磁気共鳴イメージング装置
【課題】呼吸動モニタ等のためにNMR信号を取得する領域が、撮像領域と重なる場合であっても、画質の劣化や呼吸周期等の検出能の低下を防ぐことのできるMRI装置を提供する。
【解決手段】撮像範囲３０１の複数のスライスについてNMR信号を順に取得する撮像動作と、所定の励起領域２０４を励起してNMR信号を検出するモニタ動作とを交互に繰り返し行う。撮像範囲３０１の一部がモニタ用励起領域２０４と重複する場合、モニタ動作の直前の撮像スライスおよび直後の撮像スライスとしては、モニタ用励起領域２０４とは重複しないスライスを選択する。これにより、重複領域を撮像動作とモニタ動作により連続励起することが避けられるため、連続励起によるNMR信号の変調を防止できる。
【解決手段】撮像範囲３０１の複数のスライスについてNMR信号を順に取得する撮像動作と、所定の励起領域２０４を励起してNMR信号を検出するモニタ動作とを交互に繰り返し行う。撮像範囲３０１の一部がモニタ用励起領域２０４と重複する場合、モニタ動作の直前の撮像スライスおよび直後の撮像スライスとしては、モニタ用励起領域２０４とは重複しないスライスを選択する。これにより、重複領域を撮像動作とモニタ動作により連続励起することが避けられるため、連続励起によるNMR信号の変調を防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸動をモニタしながら、撮像を行う磁気共鳴イメージング（以下、ＭＲＩ）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置において被検体の画像を撮像する際に、呼吸性体動によるアーチファクトを防止するため、呼吸動を検出しながら撮像を行う方法がある。この撮像方法では、画像作成用の核磁気共鳴（NMR)信号の取得動作と、呼吸動モニタ用のNMR信号の取得動作とを１組にして繰り返し行う。取得された呼吸動モニタ用のNMR信号から横隔膜の位置を検出し、横隔膜の位置が予め定めた許容範囲内である場合には、同じ組で取得した画像作成用のNMR信号を画像再構成に使用する。また、冠状動脈等の心拍性体動のある部位を撮像する場合には、心電図波形に同期して画像作成用NMR信号の取得動作と呼吸動モニタ用NMR信号取得動作とを行うことにより、心拍性体動と呼吸性体動の両者を除去した画像を取得することが可能である。
【０００３】
特許文献１には、心拍周期に同期して画像作成用NMR信号と呼吸動モニタ用NMR信号とを取得する撮像方法において、位相エンコード情報を変更するタイミングを心拍周期と呼吸周期とに基づいて最適化することにより、撮像時間の短縮を図ることが開示されている。
【特許文献１】特開平９−１０６８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
呼吸動モニタ用のNMR信号を取得するための励起領域２０４は、図９のように呼吸による横隔膜の移動範囲を含むように設定する必要がある。このため、励起領域２０４には、横隔膜に隣接する肝臓および肺の一部が含まれ、撮像領域７０１が肝臓全体、肺全体、または胸部全体等の場合、撮像領域７０１の一部にモニタ用励起領域２０４が重なる。撮像領域７０１とモニタ用励起領域２０４とが重なる部分は、短時間に呼吸動モニタ用NMR信号取得および画像作成用NMR信号取得動作により２回励起され、１回のみ励起された場合とは磁化の励起状態が異なる。このため、呼吸動モニタ用NMR信号取得と画像作成用NMR信号取得とをこの順に行う場合、短時間に２回の励起を受けるモニタ用励起領域２０４は、周辺領域とは異なるNMR信号強度を示し、再構成された画像の画質が劣化することがある。一方、画像作成用NMR信号取得と呼吸動モニタ用NMR信号取得とをこの順に行う場合には、モニタ用励起領域２０４で取得されるNMR信号が２回の励起の影響を受けるため、呼吸動の検出精度が低下する可能性がある。特許文献１に記載の技術では、モニタ用励起領域２０４が２回の励起を受けることは全く考慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、呼吸動モニタ等のためにNMR信号を取得する領域が、撮像領域と重なる場合であっても、画質の劣化や呼吸周期等の検出能の低下を防ぐことのできるMRI装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によれば以下のようなＭＲＩ装置が提供される。すなわち、静磁場を発生する静磁場発生部と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部と、高周波磁場を発生する高周波磁場発生部と、被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出する信号検出部と、傾斜磁場発生部と高周波磁場発生部と信号検出部とを制御して所定のパルスシーケンスを実行させる制御部とを有するＭＲＩ装置であり、パルスシーケンスは、所定の撮像範囲内の複数のスライスについて核磁気共鳴信号を順に取得する第１信号取得動作と、第１信号取得動作とは異なる目的で被検体の所定の励起領域を励起して核磁気共鳴信号を検出する第２信号取得動作とを交互に繰り返し行うものである。制御部には、第１信号取得動作における撮像範囲のスライス撮像順を定める撮像順決定部が配置されている。撮像順決定部は、撮像範囲の一部が第２信号取得動作の励起領域と重複する場合、第２信号取得動作時の時間的近傍における撮像スライスとして、第２信号取得動作の励起領域とは重複しないスライスを選択する。これにより、重複領域を第１および第２信号取得動作により連続励起することが避けられるため、連続励起によるNMR信号の変調を防止できる。
