JP4822379B2

JP4822379B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP4822379B2
Application number: JP2001076217A
Authority: JP
Inventors: 静江空; 和則富澤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP2002272702A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は核磁気共鳴現象を用いて被検体の断層像を得る磁気共鳴イメージング（以下「ＭＲＩ」という）装置に係わり、被検体の撮像（本計測）に先立ち行う前計測において、ゲイン調整時間を短縮する機能を備える、ＭＲＩの装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置では、被検体からの核磁気共鳴信号（ＮＭＲ信号）を画像化するものであり、一般的に図４、図５のように行なわれる。まず、被検体の撮像に先立って前計測（４０１）を行い、次に本計測（４０２）を行った後、再構成（４０３）をして画像を得る。前計測では本計測のための準備として、自動周波数ロック（５０１）、受信コイルの自動同調（５０２）の他に微弱なＮＭＲ信号を増幅する時に必要なゲイン調整（５０３）などを行う。
【０００３】
ここで、ゲイン調整とは、パルスシーケンスを駆動することにより被検体８より発生したＮＭＲ信号を受信コイル１５にて受信し、受信したＮＭＲ信号を受信回路１６で検波、増幅などが行われ、この増幅する際の増幅率をゲイン値として、中央処理装置（ＣＰＵ）７からの指示でシーケンサ６をとおして設定する。このゲイン値の設定は、ＮＭＲ信号をデジタル信号に変換する際に、デジタルに変換されたＮＭＲ信号がオーバーフローせず、かつデジタルのビットを有効に使用してデジタル変換できるように、デジタル変換前にＮＭＲ信号のゲイン値を適切に設定する。前記ゲイン値は、被検体８の撮像部位、被検体８のサイズ、撮像条件、撮像に使用するパルスシーケンス等により異なるため、本計測に先立って行う前計測にてゲイン値を調整する必要がある。このゲイン値の調整を行う処理がゲイン調整処理である。
【０００４】
図６、図７に従来技術によるゲイン調整処理の実施例と流れ図を示す。図６は、１計測１スライスでｎ回連続して計測する場合を例として、ゲイン値を調整するのに用いるスライスポジションの検索方法を図示し、ゲイン調整全体の流れ図とともに示したものである。Ｓ１〜Ｓｎは全計測で計測するスライスを示している。従来技術によるゲイン調整では、位相エンコードを切った状態で、Ｓ１からＳｎまで１計測ずつＮＭＲ信号を収集し、全計測の信号収集（６０１）が終了すると、収集した信号の中から最大信号を発生するスライスを検索（６０２）して、その各スライスポジションにて下式を用いてゲイン値の調整（６０３）を行っていた。
【０００５】
【数１】

上記の式にて調整されたゲイン値は、中央処理装置（ＣＰＵ）によってシーケンサをとおして受信回路へ指示（６０４）され、本計測で計測したＮＭＲ信号を効率よくデジタル信号に変換するために用いられる。
【０００６】
図７は、１計測４スライスの計測を２回連続して行う場合を例として、従来技術によるゲイン値を調整するまでの過程を流れ図で示したものである。Ｓ１１〜Ｓ１４は１計測目で計測するスライス、Ｓ２１〜Ｓ２４は２計測目で計測するスライスを示している。従来技術によるゲイン調整では、図６と同様に全スライスにおいてＮＭＲ信号を収集（７０１）し、収集した信号の中から最大信号を発生するスライスを検索（７０２）して、そのスライスポジションにてゲイン値の調整（７０３）をし、調整されたゲイン値をシーケンサをとおして受信回路へ指示していた（７０４）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術では、計測を行うスライス数が増加するに従って最大となるＮＭＲ信号を検索するための信号収集回数が増加するため、ゲイン調整時間が非常に長くなっていた。そこで、本発明の目的は、最大信号を検索するための信号収集回数を削減することによってゲイン調整時間を短縮し、全スライスにて最大信号を検索した場合と同等のゲイン調整結果を得ることを可能とすることで操作性を向上させた計測方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は静磁場発生手段と、スライスエンコード、位相エンコード、周波数エンコードの各方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、被検体の組織を構成する原子核を励起して磁気共鳴を生じさせる高周波磁場を発生する送信手段と、磁気共鳴による被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信手段と、前記受信手段で検出したＮＭＲ信号を用いて画像を再構成する信号処理手段と、前記傾斜磁場及び高周波磁場を複数スライスを撮像するシーケンスにて印加すると共に前記各手段を制御する制御手段とを備えて成る磁気共鳴イメージング装置において、前記制御手段は、前記複数スライスのスライス数よりも少ないスライス数で、ゲイン調整のための前計測を行なうようにしたものである。或いは、ゲイン調整のための前計測を行なうスライス間隔を、前記複数スライスのスライス間隔よりも広くするようにしたものである。
