(57)【要約】【課題】  MRI装置のおける傾斜磁場パルスの振幅の調整を、容易にする。【解決手段】  撮影空間に配置された被検体に静磁場を印加する静磁場発生手段と、前記被検体に傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場発生手段と、前記撮影空間に前記傾斜磁場パルスを発生させるための制御信号を前記傾斜磁場発生手段へ送信する制御手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記傾斜磁場パルスの発生のためのゲインを調整する調整手段を備え、該調整手段は、球状のファントムの大きさを測定して、基準の大きさの場合と比較することにより、調整する。【選択図】          図6
2013146472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影空間に配置された被検体に静磁場を印加する静磁場発生手段と、前記被検体に傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場発生手段と、前記撮影空間に前記傾斜磁場パルスを発生させるための制御信号を前記傾斜磁場発生手段へ送信する制御手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記傾斜磁場パルスの発生のためのゲインを調整する調整手段を備え、該調整手段は、球状のファントムの大きさを測定して、基準の大きさの場合と比較することにより、調整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２】
前記基準の大きさとは、基準とする磁気共鳴イメージング装置で計測された画像におけるファントムの大きさであることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
撮影空間に配置された被検体に静磁場を印加する静磁場発生手段と、前記被検体に傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場発生手段と、前記撮影空間に前記傾斜磁場パルスを発生させるための制御信号を前記傾斜磁場発生手段へ送信する制御手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記傾斜磁場パルスの発生のためのゲインを調整する調整手段を備え、該調整手段は、前記傾斜磁場パルスの波形を、該傾斜磁場パルスの波形を印加した場合と印加しない場合に得られる信号間の演算によって実測して、それを傾斜磁場パルスの出力の設定値と比較することにより、調整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、磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という。)に係り、特に、その傾斜磁場パルス波形のゲインを調整する技術に関する。
【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のスピンが発生するNMR信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を2次元的に或いは3次元的に画像化する装置である。撮影においては、被検体を静磁場内に配置した上で、特定の領域を選択して励起するために、スライス選択傾斜磁場パルス及び高周波磁場パルスを印加される。また、周波数あるいは位相エンコーディングのために、周波数及び位相エンコーディング傾斜磁場パルスが印加される。
特許文献1には、傾斜磁場パルスによって発生する渦電流(主に傾斜磁場コイルの背面に配置されたクライオスタットに発生する)によって誘起され、空間的に且つ時間的に変化する磁場を測定して補償する技術が開示されている。
一方、傾斜磁場パルスの波形を実測する手法に、非特許文献1記載の従来技術がある。これは、波形を測定するスライス傾斜磁場をテスト傾斜磁場として、所定の薄いスライスを励起後に、テスト傾斜磁場を撮影パラメータに従って印加して信号取得するシーケンスと、テスト傾斜磁場を印加せずに信号取得するレファレンスシーケンスとを実施し、これら2つのシーケンスで得られた信号間の演算によってテスト傾斜磁場(スライス傾斜磁場)の傾斜磁場出力波形を実測する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平10-272120号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】P.Latta et al/Magnetic Resonance Imaging 25(2007)1272-1276
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者は、上記従来技術を検討した結果、次のことに気がついた。すなわち、特許文献1記載のように、傾斜磁場パルスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、その発生する渦電流を正確に測定し補償することも重要であるが、そもそも傾斜磁場パルスのゲインが正確に調整されていなければ、シーケンサの意図する周波数エンコーディングあるいは位相エンコーディングやスライス選択やスライスエンコーディングが行なえない。MRI装置において、傾斜磁場パルスのゲインは、正確なスライス選択や、周波数あるいは位相エンコーディング等のために調整が必要とされるパラメータであり、調整がされていないと、所望と異なる場所が励起されたり、得られた画像が大きなサイズになったり小さなサイズになったりする。
【０００６】