【０００７】
上述の第１信号取得動作は、１回の動作で３以上のｋ枚のスライスについて順に核磁気共鳴信号を取得する動作であり、撮像順決定部は、第２信号取得動作の励起領域と重複するスライスを、第２番目から第ｋ−１番目のいずれかで撮像するように撮像順に決定することにより、連続励起を避ける構成とすることができる。
【０００８】
上述の第２信号取得動作は、体動をモニタするために前記励起領域から信号を取得する動作を用いることが可能である。
【０００９】
上述の撮像順決定部は、例えば以下の（１）〜（４）の処理により撮像順を決定する構成にすることができる。
（１）第２信号取得動作の前記励起領域と重複するスライス領域を求め、
（２）撮像範囲の全スライス数ｎから、第１信号取得動作が１回の動作で信号を取得するスライス数ａと、全スライスの信号取得に必要な繰り返し動作回数ｂを求め、
（３）第１〜第ｎスライスの第１スライスからｂ枚おきにa枚のスライスを順に選択することにより、第１回の第１信号取得動作で撮像する仮スライス撮像順を決定し、仮スライス撮像順の各スライスの位置を、前記（１）の処理で求めた前記重複スライス領域と全スライスの中央との距離ｇに相当するスライス数だけずらすことにより第１回の第１信号取得動作で撮像する真のスライス撮像順を決定し、
（４）前記（３）で求めた真のスライス撮像順を１スライスづつ順にずらすことにより、第２〜第ｂ回の第１信号取得動作で撮像するスライス撮像順を決定する。
【００１０】
また、撮像順決定部が定めたスライス撮像順を示す画面をディスプレイに表示する構成にすることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照し説明する。
まず、第１の実施の形態のＭＲＩ装置の構成について図１を用いて説明する。第１の実施の形態のＭＲＩ装置は、撮像空間に静磁場を発生する静磁場発生装置１０１、患者などの被検体１０２を搭載し、撮像空間に配置するためのベッド１０３と、高周波磁場(ＲＦ)パルスを被検体１０２に印加し、核磁気共鳴（NMR）信号を検出するための高周波磁場(ＲＦ)コイル１０４、ならびに、撮像空間にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の傾斜磁場をそれぞれ発生させる傾斜磁場発生コイル１０５、１０６、１０７を有している。
【００１２】
ＲＦコイル１０４には、ＲＦパルスを発生させるための高周波電流を供給する高周波電源１０８と、受信したNMR信号を増幅する増幅器１１４が接続されている。高周波電源１０８には、変調器１１３と、高周波信号を発振する発振器１１２が接続されている。増幅器１１４には、増幅後の信号をＡ／Ｄ変換し検波する受信器１１５が接続されている。受信器１１５が検出したNMR信号は、計算機１１８に受け渡される。計算機１１８は、内蔵するＣＰＵが記憶媒体１１７に格納されている画像再構成プログラムを読み込んで実行することにより、受信器１１５から受け取ったＮＭＲ信号と、接続されている記憶媒体１１７に格納されている撮影条件などのデータとを参照して画像再構成を行う。再構成した画像は、計算機に接続されているディスプレイ１１９に表示される。また、傾斜磁場発生コイル１０５、１０６、１０７には、それぞれ電流を供給するための傾斜磁場電源１０９、１１０、１１１が接続されている。
【００１３】
傾斜磁場電源１０９、１１０、１１１、発振器１１２、高周波電源１０８、増幅器１１４および受信器１１５は、これらの動作を制御するシーケンサ１１６に接続されている。計算機１１８は、記憶媒体１１７に予め格納されているパルスシーケンス作成プログラムを読み込んで実行することにより、所望の撮像方法を実現するために所定のタイミングで各部を動作させる撮像パルスシーケンスを作成し、シーケンサ１１６に受け渡す。また、計算機１１８内には、時空間マップ作成部１１８ａが配置されており、撮像パルスシーケンスにおいて撮像するスライス順を定める時空間マップを作成する。時空間マップ作成部１１８ａの動作について後で詳しく説明する。
【００１４】
シーケンサ１１６は、計算機１１８から受け取った撮像パルスシーケンスに従って、各部に所定のタイミングで制御信号を出力して動作させ、パルスシーケンスを実現する。パルスシーケンスのパラメータとなる具体的な撮像条件は、予め設定された条件および入力部１２１によりオペレータより受け付けた条件を用いる。また、シーケンサ１１６には、被検体１０２である患者に取り付けられた心電計１２０が接続され、その出力信号を受け取っており、心拍周期に同期させてパルスシーケンスを行うことが可能である。
【００１５】
パルスシーケンス実行時の各部の動作について簡単に説明する。入力部１２１を介してオペレータにより指定された撮影条件に従い、計算機１１８は撮像パルスシーケンスを作成し、シーケンサ１１６に受け渡す。シーケンサ１１６は、傾斜磁場電源１０９〜１１１に制御信号を送信し、傾斜磁場コイル１０５〜１０７により撮像空間に所望の方向の傾斜磁場を発生させる。同時に、発振器１１２および変調器１１３に命令を送信して所定の高周波磁場波形を生成させ、この波形を持つ電流信号を高周波電源１０８により生じさせ、高周波磁場コイル１０４に送る。これにより高周波磁場コイル１０４はＲＦパルスを発生し、被検体１０２に印加する。被検体１０２から発生したNMR信号は、高周波磁場コイル１０４により受信された後、増幅器１１４で増幅され、受信器１１５でＡ／Ｄ変換と検波が行われる。なお、心拍周期に同期させる場合には、心電計１２０からの信号に同期して、傾斜磁場の印加およびＲＦパルスの印加を行う。検波されたNMR信号は、計算機１１８において処理され、横隔膜位置の検出および画像再構成が行われ、画像再構成等の結果はディスプレイ１１９に表示される。
