ領域及びプリサチュレーション領域を、直前のスラブ領域及びプリサチュレーション領域と互いに重なるように、動脈流の上流側に移動させて、前述の図2に示した撮像シーケンスに基づいて、各スラブ領域を撮像し、それぞれ血管画像403〜407が取得される。なお、スラブ領域及びプリサチュレーション領域の移動は、RFパルス103及び108の送信周波数のシフト(これに合わせて受信時の検波周波数もシフトされる)、又は、被検体の移動により、行われる。
【００３５】
そして、CPU8は、取得された血管画像401〜407を、それぞれの取得位置が保持されるように合成して一つの合成血管画像410を取得する。個々の部位の血管画像を合成する際に、お互いの重なり領域については、例えば、画素毎にその画素値の加算平均を求めて合成画像の画素値とすることができる。
(第1の実施形態)
次に本発明のMRI装置の第1の実施形態について説明する。本実施形態は、血管画像の取得の際に、血流情報も併せて取得することにより、血管画像の表示の際に、この血流情報も併せて表示する。以下、図5に示す本実施形態の処理フローを示すフローチャートに基づいて本実施形態を詳細に説明する。なお、図5に示す処理フローは、プログラムとして予めハードディスクの保存されており、CPU7が必要に応じてそのプログラムを読み出して実行することにより行われる。
【００３６】
ステップ501で、被検体の関心領域の三次元血管画像が取得される。血管画像の取得方法については、前述の図3，4に基づいて説明した通りである。
【００３７】
ステップ502で、各部位の三次元血管画像401〜407が、それぞれ2値化される。各部位の血管画像には、流入した血液信号が高信号に、もともと関心領域内に存在した背景信号がプリサチュレーションの効果で低信号に、それぞれ描出される。そこで、CPU7は、各部位の血管画像を2値化処理し、各部位の血管画像から背景信号を完全に除去する。この2値化処理では、画素値が所定の閾値以上の画素の画素値が最大値(例えば255)に、画素値が閾値未満の画素の画素値が最小値(例えば0)に、それぞれ変換される。図7(a)に2値化された三次元血管画像の一例を示す。図7(a)は、部位1の2値化三次元血管画像を示し、血管が黒(最大値255)で、背景領域が白(最小値0)で示されている。この画像では、血流方向がZ方向で、これに垂直な方向をX,Y方向としている。他の部位の2値化三次元血管画像も同様である。
【００３８】
ステップ503で、CPU7は、ステップ502で2値化した各部位の三次元血管画像を、それぞれ、血流方向(例えばz方向)に分割して所定の数Nの二次元画像を生成する。三次元血管画像の分割は、分割する方向の画素毎に行われ、例えば三次元撮像シーケンスにより取得された三次元画像であれば、分割数はスライスエンコード数と等しくなる。図7(b)に図7(a)の2値化三次元血管画像を血流方向(Z方向)にN分割してN枚の2値化二次元血管画像が取得された例を示す。
【００３９】
ステップ504で、CPU7は、ステップ503で取得した二次元画像毎に、その二次元画像における血管中心の座標を求める。血管中心の座標の求め方は後述する。
【００４０】
ステップ505で、CPU7は、ステップ504で求めた各二次元画像における血管中心の座標を、隣接する画像間で直線で繋ぎ、血流方向の血管長を求める。この血管長は、待ち時間Preset delay(TPD)の間に流入した動脈血の移動距離Dとなる。具体的には、CPU7は、隣接する二次元画像上の血管中心を直線で繋ぎ、n番目の画像とn+1番目の画像間の直線の長さをdnとする。そして、全ての隣接する二次元画像間で取得した直線の総和Σdnを待ち時間Preset delay(TPD)の間に流入した血液の平均移動量Dとする。このようにして求められた移動量Dを用いて、動脈血の平均流速度Vは以下の様に算出される。
【００４１】
平均血流速度V  (cm/s)  ＝  D  ／  TPD
また、CPU7は、各二次元画像における血管を構成する画素数を求め、それらの和を三次元血管画像上での総画素数Sとする。また、三次元血管画像のピクセルサイズpixelsizeは、撮像条件により一意に定まるので、動脈血の平均流量は、以下の様に算出される。
【００４２】
平均血流量BV(cm3/s)  ＝  S  X  pixelsize ／  TPD
なお、複数の血管がある場合には、CPU7は、二次元画像間で最も近接する血管中心を直線で繋ぎ、血管の本数分だけ上記処理を行い、平均血流速度と平均血流量を算出する。図7(e)に、各二次元血管画像における各血管中心が直線で結ばれ、血管毎に血流の平均移動距離が求められた例を示す。図7(e)は、血管1と血管2についての、各二次元画像における血管1，2の中心が、それぞれ直線d11,d12,d13,d14,・・・、及び、d21,d22,d23,d24,・・・で結ばれ、血管1の平均移動距離D1=Σd1nと血管2の平均移動距離D2=Σd2nとが求められた例である。