また、前記制御手段は、前記前計測により得られたＮＭＲ信号の内で、最大の信号となったスライスにおいて、前記ゲイン調整を行う。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に記載の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図３は、本発明を適用するＭＲＩ装置の概略の全体構成を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、磁気共鳴現象を利用して被験体の断層像を得るためのもので、静磁場発生手段１、傾斜磁場発生手段２、送信系３、受信系４、信号処理系５、シーケンサ６、中央処理装置７および図示しない操作部とからなっている。
【００１１】
静磁場発生手段１は、被検体８の周りのある広がりを持った空間に配置された永久磁石・常伝導磁石のいずれかからなり、被検体８の周囲にその体軸方向または被検体の体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させる。
【００１２】
傾斜磁場発生手段２は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル９とこれらの各々のコイルを磁化させる傾斜磁場電源１０とからなり、シーケンサ６からの命令に従って傾斜磁場電源１０の各々のコイルを磁化させることによりＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の傾斜磁場Ｇｓ、Ｇｐ、Ｇｆを被検体８に印加する。この傾斜磁場の加え方により、被検体８の撮影して表示する断面が設定される。
【００１３】
送信系３は、高周波発振器１１、変調器１２、高周波増幅器１３および高周波照射コイル１４とからなり、傾斜磁場発生手段２で設定された被検体８の撮影断面の生体組織を構成する原子の原子核を励起して核磁気共鳴を起こさせるために、高周波発振器１１から出力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８に近接して設置された高周波照射コイル１４に供給して被検体に照射する。
【００１４】
受信系４は、高周波受信コイル１５、受信回路１６およびアナログ／ディジタル（以下「Ａ／Ｄ」という）変換器１７とからなり、送信系３の高周波照射コイル１４から照射された電磁波による被検体８の生体組織の原子核の磁気共鳴によるエコー信号であるＮＭＲ信号を、被検体８に近接して配置された高周波受信コイル１５で検出し、受信回路１６を介してＡ／Ｄ変換器１７に入力し、ディジタル信号に変換して、さらにシーケンサ６からの命令によるタイミングでサンプリングされた収集データとして、その信号を信号処理系５に送る。
【００１５】
信号処理系５は、収集データに対しフーリエ変換およびシーケンサ６の制御を行うＣＰＵ７、本発明の補正手段を含み補正計算や収集データを断層像に再構成するために必要な処理を行う信号処理装置１８、経時的な画像解析処理および指定された計測のシーケンスのプログラムやその実行の際に用いられるパラメータ−等を記憶し、被検体に対して行った事前の計測で得た計測パラメーターや受信系４で検出したＮＭＲ信号からの収集データおよび関心領域設定に用いる画像を一時保管すると共にその関心領域を設定するためのパラメーター等を記憶するメモリ１９、再構成された画像データを記憶するデータ格納部となる磁気ディスク２０・光ディスク２１およびこれらのディスクから読み出した画像データを映像化して断層像として表示するディスプレイ２２とからなり、受信系４で検出したＮＭＲ信号を用いて画像再構成演算を行うとともに画像表示を行う。
【００１６】
シーケンサ６は、ＣＰＵ７の制御で動作しスライスエンコード、位相エンコード、周波数エンコードの各傾斜磁場および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発生するためのもので、被検体８の断層像のデータ取得に必要な種々の命令を傾斜磁場発生手段２、送信系３および受信系４に送る。
操作部は、トラックボールまたはマウス、キーボード等からなり信号処理系５で行う処理の制御情報を入力する。
【００１７】
次に、前記目的を達成するため、本発明のＭＲＩ装置を用いた前計測におけるゲイン調整処理の実施例について図１と図２を用いて説明する。図１は、１計測１スライスでｎ回連続して計測する場合を例として、ゲイン値を調整するのに用いるスライスポジションの検索方法を図示し、ゲイン調整全体の流れ図とともに示したものである。ここでは最大となるＮＭＲ信号を検索するためにＮＭＲ信号を収集するスライス枚数を全計測で計測するスライス数の１／３とする例を挙げる。Ｓ１〜Ｓｎは全計測で計測するスライスを示す。Ｓ１〜Ｓｎのスライスを計測する際に、本発明では、従来技術（図６）のようにＳ１〜Ｓｎの全スライスのＮＭＲ信号を収集するのではなく、ある指定された間隔（この例では“スライス間隔×３”）で信号収集スライスを間引く方法を提供する。ＮＭＲ信号の収集スライス数を全計測で計測するスライス数の１／３としたこの例では、Ｓ１，Ｓ４，Ｓ７，…においてのみ信号収集処理（１０１）を行う。この信号を収集したスライスの中から最大信号となるスライスを検索（１０２）し、最大の信号となったスライスのポジションにおいてゲイン値の調整（１０３）をし、調整されたゲイン値をシーケンサをとおして受信回路へ指示する（１０４）。