【００１６】
本実施の形態の撮像パルスシーケンスのタイムチャートを図２（ａ）に示す。この撮像パルスシーケンスは、呼吸性体動によるアーチファクトを防止するために、呼吸周期モニタ用NMR信号取得動作（以下ナビゲートシーケンスと呼ぶ）２０１と、画像作成用NMR信号取得動作（以下撮像シーケンスと呼ぶ）２０２とをこの順番で一組として、周期Ｔｗで繰り返し行うシーケンスである。なお、図２（ａ）の撮像パルスシーケンスは、心電同期は行わない。
【００１７】
ナビゲートシーケンス２０１の励起領域（以下ナビ用励起領域と称する）２０４は、図３に示した横隔膜２０６を含む領域であり、この領域のNMR信号を取得することにより横隔膜２０６の位置を検出する。一方、撮像シーケンス２０２の撮像領域３０１は、胸部全体であり、一部がナビ用励起領域２０４と重なっている。撮像領域３０１には、体軸方向にｎ枚のスライスが設定されている。撮像シーケンス２０２は、高速撮像方法によって、１周期Ｔｗで予め定めた複数枚（ａ枚）のスライスについて画像再構成に必要なｋ空間を全て埋めるNMR信号を取得する。よって、１周期の撮像シーケンス２０２でa枚のスライスについて画像再構成が可能になる。
【００１８】
しかしながら、計算機１１８は、ナビゲートシーケンス２０１で取得したNMR信号から励起領域２０４内の横隔膜２０６の位置を検出し、検出した横隔膜２０６の位置が予め定めたゲートウインドウ２０７から外れている場合には、その周期Ｔｗの撮像シーケンス２０２で取得したNMR信号は破棄し、その周期Ｔｗで撮像したa枚のスライスの画像再構成には使用せず、横隔膜２０６の位置がゲートウインドウ２０７内に位置する場合にのみ、取得したNMR信号を画像再構成に使用する。従って、横隔膜２０６の位置がゲートウインドウ２０７内に位置する状態で、全てのスライスについてNMR信号が取得できるまで、図２（ａ）の撮像パルスシーケンスを繰り返し行う。
【００１９】
なお、ナビゲートシーケンス２０１および撮像シーケンス２０２の撮像方法としては所望の撮像方法を用いることができるが、呼吸周期（５秒前後）を考慮すると周期Ｔｗは１秒以下に設定することが望ましい。このため、撮像シーケンス２０２の撮像方法としては、１秒間に枚数ａのスライスについて撮像が可能な高速撮像方法を用いる。例えばエコプラナーイメージング法や高速グラディエントエコー法等を用いることができる。エコプラナーイメージング法を用いる場合には、傾斜磁場電源１０９〜１１１として傾斜磁場コイル１０５〜１０７への供給電流を高速反転させることが可能なものを用いる。なお、ここでは、１周期の撮像シーケンス２０２でa枚のスライスについて画像再構成に必要なｋ空間を全て埋めるNMR信号を取得する構成について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、１周期でａ枚のスライスについてそれぞれｋ空間の一部分ずつNMR信号を取得し、数周期でｋ空間を埋めるように撮像することも可能である。
【００２０】
このような撮像パルスシーケンスにおいて、撮像領域３０１は、ナビ用励起領域２０４と一部重なっているため、撮像領域３０１の第１〜第ｎスライスのうちナビ用励起領域２０４と重複するスライスは、連続して２回励起されると画質劣化、或いはナビゲート用NMR信号の精度低下が生じる可能性がある。そこで、本実施の形態では、計算機１１８に備えた時空間マップ作成部（撮像順決定部）１１８ａが図４（ａ）のように撮像するスライスの順番を定めた時空間マップを予め作成し、この時空間マップにしたがって撮像パルスシーケンスを実行することにより、２回の励起の影響を解消する。
【００２１】
図４（ａ）の時空間マップについて、具体的に説明する。この時空間マップは、ナビゲートシーケンス２０１の励起位置（励起領域２０４）とその励起タイミング、および、撮影シーケンス２０２の撮像スライス面とその励起タイミングを実線で示したものである。図４（ａ）において、左端に示した縦軸３１０は、被検体１０２の体軸方向を示す空間座標軸であり、図３に示した縦軸３１０と同様に、励起されるスライス面とナビ用励起領域２０４の位置を示す。一方、図４（ａ）の横軸は、時間軸である。なお、図４（ａ）では、撮像領域３０１の全スライス数ｎ＝１５、ナビゲートシーケンスの励起領域２０４と重複するスライスは、第７スライスから第１０スライスの４枚、１回の撮影シーケンス２０１で撮像されるスライス数５枚とした例を示している。
【００２２】
本実施の形態では、図４（ａ）のように、ナビゲートシーケンス２０１の直前・直後に、ナビ用励起領域２０４と重なるスライス面（第７〜第１０スライス）の撮影（励起）を避けるように時空間マップを作成している。すなわち、ナビゲートシーケンス２０１の直前および直後には、必ず、ナビ用励起領域２０４とは重ならないスライス面（第１〜６もしくは第１１〜１５スライス）を撮像し、ナビ用励起領域２０４と重なるスライス面は、ナビゲートシーケンス２０１から１スライス分の撮像時間以上離れたタイミングで撮像する。これにより、同じ領域をナビゲートシーケンス２０１と撮像シーケンス２０２により２回連続して励起することがないため、撮像シーケンス２０２で取得される画像の画質劣化や、ナビゲート信号の精度低下を防止することができる。
【００２３】