【００４３】
ステップ506で、CPU7は、ステップ505で求めた平均血流速度及び平均血流量の値に基づいて、各部位の血管画像を色づけし、色づけされた各血管画像の合成画像を取得する。
【００４４】
色づけ方法は、例えば、RGBカラーで、平均血流速度が低い値にはB(Blue)、高い値にはR(Red)をそれぞれ対応させることができる。これにより、平均血流速度にその値に応じて色を対応させ、CPU7は、この対応に基づいて、血管画像の各点をその点の平均血流速度に応じて色づけする。図8に、血流情報に応じて、各部位(401〜407)の血管画像を色づけした例、及び、色づけされた各部位の血管画像を合成した合成画像801の例を示す。平均血流速度又は平均血流量は、上流の体幹部が下流の下肢部より大きいので、下流の部位1(401)から上流の部位7(407)に行くにつれて、それぞれ青から赤に色づけされている。また、合成画像801も同様である。
【００４５】
以上までが、本実施形態の、血流情報を含んだ血管画像の取得、及び血流情報に応じた血管画像の色づけ処理に関する処理フローの説明である。このようにして、血管画像の取得の際に血流情報も併せて取得することにより、血管画像の表示の際にこの血流情報も併せて表示することができる。
【００４６】
次に、ステップ504における、各二次元画像における血管中心の座標を求める処理フローを、図6に示すフローチャートに基づいて、詳細に説明する。なお、図6に示す処理フローは、プログラムとして予めハードディスクの保存されており、CPU7が必要に応じてそのプログラムを読み出して実行することにより行われる。
【００４７】
ステップ601で、CPU7は、演算ループカウンタiを1にセットする。このループ内で二次元血管画像毎の中心座標が算出される。
【００４８】
ステップ602で、CPU7は、2値化したi番目の二次元血管画像において、最大値の画素が所定の数(例えば10画素)以上隣接して集合する領域を抽出する。そして、CPU7は、抽出した領域を血管と判別し、各血管に1〜nの番号付けを行う。なお、番号付けの方法は任意である。図7(c)に、抽出された血管の例を示す。図7(c)は、二次元血管画像毎に、血管1と血管2とが抽出され例を示し、それぞれ黒の領域で示されている。
【００４９】
ステップ603で、CPU7は、演算ループカウンタjを1にセットする。このループ内で血管毎の中心座標が算出される。
【００５０】
ステップ604で、CPU7は、i番目の二次元血管画像におけるj番目の血管ijについて、その総画素数を算出する。
【００５１】
ステップ605で、CPU7は、血管ijについて、それを構成する画素の集合を別の二次元座標空間上に複写し、各x座標におけるy方向の画素数をカウントして、横軸をx座標、縦軸をy方向の画素数とした一次元プロファイルを作成する。そして、CPU7は、このプロファイルに基づいて、x方向に順に画素数を積分していき、その積分値がステップ604で算出した血管ijの総画素数の半分となるx座標を、その血管ijの中心のx座標値xijとする。
【００５２】
ステップ606で、CPU7は、血管ijについて、ステップ605で複写した二次元座標空間上で、各y座標におけるx方向の画素数をカウントして、横軸をy座標、縦軸をx方向の画素数とした一次元プロファイルを作成する。そして、CPU7は、このプロファイルに基づいて、y方向に順に画素数を積分していき、その積分値がステップ604で算出した血管ijの総画素数の半分となるy座標を、その血管ijの中心のy座標値yijとする。図7(d)に、ステップ605,606で求められた血管の血管中心の例を示す。図7(d)は、血管1と血管2について、それぞれ血管内に白抜きで表された中心を示す。
【００５３】
ステップ607で、CPU7は、演算ループカウンタjをインクリメントし、全ての血管(血管総数n)について、ステップ603〜606の処理を行う。
【００５４】
ステップ608で、CPU7は、演算ループカウンタiをインクリメントし、全ての二次元血管画像(二次元血管画像総数N)について、ステップ602〜607の処理を行う。  
以上までが、各二次元画像における血管中心の座標を求める処理の説明である。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置によれば、スラブ領域の撮像に際し、このスラブ領域を含んで注目血流の下流方向に広げた領域をプリサチュレーションすることにより、下流からの流入した血流の信号を抑制し、上流からの流入した血流の信号のみを描出することができる。さらに、このようなスラブ領域の撮像を、血流の上流方向にスラブ領域とプリサチュレーション領域を移動させながら、繰り返す。これにより、取得された各スラブ領域の血管画像を合成して広範囲の血管画像を取得できると共に、血流の平均流速や平均流量等の血流情報を併せて取得することができる。そして、これらの血流情報に基づいて血管画像を色づけすることにより、血管の形態情報を表す血管画像において、平均血流や平均血流量等の血流情報を視覚的に表すことができるようになる。