従来、傾斜磁場パルスの調整をする際に、薄板円筒状のファントムの4箇所の菱形の頂点となる位置に、アクリルの細い棒を配置したもの(相対するアクリルの棒の間隔が100mmのもの)を用いて、その向きを変えながら、X方向の傾斜磁場パルス、Y軸方向の傾斜磁場パルス、Z軸方向の傾斜磁場パルスのゲインを測定していた。このような方法では、3つの傾斜磁場パルスのゲインを測定する際に、薄板円筒状のファントムの配置される方向を変える必要があるため、特に、病院に搬入してからの工数がかかり面倒だった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、撮影空間に配置された被検体に静磁場を印加する静磁場発生手段と、前記被検体に傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場発生手段と、前記撮影空間に前記傾斜磁場パルスを発生させるための制御信号を前記傾斜磁場発生手段へ送信する制御手段とを備えたMRI装置において、
前記傾斜磁場パルスの発生のためのゲインを調整する調整手段を備え、該調整手段は、球状のファントムの大きさを測定して、前記MRI装置における基準の大きさの場合と比較することにより、調整する。
【０００８】
また、撮影空間に配置された被検体に静磁場を印加する静磁場発生手段と、前記被検体に傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場発生手段と、前記撮影空間に前記傾斜磁場パルスを発生させるための制御信号を前記傾斜磁場発生手段へ送信する制御手段とを備えたMRI装置において、前記傾斜磁場パルスの発生のためのゲインを調整する調整手段を備え、該調整手段は、前記傾斜磁場パルスの波形を、該傾斜磁場パルスの波形を印加した場合と印加しない場合に得られる信号間の演算によって実測して、それを傾斜磁場パルスの出力の設定値と比較することにより、調整する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、MRI装置のおける傾斜磁場パルスの振幅の調整を、容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るMRI装置の一例の全体概要
【図２】(a)テンプレート画像と、(b)病院で球状ファントムを撮像した画像。
【図３】実施例1の動作の流れを示すフローチャート
【図４】(a)テンプレート画像の歪み画像と、(b)病院で球状ファントムを撮像した画像図の歪み画像
【図５】球状ファントムを静磁場の中心と異なる位置に配置した図
【図６】傾斜磁場パルスの入力波形から出力波形へのデータの流れを示す図
【図７】実施例2の動作の流れを示すフローチャート
【図８】傾斜磁場パルスの波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
最初に、本発明に係るMRI装置の一例の全体概要を図1に基づいて説明する。図1は、本発明に係るMRI装置の一実施形態の全体構成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画像を得るものである。図1に示すように、MRI装置は静磁場発生系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を備えて構成される。
【００１２】
静磁場発生系2は、垂直磁場方式であれば、被検体1の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、体軸方向に均等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、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。
【００１３】
傾斜磁場発生系3は、MRI装置の座標系(静止座標系)であるX、Y、Zの3軸方向に傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とから成り、後述のシーケンサ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3軸方向に傾斜磁場gxin、gyin、gzinを印加する。撮影時には、スライス面(撮影断面)に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルスを印加して被検体1に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの2つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルスと周波数エンコード方向傾斜磁場パルスを印加して、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、高周波磁場パルスと傾斜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制御手段で、ディジタル信号処理装置8の制御で動作し、被検体1の断層画像のデータ収集に必要な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に送る。
【００１５】
送信系5は、被検体1の生態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、被検体1に高周波磁場パルスを照射するもので、高周波発信器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(送信コイル)14aとから成る。高周波発信器11から出力された高周波磁場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磁場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、高周波磁場パルスが被検体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(受信コイル)14bと信号増幅器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た被検体1の応答の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、信号増幅器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、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、光ディスク19、磁気ディスク18等の外部記憶装置と、CRT等からなるディスプレイ20とを有し、受信系6からのデータがディジタル信号処理装置8に入力されると、ディジタル信号処理装置8が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、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。