比較例として、一般的な手法として、第１〜第１０スライスを順に撮像していく場合の時空間マップを図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）の時空間マップにおいては、ナビゲートシーケンス２０１の直前に、励起領域２０４と重複する第１０スライスが撮像されるため、直後のナビゲートシーケンス２０１で取得されるナビゲート信号の精度低下の可能性がある。
【００２４】
このように本実施の形態のＭＲＩ装置の撮像方法では、撮像の指示を受けた段階で、時空間マップ作成部１１８ａが、同じ領域を２回連続して励起しないように予め時空間マップを作成する。計算機１１８による撮像手順は図５のフローチャートに示したようになる。まず、ＭＲＩ装置の計算機１１８は、入力部１２１を介してユーザから呼吸動モニタを行う撮像の指示を受けた場合には、ステップ５０１において、ディスプレイ１１９に撮像条件の入力を促す画面等を表示し、ナビゲートシーケンス２０１の励起領域２０４の位置および撮像領域３０１およびそのスライス数Ｓnの入力を入力部１２１を介して受け付ける。例えば、スライス数Ｓｎは、数値データとして入力され、位置決め用の被検体画像を用いて、被検体画像上でその位置合わせを行うことにより撮像領域３０１の設定を受け付ける。ナビ用励起領域２０４も同様に、位置決め用の被検体画像を用いて、その上で位置指定を受けることにより受け付ける。同時に、適用する撮像方法の種類（グラディエントエコー法かエコプラナーイメージング法か等）、ＲＦパルスの繰り返し時間ＴＲ、取得エコー数等の撮像条件の設定も受け付ける。
【００２５】
次のステップ５０２において、計算機１１８は、ユーザに選択を促す画面をディスプレイ１１９に表示し、２回連続励起することを避けるようにスライス撮像順番を最適化した時空間マップ（図４（ａ））に沿って撮像するか、もしくは、図４（ｂ）に示した一般的なスライス順に撮像するか、ユーザの選択を受け付ける。ユーザが図４（ａ）のようにスライス撮像順番を調整した時空間マップでの撮像を選択した場合には、ステップ５０３に進む。ステップ５０３では、計算機１１８内の時空間マップ作成部１１８ａが時空間マップを作成する。時空間マップ作成部１１８ａは、計算機１１８とは別途備えることも可能であるが、本実施の形態では、計算機１１８内のメモリに格納された時空間マップ作成用プログラムを計算機１１８内のＣＰＵが読み込んで実行することにより、時空間マップ計算部１１８ａとして動作し、図４（ａ）のような時空間マップを作成する。
【００２６】
ステップ５０３における時空間マップの作成動作を図６のフローを用いてさらに具体的に説明する。まず、図４（ａ）の時空間マップの縦軸（空間座標軸３１０）を決定する（ステップ６０１）。縦軸である空間座標軸３１０は２つの構成要素からなる。第１は撮影シーケンス２０２におけるスライス数Ｓｎおよびその範囲であり、第２はナビゲートシーケンス２０１における励起領域２０４の位置である。これらは図５のステップ５０２で受け付けた情報を用いて求める。すなわち、スライス数Ｓｎおよびその位置、ならびにナビゲートシーケンス２０２の励起領域２０４の位置から、ナビ用励起領域２０４と重なるスライスの枚数Ｓｍとその位置を求める。以上により、時空間マップの空間座標軸が決定される（ステップ６０１）。
【００２７】
次に、横軸である時間軸を決定する（ステップ６０２）。このために、まず、ナビゲートシーケンス２０１の実行周期Ｔｗと、一周期Ｔｗ内の撮像シーケンス２０２で撮像するスライス数ａと、全スライス数Ｓｎの取得が完了するまでの繰り返し回数ｂを導出する必要がある。一般的に呼吸周期は５秒前後であることから、撮像効率がよく、しかも、呼吸周期を精度良く検出するために、ナビゲートシーケンス２０１を５００ｍｓから１秒の頻度で実行することが望ましい。周期Ｔｗは、Ｔｎ＋Ｔｓ×ａで表すことができる。ここでＴｎは、ナビゲートシーケンス２０１の実行に要する時間であり、Ｔｓは、撮影シーケンス２０２において１スライスあたりの撮影時間Ｔｓである。時間Ｔｎおよび時間Ｔｓは、それぞれ適用する撮像方法の種類、ＲＦパルス繰り返し時間ＴＲ、取得エコー数などのステップ５０１で入力された撮影条件を予め定めておいた数式に代入することにより求める。求めた時間Ｔｎおよび時間Ｔｓを用いて、以下の式を満足する整数ａ、ｂの組み合わせを求める。これにより、スライス数ａと、全スライス数Ｓｎの取得が完了するまでの繰り返し回数ｂを算出することができる。
０．５＜Ｔｎ＋Ｔｓ×ａ＜１．０ かつ Ｓｎ／ａ＝ｂ
ただし、ＴｎとＴｓの単位は秒である。なお、設定した全スライス数Ｓｎの値によっては、Ｓｎ／ａ＝ｂの値を整数にすることができない場合もあり得るが、この場合は、繰り返し回数ｂの小数点以下を繰り上げ、整数にする。
【００２８】
以上により、図４（ａ）の時空間マップの横軸（時間軸）が決定される。決定された空間座標軸と時間軸を用いて時空間マップを作成する。既に説明した様に、時空間マップ作成の目的は、ナビ用励起領域２０４と重なるスライス面を、ナビゲートシーケンス２０１の直前および直後の撮影シーケンス２０２で撮影しないことであり、これにより撮影シーケンスにおけるスライスの取得順序を最適化することである。以下、最適化を実現するデータ処理方法を、図６のフローチャートと図７の時空間マップ上の励起対象スライス位置とを対比させて説明する。
【００２９】