(第2の実施形態)
次に本発明のMRI装置の第2の実施形態を説明する。本実施形態は、血流方向の血管中心を求め、平均血流速度や平均血流量等の血流情報を、血流方向の血管中心におけるものとして色付けする。そして、血流方向の血管中心以外の色は、隣接する部位の血管中心における色を用いて線形補間処理して求める。前述の第1の実施形態と異なる点は、スラブ領域毎の血流情報がその血管中心における値とし、血管中心以外に点における血流情報を補間により求めることである。以下、前述の第1の実施形態と異なる点のみを説明し、同一の点に関する説明を省略する。
【００５６】
最初に、本実施形態に係る、スラブ領域内の血管の血流方向における血管中心の求め方、及び、血管画像の色づけ方法について、図9に基づいて説明する。本実施形態は、図5のフローチャートのステップ506における血管画像の色づけ方法のみが、前述の第1の実施形態と異なるので、図9のフローチャートは、この本実施形態に係る血管画像の色づけ方法のみの処理フローを示し、前述の第1の実施形態と同じ処理フローの説明は省略する。
【００５７】
ステップ901で、CPU7は、演算ループカウンタiを1に初期化する。このループにより、スラブ領域の三次元血管画像毎に、各血管についての血流方向の血管中心が算出される。
【００５８】
ステップ902で、CPU7は、演算ループカウンタjを1に初期化する。このループにより、血管毎に血流方向の血管中心が算出される。
【００５９】
ステップ903で、前述のステップ503でスラブ領域jの三次元血管画像を分割して構成した各二次元血管画像上において、前述のステップ604でカウントした血管ijを構成する画素数を用いて、CPU7は、横軸を二次元血管画像番号、縦軸をその血管ijの二次元血管画像上での画素数とした一次元プロファイルを作成する。
【００６０】
ステップ904で、CPU7は、ステップ903で作成した一次元プロファイルに対して、二次元血管画像の番号順に(つまり血流方向に)画素数を積分していく。そして、その積分値が前述のステップ503で取得したスラブ領域iの三次元血管画像における血管ijの総画素数の半分となる、順番の二次元血管画像を血流方向の血管中心を含む血管画像とする。
【００６１】
ステップ905で、CPU7は、ステップ904で求めた二次元血管画像の(分割方向の)座標をスラブ領域iにおける血流方向の血管中心とする。
【００６２】
ステップ906で、CPU7は、前述のステップ505で求めた血管の血流情報を、ステップ905で求めた血管中心における値として設定し、その血流情報に対応する色をその血管中心に割り当てる。
【００６３】
図10に各スラブ領域の三次元血管画像における各血管の血管中心と、その血管中心に血流情報に対応して色を割り当てた例を示す。各血管中心は丸印で示され、その丸印の色が血流情報に対応して割り当てた色である。部位1(401)のスラブ領域は下肢側なので、血流速度は遅く、かつ、血流量は少なくなり、青色が割り当てられている。一方、部位7(407)のスラブ領域は体幹部側なので、血流速度は早く及び血流量は多くなり、赤色が割り当てられている。間のスラブ領域は下肢側から体幹部側に行くにつれて、血流速度は早く及び血流量は多くなるで、割り当てられる色が青から赤に次第に変わっていくのが理解される。
【００６４】
ステップ907で、CPU7は、演算ループカウンタｊをインクリメントし、全ての血管(血管総数n)について、ステップ903〜906の処理を行う。
【００６５】
ステップ908で、CPU7は、演算ループカウンタiをインクリメントし、全てのスラブ領域(スラブ総数M)の三次元血管画像について、ステップ902〜907の処理を行う。
【００６６】
ステップ909で、CPU7は、色を割り当てた各スラブ領域の三次元血管画像を合成して、合成画像を取得する。合成画像の一例を図10に示す。合成画像1001において、丸印で表した各スラブ領域の血管中心が血管の走行方向に沿って並び、各丸印は、そのスラブ領域における血流情報に対応する色になっている。
【００６７】
ステップ910で、CPU7は、ステップ909で求めた合成画像において、各スラブ領域における血流方向の血管中心以外の領域の色を、当該スラブ領域の血管中心と隣接するスラブ領域の血管中心における血流情報又は色付けされた色を用いて補間により求める。最後に各血管中心の丸印を消去して、血流情報分布が色表示された合成画像を取得する。血流情報分布が色表示された合成画像の一例を図10に示す。合成画像1002は、体幹側から下肢側に行くにつれて、赤から青に単調に色が変化するように血管が色づけされている。