【００１８】
操作部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。この操作部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を見ながら操作部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】
尚、図1において、送信側の高周波コイル14aと傾斜磁場コイル9は被検体1が挿入される静磁場発生系2の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体1に対向して、水平磁場方式であれば被検体1を取り囲むようにして設置されている。また、受信側の高周波コイル14bは、被検体に対向して、或いは取り囲むように設置されている。
【００２０】
現在MRI装置の撮像対象核種は、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水素原子核(プロトン)である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報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2次元もしくは3次元的に撮像する。
【実施例１】
【００２１】
次に、本発明の実施例1を図2〜5を用い説明する。ただし、実施例1の概略は次のとおりである。すなわち、先ず、傾斜磁場パルスのゲインを正確に調整された初号機等において、球状ファントムを用いてテンプレート画像(図2(a))を得る。その後、MRI装置の各製品(2号機等以降のもの)を病院へ出荷する。そして、工場で初号機でテンプレート画像を得た時と同じ撮像条件で球状ファントムを撮像する。最後に、得られる画像(図2(b))上での球状ファントムの大きさをテンプレート画像と比較して、XYZ各方向への傾斜磁場パルスのゲインを計測する。
【００２２】
次に、図3は、実施例1の動作の流れを示すフローチャートである。ただし、図3のフローチャートはMRI装置を病院へ出荷した後の作業手順を表すフローチャートである。図3のフローチャートの各ステップを順に説明する。
【００２３】
(ステップ301)
作業者が、球状ファントムを、MRI装置の静磁場の中心に配置する。この配置は、手動により行なわれる。尚、ここで使用する球状ファントムは、工場内でテンプレート画像を得た時と同じものを用いる。
【００２４】
(ステップ302)
次に、作業者は、MRI装置を用い、ステップ301で設置した球状ファントムを撮像する。ただし、ここでの撮像条件等は、工場内でテンプレート画像を取得した時の撮像条件と同じであるものとする。例えば、撮像シーケンスとしては、スピンエコー法を用いる。また、ステップ301でのファントムを設置する際の設置精度を高めるが、さらに本ステップにおける撮像のスライス厚を厚くすれば、球状ファントムの最も径の長いところが撮像した画像に含まれるようになると考えられる。
【００２５】
(ステップ303)
次に、ステップ302で得た画像と、テンプレート画像上に現れたファントムの大きさを比較する。ここで、より具体的にステップ302で得た画像上に現れたファントムと、テンプレート画像上に現れたファントムの大きさを比較する方法は次の2つがある。
【００２６】
第1に、ステップ302で得た画像上に現れたファントムと、テンプレート画像上に表れたファントムのプロファイルを比較する方法である。より具体的には、ファントム画像のプロファイルの裾野幅に基づいて、ステップ302で得た画像上に現れたファントムと、テンプレート画像上に現れたファントムの大きさを比較する。
【００２７】
第2に、ステップ302で得た画像上に表れたファントムの像と、テンプレート画像上に表れたファントムの像をそれぞれ2値化して領域抽出し、2つの円形のファントム像を重ね合わせてそのいずれかの拡大・縮小率を変え、差分画像の面積が変曲となる拡大・縮小率を求めることにより、2つのファントム像の大きさの違い(どちらが、とちらの何倍か)を比較する方法である。
【００２８】
これらの方法により、実際にステップ202によりファントムを撮像して得た画像を基準にしたテンプレート画像の画像拡大・縮小率をRとするとき、最適なゲインの値(G0)は、撮像時のゲインの値(G)をRで割った値であれば良い。
【００２９】
この2つの方法で2つのファントム像の大きさの違いを比較する場合、2つのファントム像のエッジの部分の影響を受けやすい。特に垂直磁場方式の永久磁石方式のMRI装置では、磁場の均一度を一定に保つことが難しいため、得られる画像に歪み(図4)が生じる可能性が高い。しかしながら、得られたテンプレートの画像にも、同様の磁場の不均一による歪み情報が含まれているため、精度を高くゲインを得るために問題とならない。
【００３０】
(ステップ304)
X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の3軸すべてについて、調整を行ったかを判断する。全部の軸について調整を行っていれば終了し、いなければステップ202へ移行する。
【００３１】
上記実施例1によれば、工場から病院へMRI装置を移した際に、傾斜磁場パルスのゲインに変化が生じた場合、そのゲインをX軸方向の傾斜磁場パルス、Y軸方向の傾斜磁場パルス、Z軸方向の傾斜磁場パルスのそれぞれについて、ファントムの設置方向等を変えることなく、計測することができる。ただし、上記実施例では、球状ファントムの位置を静磁場の中心としたが、静磁場の中心と異なる位置に図5のPos.2からPos.5のように配置し、静磁場中心と異なる位置における傾斜磁場パルスのゲインを求めるようにしても良いことは言うまでもない。