まず、図７（ａ）のように第１スライスＳ１と第ｎスライスＳｎの中央位置を中心としてＳｍ枚のスライス厚さの領域を設定し、これを仮のナビ用励起領域７０４とする。Ｓｍの値は、ステップ６０１で求めたナビ用励起領域２０４と重なるスライス枚数Ｓｍを用いる。つぎに、撮影シーケンス２０２において最初に撮影するスライスを第１スライスＳ１に設定し、以降、ステップ６０２で求めた繰り返し数ｂおきに、順番にa枚のスライスを選択し、これをこのナビゲートシーケンス２０１で順に撮像するスライスとして仮設定する。これにより、仮の時空間マップが一周期Ｔｗ分作成される（ステップ６０３）。これにより、例えばＳｎ＝１５枚，Ｓｍ＝４、ａ＝５、ｂ＝３とすると、図７（ａ）のように第１，第４，第７，第１０,第１３スライスが仮スライスとして選択される。
【００３０】
つぎに、ステップ６０３で定めた仮のナビ用励起領域７０４と、ステップ６０１で決定した真のナビ用励起領域２０４との距離ｇを算出する（ステップ６０４、図７（ａ））。
【００３１】
ステップ６０３で設定した仮の時空間マップの仮の励起領域７０４と仮のスライスとの位置関係を保ったまま、図７（ｂ）のように仮の励起領域７０４と仮のスライスの全体を空間座標軸方向に距離ｇだけ移動させ、仮のナビ用励起領域７０４を真のナビ用励起領域２０４と一致させる（ステップ６０５）。例えば距離ｇが、スライス厚１枚分である場合には、図７（ｂ）のように一致後のスライス位置は、第２，第５、第８、第１１、第１４スライスとなる。これにより、繰り返し回数１回目の時空間マップが作成される。なお、距離ｇが大きく、移動後の先頭スライス又は最終スライスがスライスＳ１〜Ｓｎの範囲を超える場合、例えばｇがスライス厚３枚分であり一致後のスライス位置は、第４、第７、第１０、第１３、第１６スライスとなるような場合には、Ｓｎ＝１５を超えるスライスについて、そのスライス位置からＳｎを差し引く（１６−Ｓｎ）を計算し、差し引き後のスライス位置（第１スライス）を選択する。
【００３２】
つぎに、繰り返し回数１回目の時空間マップを用いて、２回目以降Ｃ回目では、各スライス位置に（Ｃ−１）を加えることにより、Ｃ回目の繰り返し回数の時空間マップを作成する（ステップ６０６）。例えば、繰り返し１回目のスライスが、図７（ｂ）のように第２，第５、第８、第１１、第１４スライスである場合には、繰り返し２回目および３回目のスライスは、図７（ｂ）のように第３、第６、第９、第１２、第１５スライスおよび第４、第７、第１０、第１３、第１６スライスとなる。全スライス数Ｓｎを超えるスライス位置については、ステップ６０５と同様にＳｎを差し引き、差し引き後の位置とする。以上により、繰り返し回数ｂまでの時空間マップを作成する。
【００３３】
図５のステップ５０５において、計算機１１８はステップ６０６で作成された時空間マップのスライス位置およびタイミングを、シーケンサ１１６に受け渡し、撮像パルスシーケンスを実行させる。計算機１１８は、取得されたナビゲートシーケンス２０１のNMR信号からナビ用撮像領域２０４の横隔膜の位置を検出し、横隔膜の位置が図２（ａ）のように所定のゲートウインドウ２０７内である場合には、その周期Ｔｗで取得した撮像シーケンス２０２で取得したNMR信号を画像再構成に使用し、ゲートウインドウ２０７から外れている場合にはそのNMR信号を廃棄する。全てのスライスの画像再構成のNMR信号が取得できるまで、時空間マップに従って繰り返し撮像パルスシーケンスを実行する。このとき計算機１１８は、図８のような被検体における撮像スライス位置とそのスライス撮像順序を示す画像を示し、最適化されたスライス順に撮像を行っていることをユーザに報知する。
【００３４】
このようにナビ用励起領域２０４を含むスライス面を、ナビゲートシーケンス２０１の直前・直後には撮影しないことにより、２回の連続励起によって再構成画像およびナビゲート用信号のいずれかに影響が生じることを防止できる。よって、２回励起によるアーチファクトを防止した再構成画像を得ることができるとともに、呼吸動モニタを精度良く行うことができる。
【００３５】
一方、図５のフローのステップ５０２において、ステップ５０２でユーザが撮像スライス順を最適化する撮像方法を望まなかった場合には、ステップ５０４に進み、図４（ｂ）のようにスライス順通りに撮像を行う一般的なスライス撮像順の時空間マップを作成し、ステップ５０５ではそれに沿って撮像を行う。
【００３６】
なお、ステップ６０４において距離ｇの大きさが、一スライスの整数分ではない場合、ステップ６０５において１スライス未満の端数の処理は、例えば繰り上げて１スライス分移動しても良いし、あるいは、端数相当の厚さ分、撮影領域３０１を移動してもよい。例えば、仮のスライス位置が図７（ａ）のように第１、第４、第７、第１０、第１３スライスである場合、距離ｇが０．５スライスである場合には、移動後のスライス位置は、第１．５スライスから第１３．５スライスとなるが、これを繰り上げて図７（ｂ）のように第２、第５、第８、第１１、第１４スライスに決定することができる。
【００３７】
つぎに、第２の実施の形態のＭＲＩ装置について説明する。
上述した第１の実施の形態では、心電同期を行わず呼吸動モニタをする構成であったが、第２の実施の形態では、図２（ｂ）のように心電計１２０から取得した信号のＲ波２０３に同期して遅延時間Ｔｄ後にナビゲートシーケンス２０１と撮像シーケンス２０２を行う。第１の実施の形態で説明したように、ナビゲートシーケンス２０１の周期Ｔｗは１秒以下に設定されているので、Ｒ波からの遅延時間Ｔｄを適切に設定することにより、一般的な心拍周期１秒に同期してナビゲートシーケンス２０１と撮像シーケンス２０２を実行することができる。これにより、呼吸性体動のみならず、心拍性体動によるアーチファクトを除去することができるため、冠状動脈等の撮像に適している。
【００３８】