【００１８】
図２は、１計測４スライスの計測を２回連続して行う場合を例として、本発明のＭＲＩ装置によるゲイン値を調整するまでの過程を流れ図で示したものである。Ｓ１１〜Ｓ１４は１計測目で計測するスライス、Ｓ２１〜Ｓ２４は２計測目で計測するスライスを示している。ＮＭＲ信号の収集スライス数を全計測で計測する全スライス数の１／３としたこの例では、ある指定された間隔（この例では“スライス間隔×３”）で信号収集スライスの間引きを行うため、Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ２３においてのみ信号収集処理（２０１）を行い、この収集したスライスの中で最大信号となるスライスを検索（２０２）して、最大の信号となったスライスのポジションにおいてゲイン値の調整（２０３）をし、調整されたゲイン値をシーケンサをとおして受信回路へ指示する（２０４）。
【００１９】
上記に１／３の間隔で計測スライスを間引く２例（図１、図２）を示したが、通常診断に用いる計測ではスライス間隔を大きくあけて撮像することはなく、スライス間で人体の構造が大きく変わることもないので、上記方法にて信号を収集して検索した最大信号が、従来の計測スライス枚数を間引かずに全スライスにて信号を収集し検索した最大信号と比較して大きく異なることはない。よって、本発明における計測スライス枚数を間引いて信号計測を行うゲイン調整方法でも問題なくゲイン値の調整が行われる。
【００２０】
以上のように最大信号を検索するためにＮＭＲ信号を収集するスライス枚数を間引くことによって信号収集処理（図１−１０１、図２−２０１）に要する時間を短縮し、ゲイン調整時間を短縮する。なお、信号収集を間引くスライス枚数は装置固定の値としてもよいし操作者が任意に可変させてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように構成されているので、前計測にて行うゲイン調整処理に要する時間を短縮し、かつ従来調整法と同等のゲイン調整結果を得ることが可能となり、従来より操作性のよい磁気共鳴イメージング装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるゲイン調整処理を用いた磁気共鳴イメージング装置の１実施例についての流れ図（１）。
【図２】本発明によるゲイン調整処理を用いた磁気共鳴イメージング装置の１実施例についての流れ図（２）。
【図３】本発明による磁気共鳴イメージング装置についての概略構成図。
【図４】磁気共鳴イメージング装置による撮像全体の流れ図。
【図５】磁気共鳴イメージング装置による前計測の流れ図。
【図６】従来発明によるゲイン調整処理を用いた磁気共鳴イメージング装置の１実施例についての流れ図（１）。
【図７】従来発明によるゲイン調整処理を用いた磁気共鳴イメージング装置の１実施例についての流れ図（２）。
【符号の説明】
１………静磁場発生手段
２………傾斜磁場発生手段
３………送信系
４………受信系
５………信号処理系
６………シーケンサ
７………ＣＰＵ
８………被検体

Claims

静磁場発生手段と、
スライスエンコード、位相エンコード、周波数エンコードの各方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、
被検体の組織を構成する原子核を励起して磁気共鳴を生じさせる高周波磁場を発生する送信手段と、
磁気共鳴による被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信手段と、
前記受信手段で検出したＮＭＲ信号を用いて画像を再構成する信号処理手段と、
前記傾斜磁場及び高周波磁場を、１計測複数スライス方式の計測を計測毎にスライス位置を異ならせて複数回繰り返して、複数スライスを撮像するシーケンスにて印加すると共に前記各手段を制御する制御手段と、
を備えて成る磁気共鳴イメージング装置において、
前記制御手段は、ゲイン調整のための前計測を行なうスライス間隔を、前記複数スライスのスライス間隔よりも広くし、各計測間で該前計測を行なうスライスを相対的に異ならせることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
静磁場発生手段と、
スライスエンコード、位相エンコード、周波数エンコードの各方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、
被検体の組織を構成する原子核を励起して磁気共鳴を生じさせる高周波磁場を発生する送信手段と、
磁気共鳴による被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信手段と、
前記受信手段で検出したＮＭＲ信号を用いて画像を再構成する信号処理手段と、
前記傾斜磁場及び高周波磁場を、複数スライスを撮像するシーケンスにて印加すると共に前記各手段を制御する制御手段と、
を備えて成る磁気共鳴イメージング装置において、
前記制御手段は、前記複数スライスのスライス数よりも少ないスライス数で、又は、前記複数スライスのスライス間隔よりも広いスライス間隔で、ゲイン調整のための前計測を行ない、該前計測により得られたNMR信号の内で、最大の信号となったスライスにおいて前記ゲイン調整を行ない、該調整されたゲイン値を他のスライスのゲイン値にも適用することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。