【００３２】
すなわち、本実施例によれば、撮影空間に配置された被検体に静磁場を印加する静磁場発生手段と、前記被検体に傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場発生手段と、前記撮影空間に前記傾斜磁場パルスを発生させるための制御信号を前記傾斜磁場発生手段へ送信する制御手段とを備えたMRI装置において、前記傾斜磁場パルスの発生のためのゲインを調整する調整手段を備え、該調整手段は、球状のファントムの大きさを測定して、基準の大きさの場合と比較することにより、調整する。
【００３３】
前記MRI装置における基準の大きさとは、前述の、相対するアクリルの棒を用いた調整方法によりゲインが調整されたMRI装置(例えば、初号機)の場合におけるファントムの大きさである。すなわち、前記基準の大きさとは、基準とするMRI装置で計測された画像におけるファントムの大きさのことである。
【実施例２】
【００３４】
次に、本発明の実施例2を図6〜図8を用い説明する。ただし、実施例2では、非特許文献1に記載されているように、次のような方法を用いる。すなわち、波形を測定するスライス傾斜磁場をテスト傾斜磁場とする。所定の薄いスライスを励起後に、テスト傾斜磁場を撮影パラメータに従って印加して信号取得するシーケンスと、テスト傾斜磁場を印加せずに信号取得するレファレンスシーケンスとを実施し、これら2つのシーケンスで得られた信号間の演算によってテスト傾斜磁場(スライス傾斜磁場)の傾斜磁場出力波形を実測する方法である。
【００３５】
そして、所定の入力波形(図6のA)の強度(振幅)と、上記非特許文献1記載の技術により計測される実際にファントムに傾斜磁場パルスにより印加されて計測された出力波形(図6のＢ)の強度(振幅)を比較することで、傾斜磁場出力の最適なゲインを算出することを特徴とする。
【００３６】
次に、図7は、実施例2の動作の流れを示すフローチャートである。ただし、図7のフローチャートはMRI装置を病院へ出荷した後の作業手順を表すフローチャートである。図7のフローチャートの各ステップを順に説明する。
【００３７】
(ステップ701)
作業者が、ファントムを、静磁場の中心に配置する。この配置は、手動により行なわれる。尚、ここで使用するファントムは、工場内でテンプレート画像を得た時と同じものを用いるが、球状である必要はない。
【００３８】
(ステップ702)
非特許文献1に記載の従来技術を用いて、傾斜磁場パルスにより実際にファントムに印加される出力波形の強度(振幅)の時間的変化を計測する。ただし、傾斜磁場電源10から実際に出力される波形には、種々の補正が施されている。例えば、特許文献1記載の技術によれば、渦電流によって誘起される空間的に且つ時間的に変化する磁場を測定すると共にそれを補償する技術が開示されている。ここでより具体的に“渦電流によって誘起される空間的に且つ時間的に変化する磁場を補償する”とは、シーケンサからの入力波形が図8(a)であるような場合において、種々の補正により図8(b)のような角が尖った波形を傾斜磁場電源10出力することである。しかしながら、本実施例における傾斜磁場パルスにより実際にファントムに印加される出力波形の強度(振幅)の時間的変化の計測は、ファントム(あるいは被検体)に実際に印加されたパルスの波形であるので、図78c)等のように、渦電流等の影響を実際に更に受けた後のものである。
【００３９】
(ステップ703)
所定の入力波形の強度(振幅)；amp_inと、ステップ602により計測された出力波形の強度(振幅)；amp_outを比較し、最適なゲインG0を求める。より具体的には、G0はGに(amp_in／amp_out)を掛けて、計算する。
【００４０】
上述した通り、出力傾斜磁場波形は、実際にファントムに印加されている傾斜磁場パルスの波形である為、種々の補正が機能していない場合、歪みやオーバーシュートなどの影響により、矩形波形を得ることができない。本来であれば、種々の補正が機能している状態で調整することが望ましいが、もし補正が機能していなかった場合でも、平均化処理やフィッティング処理等を駆使し、実際の強度(振幅)を求めれば良いと考えられる。
【００４１】
(ステップ704)
X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の3軸すべてについて、調整を行ったかを判断する。全部の軸について調整を行っていれば終了し、いなければステップ702へ移行する。
【００４２】
上記実施例によれば、様々な傾斜磁場強度、Duration、立ち上がり時間の傾斜磁場パルスを印加することで、これらに依存するゲイン特性を得ることができる。
【００４３】
本実施例によれば、撮影空間に配置された被検体に静磁場を印加する静磁場発生手段と、前記被検体に傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場発生手段と、前記撮影空間に前記傾斜磁場パルスを発生させるための制御信号を前記傾斜磁場発生手段へ送信する制御手段とを備えたMRI装置において、
前記傾斜磁場パルスの発生のためのゲインを調整する調整手段を備え、該調整手段は、前記傾斜磁場パルスの波形を、該傾斜磁場パルスの波形を印加した場合と印加しない場合に得られる信号間の演算によって実測して、それを傾斜磁場パルスの出力の設定値と比較することにより、調整することを特徴とするMRI装置が提供される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、MRI装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
4  シーケンサ、10  傾斜磁場電源、9  傾斜磁場コイル
【図１】
2013146472.tif 000003
【図２】
2013146472.tif 000004
【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】
2013146472.tif 000009
【図８】
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