なお、心臓収縮期には撮像シーケンス２０２を行わず心臓拡張期にのみ撮像シーケンス２０２を実施する場合等、特定の心時相での撮像をユーザが望む場合には、１スライスあたりの撮影時間Ｔｓと撮像スライス数ａとを掛けたＴｓ×ａが、特定の心時相区間内に収まるように撮像スライス数ａを設定する。この他の構成については、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
なお、第１および第２の実施の形態においては、ナビゲートシーケンス２０１と撮像シーケンス２０２をこの順に一組として繰り返し行う構成であったが、撮像シーケンス２０２、ナビゲートシーケンス２０１の順に行う構成にすることも可能である。
【００４０】
また、第１および第２の実施の形態においては、時空間マップ作成部１１８ａが、ナビゲートシーケンス２０１の直前および直後の両方について、ナビ用励起領域２０４と重なるスライスの撮像を避けるように時空間マップを作成する例について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば心臓収縮期には撮像シーケンス２０２を行わない場合のように、撮像シーケンス２０２とその直後のナビゲートシーケンス２０１、または直前のナビゲートシーケンス２０１との間に時間が空いている場合には、時間を空けて行われるナビゲートシーケンス２０１と連続して撮像するスライスについては、ナビ用励起領域２０４を含むスライスの撮像を許容するよう時空間マップを作成する構成にすることも可能である。この場合、心臓収縮期等の時間が経過することにより、連続励起の影響が低減するためである。
【００４１】
上述してきた実施の形態では、励起領域２０４を横隔膜の位置に設定する場合について説明したが、胸部・腹部の体脂肪を含む領域を励起領域２０４としてNMR信号を取得するナビゲートシーケンス２０１に対しても本発明を用いることができる。また、上述の実施の形態では、ナビゲートシーケンス２０１は、呼吸動をモニタするシーケンスであったが、ナビゲートシーケンス２０１に代えて、所定の領域２０４を励起するシーケンスであれば呼吸動モニタに限らず本発明を適用することができる。例えば、太い血管中の血液や脳脊髄液からのNMR信号を抑圧するプリサチュレーションシーケンスをナビゲーションシーケンスに代えて用いることができる。この場合、血液の緩和時間T１に基づきプリサチュレーションシーケンスの頻度を決定する。スライス順の決定等は、第１の実施の形態と同様の処理で決定することができる。このように、本発明によれば撮像シーケンスとそれ以外のシーケンスを併用し、かつ両方シーケンスでNMR信号を取得する撮像に適用することができ、両シーケンスで取得するNMR信号のS/N低下を防止する効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施の形態のＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は、第１の実施の形態のナビゲートシーケンス２０１および撮像シーケンス２０２のタイミングと横隔膜の変化との関係を示す説明図、（ｂ）は、第２の実施の形態の心電図のＲ波２０３に同期させた場合のナビゲートシーケンス２０１および撮像シーケンス２０２のタイミングを示す説明図。
【図３】第１の実施の形態においてナビ用励起領域と撮像領域３０１との位置関係を示す説明図。
【図４】（ａ）は、第１の実施の形態で作成した最適化したスライス順の時空間マップを示す説明図、（ｂ）はスライス順に撮像する一般的な撮像方法を時空間マップに示した説明図。
【図５】第１の実施の形態の撮像手順を示すフローチャート。
【図６】第１の実施の形態の図５のステップ５０３の時空間マップの作成手順を詳細に示すフローチャート。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態の時空間マップの作成手順を示す説明図。
【図８】第１の実施の形態において、撮像手順が最適化されていることをユーザに示す画面の内容を示す説明図。
【図９】従来の呼吸動モニタを行う場合の励起領域２０４と撮像スライス２０５との関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００４３】
１０１・・・静磁場発生装置、１０２・・・被検体、１０３・・・ベッド、１０４・・・高周波磁場コイル（ＲＦコイル）、１０５・・・Ｘ方向傾斜磁場コイル、１０６・・・Ｙ方向傾斜磁場コイル、１０７・・・Ｚ方向傾斜磁場コイル、１０８・・・高周波磁場電源、１０９・・・Ｘ方向傾斜磁場コイル、１１０・・・Ｙ方向傾斜磁場コイル、１１１・・・Ｚ方向傾斜磁場コイル、１１２・・・発振器、１１３・・・変調装置、１１４・・・増幅器、１１５・・・受信器、１１６・・・制御装置、１１７・・・記憶媒体、１１８・・・計算機、１１８ａ・・・時空間マップ作成部（撮像順決定部）１１９・・・ディスプレイ、１２０・・・心電計、１２１・・・入力部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸動をモニタしながら、撮像を行う磁気共鳴イメージング（以下、ＭＲＩ）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置において被検体の画像を撮像する際に、呼吸性体動によるアーチファクトを防止するため、呼吸動を検出しながら撮像を行う方法がある。この撮像方法では、画像作成用の核磁気共鳴（NMR)信号の取得動作と、呼吸動モニタ用のNMR信号の取得動作とを１組にして繰り返し行う。取得された呼吸動モニタ用のNMR信号から横隔膜の位置を検出し、横隔膜の位置が予め定めた許容範囲内である場合には、同じ組で取得した画像作成用のNMR信号を画像再構成に使用する。また、冠状動脈等の心拍性体動のある部位を撮像する場合には、心電図波形に同期して画像作成用NMR信号の取得動作と呼吸動モニタ用NMR信号取得動作とを行うことにより、心拍性体動と呼吸性体動の両者を除去した画像を取得することが可能である。