【００６８】
以上までが、スラブ領域内の血管の血流方向における血管中心の求め方、及び、血管画像の色づけ方法についての説明である。操作者は、上記ステップ910で取得された色づけ合成画像上で、所望の点をマウス等で指定すると、その点の血流情報がポップアップ表示されるようにしても良い。その一例を図11に示す。マウス操作に連動する矢印ポインタが合成画像と共にディスプレイ20に表示され、操作者はマウスを操作して矢印ポインタを所望の血管上に位置させ、その位置でマウス右ボタンをクリックすると、その点の平均血流速度や平均血流量の値がポップアップされる。図11は、左側下肢血管がポイントされ、その平均流速が20cm/sである例を示している。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態のMRI装置によれば、被検体の広範囲の血管の血流情報が色表示されるので、操作者は、被検体の広範囲の血管の血流情報が容易に把握することができるようになる。また、補間により、部位間の色の段差が平滑化されるため、血流方向の変化を視覚的に違和感なく把握することができるようになる。また、必要に応じて、所望の位置の血流情報を取得することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るMRI装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明に係るシーケンスを示すシーケンス図。  (a)は、心電同期撮像におけるECG (ElectroCardioGraph) Trigger信号と撮像シーケンスのタイミングを示すタイミング図。  (b)は、所望の撮像領域の信号を抑制するためのプリサチュレーションシーケンス部を示すシーケンス図。  (c)は、所望の撮像領域から画像用のエコー信号収集のための本計測シーケンス部を示すシーケンス図。
【図３】本発明に係る流入効果を利用した血管の撮像方法を説明する図。  (a)は、スラブ領域とプリサチュレーション領域を示す図。  (b)は、スラブ領域の背景信号と、待ち時間の間に末梢側からこのスラブ領域内に流入した静脈血からの信号が共に抑制されることを示す図。  (c)は、待ち時間の間に、体幹部側からスラブ領域301内に流入した動脈血が画像化されることを示す図。
【図４】本発明に係り、スラブ領域及びプリサチュレーション領域が、注目血流の上流側に移動させられながら、各スラブ領域の血管画像の撮像が繰り返されることにより、広範囲の血管画像が取得される例を示す図。
【図５】本発明の第1の実施形態の処理フローを示すフローチャート。
【図６】図5のフローチャートにおけるステップ504の詳細処理を示すフローチャート。
【図７】本発明の第1の実施形態における、二次元血管画像毎に血管を抽出し、その中心を直線で繋ぐ例を示す図。
【図８】本発明の第1の実施形態における、血流情報に応じて、各部位の血管画像を色づけした例、及び、色づけされた各部位の血管画像を合成した合成画像の例を示す図。
【図９】発明の第2の実施形態の処理フローを示すフローチャート。
【図１０】本発明の第2の実施形態における、各スラブ領域の三次元血管画像における各血管の血管中心と、その血管中心に血流情報に対応して色を割り当てた例を示す図。
【図１１】左側下肢血管がポイントされ、その平均流速が20cm/sである例を示す図。
【符号の説明】
【００７１】
1  被検体、2  静磁場発生系、3  傾斜磁場発生系、4  シーケンサ、5  送信系、6  受信系、7  信号処理系、8  中央処理装置(CPU)、9  傾斜磁場コイル、10  傾斜磁場電源、11  高周波発信器、12  変調器、13  高周波増幅器、14ａ  高周波コイル(送信コイル)、14b  高周波コイル(受信コイル)、15  信号増幅器、16  直交位相検波器、17  A/D変換器、18  磁気ディスク、19  光ディスク、20  ディスプレイ、21  ROM、22  RAM、23  トラックボール又はマウス、24  キーボード
【図１】
0005352109.tif 000002
【図２】
0005352109.tif 000003
【図３】
0005352109.tif 000004
【図４】
0005352109.tif 000005
【図５】
0005352109.tif 000006
【図６】
0005352109.tif 000007
【図７】
0005352109.tif 000008
【図８】
0005352109.tif 000009
【図９】
0005352109.tif 000010
【図１０】
0005352109.tif 000011
【図１１】
0005352109.tif 000012