【０００３】
特許文献１には、心拍周期に同期して画像作成用NMR信号と呼吸動モニタ用NMR信号とを取得する撮像方法において、位相エンコード情報を変更するタイミングを心拍周期と呼吸周期とに基づいて最適化することにより、撮像時間の短縮を図ることが開示されている。
【特許文献１】特開平９−１０６８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
呼吸動モニタ用のNMR信号を取得するための励起領域２０４は、図９のように呼吸による横隔膜の移動範囲を含むように設定する必要がある。このため、励起領域２０４には、横隔膜に隣接する肝臓および肺の一部が含まれ、撮像領域７０１が肝臓全体、肺全体、または胸部全体等の場合、撮像領域７０１の一部にモニタ用励起領域２０４が重なる。撮像領域７０１とモニタ用励起領域２０４とが重なる部分は、短時間に呼吸動モニタ用NMR信号取得および画像作成用NMR信号取得動作により２回励起され、１回のみ励起された場合とは磁化の励起状態が異なる。このため、呼吸動モニタ用NMR信号取得と画像作成用NMR信号取得とをこの順に行う場合、短時間に２回の励起を受けるモニタ用励起領域２０４は、周辺領域とは異なるNMR信号強度を示し、再構成された画像の画質が劣化することがある。一方、画像作成用NMR信号取得と呼吸動モニタ用NMR信号取得とをこの順に行う場合には、モニタ用励起領域２０４で取得されるNMR信号が２回の励起の影響を受けるため、呼吸動の検出精度が低下する可能性がある。特許文献１に記載の技術では、モニタ用励起領域２０４が２回の励起を受けることは全く考慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、呼吸動モニタ等のためにNMR信号を取得する領域が、撮像領域と重なる場合であっても、画質の劣化や呼吸周期等の検出能の低下を防ぐことのできるMRI装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によれば以下のようなＭＲＩ装置が提供される。すなわち、静磁場を発生する静磁場発生部と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部と、高周波磁場を発生する高周波磁場発生部と、被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出する信号検出部と、傾斜磁場発生部と高周波磁場発生部と信号検出部とを制御して所定のパルスシーケンスを実行させる制御部とを有するＭＲＩ装置であり、パルスシーケンスは、所定の撮像範囲内の複数のスライスについて核磁気共鳴信号を順に取得する第１信号取得動作と、第１信号取得動作とは異なる目的で被検体の所定の励起領域を励起して核磁気共鳴信号を検出する第２信号取得動作とを交互に繰り返し行うものである。制御部には、第１信号取得動作における撮像範囲のスライス撮像順を定める撮像順決定部が配置されている。撮像順決定部は、撮像範囲の一部が第２信号取得動作の励起領域と重複する場合、第２信号取得動作時の時間的近傍における撮像スライスとして、第２信号取得動作の励起領域とは重複しないスライスを選択する。これにより、重複領域を第１および第２信号取得動作により連続励起することが避けられるため、連続励起によるNMR信号の変調を防止できる。
【０００７】
上述の第１信号取得動作は、１回の動作で３以上のｋ枚のスライスについて順に核磁気共鳴信号を取得する動作であり、撮像順決定部は、第２信号取得動作の励起領域と重複するスライスを、第２番目から第ｋ−１番目のいずれかで撮像するように撮像順に決定することにより、連続励起を避ける構成とすることができる。
【０００８】
上述の第２信号取得動作は、体動をモニタするために前記励起領域から信号を取得する動作を用いることが可能である。
【０００９】
上述の撮像順決定部は、例えば以下の（１）〜（４）の処理により撮像順を決定する構成にすることができる。
（１）第２信号取得動作の前記励起領域と重複するスライス領域を求め、
（２）撮像範囲の全スライス数ｎから、第１信号取得動作が１回の動作で信号を取得するスライス数ａと、全スライスの信号取得に必要な繰り返し動作回数ｂを求め、
（３）第１〜第ｎスライスの第１スライスからｂ枚おきにa枚のスライスを順に選択することにより、第１回の第１信号取得動作で撮像する仮スライス撮像順を決定し、仮スライス撮像順の各スライスの位置を、前記（１）の処理で求めた前記重複スライス領域と全スライスの中央との距離ｇに相当するスライス数だけずらすことにより第１回の第１信号取得動作で撮像する真のスライス撮像順を決定し、
（４）前記（３）で求めた真のスライス撮像順を１スライスづつ順にずらすことにより、第２〜第ｂ回の第１信号取得動作で撮像するスライス撮像順を決定する。
【００１０】
また、撮像順決定部が定めたスライス撮像順を示す画面をディスプレイに表示する構成にすることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照し説明する。
まず、第１の実施の形態のＭＲＩ装置の構成について図１を用いて説明する。第１の実施の形態のＭＲＩ装置は、撮像空間に静磁場を発生する静磁場発生装置１０１、患者などの被検体１０２を搭載し、撮像空間に配置するためのベッド１０３と、高周波磁場(ＲＦ)パルスを被検体１０２に印加し、核磁気共鳴（NMR）信号を検出するための高周波磁場(ＲＦ)コイル１０４、ならびに、撮像空間にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の傾斜磁場をそれぞれ発生させる傾斜磁場発生コイル１０５、１０６、１０７を有している。
【００１２】
ＲＦコイル１０４には、ＲＦパルスを発生させるための高周波電流を供給する高周波電源１０８と、受信したNMR信号を増幅する増幅器１１４が接続されている。高周波電源１０８には、変調器１１３と、高周波信号を発振する発振器１１２が接続されている。増幅器１１４には、増幅後の信号をＡ／Ｄ変換し検波する受信器１１５が接続されている。受信器１１５が検出したNMR信号は、計算機１１８に受け渡される。計算機１１８は、内蔵するＣＰＵが記憶媒体１１７に格納されている画像再構成プログラムを読み込んで実行することにより、受信器１１５から受け取ったＮＭＲ信号と、接続されている記憶媒体１１７に格納されている撮影条件などのデータとを参照して画像再構成を行う。再構成した画像は、計算機に接続されているディスプレイ１１９に表示される。また、傾斜磁場発生コイル１０５、１０６、１０７には、それぞれ電流を供給するための傾斜磁場電源１０９、１１０、１１１が接続されている。
【００１３】
傾斜磁場電源１０９、１１０、１１１、発振器１１２、高周波電源１０８、増幅器１１４および受信器１１５は、これらの動作を制御するシーケンサ１１６に接続されている。計算機１１８は、記憶媒体１１７に予め格納されているパルスシーケンス作成プログラムを読み込んで実行することにより、所望の撮像方法を実現するために所定のタイミングで各部を動作させる撮像パルスシーケンスを作成し、シーケンサ１１６に受け渡す。また、計算機１１８内には、時空間マップ作成部１１８ａが配置されており、撮像パルスシーケンスにおいて撮像するスライス順を定める時空間マップを作成する。時空間マップ作成部１１８ａの動作について後で詳しく説明する。
【００１４】
シーケンサ１１６は、計算機１１８から受け取った撮像パルスシーケンスに従って、各部に所定のタイミングで制御信号を出力して動作させ、パルスシーケンスを実現する。パルスシーケンスのパラメータとなる具体的な撮像条件は、予め設定された条件および入力部１２１によりオペレータより受け付けた条件を用いる。また、シーケンサ１１６には、被検体１０２である患者に取り付けられた心電計１２０が接続され、その出力信号を受け取っており、心拍周期に同期させてパルスシーケンスを行うことが可能である。
【００１５】
パルスシーケンス実行時の各部の動作について簡単に説明する。入力部１２１を介してオペレータにより指定された撮影条件に従い、計算機１１８は撮像パルスシーケンスを作成し、シーケンサ１１６に受け渡す。シーケンサ１１６は、傾斜磁場電源１０９〜１１１に制御信号を送信し、傾斜磁場コイル１０５〜１０７により撮像空間に所望の方向の傾斜磁場を発生させる。同時に、発振器１１２および変調器１１３に命令を送信して所定の高周波磁場波形を生成させ、この波形を持つ電流信号を高周波電源１０８により生じさせ、高周波磁場コイル１０４に送る。これにより高周波磁場コイル１０４はＲＦパルスを発生し、被検体１０２に印加する。被検体１０２から発生したNMR信号は、高周波磁場コイル１０４により受信された後、増幅器１１４で増幅され、受信器１１５でＡ／Ｄ変換と検波が行われる。なお、心拍周期に同期させる場合には、心電計１２０からの信号に同期して、傾斜磁場の印加およびＲＦパルスの印加を行う。検波されたNMR信号は、計算機１１８において処理され、横隔膜位置の検出および画像再構成が行われ、画像再構成等の結果はディスプレイ１１９に表示される。
【００１６】
本実施の形態の撮像パルスシーケンスのタイムチャートを図２（ａ）に示す。この撮像パルスシーケンスは、呼吸性体動によるアーチファクトを防止するために、呼吸周期モニタ用NMR信号取得動作（以下ナビゲートシーケンスと呼ぶ）２０１と、画像作成用NMR信号取得動作（以下撮像シーケンスと呼ぶ）２０２とをこの順番で一組として、周期Ｔｗで繰り返し行うシーケンスである。なお、図２（ａ）の撮像パルスシーケンスは、心電同期は行わない。
【００１７】
ナビゲートシーケンス２０１の励起領域（以下ナビ用励起領域と称する）２０４は、図３に示した横隔膜２０６を含む領域であり、この領域のNMR信号を取得することにより横隔膜２０６の位置を検出する。一方、撮像シーケンス２０２の撮像領域３０１は、胸部全体であり、一部がナビ用励起領域２０４と重なっている。撮像領域３０１には、体軸方向にｎ枚のスライスが設定されている。撮像シーケンス２０２は、高速撮像方法によって、１周期Ｔｗで予め定めた複数枚（ａ枚）のスライスについて画像再構成に必要なｋ空間を全て埋めるNMR信号を取得する。よって、１周期の撮像シーケンス２０２でa枚のスライスについて画像再構成が可能になる。
【００１８】
しかしながら、計算機１１８は、ナビゲートシーケンス２０１で取得したNMR信号から励起領域２０４内の横隔膜２０６の位置を検出し、検出した横隔膜２０６の位置が予め定めたゲートウインドウ２０７から外れている場合には、その周期Ｔｗの撮像シーケンス２０２で取得したNMR信号は破棄し、その周期Ｔｗで撮像したa枚のスライスの画像再構成には使用せず、横隔膜２０６の位置がゲートウインドウ２０７内に位置する場合にのみ、取得したNMR信号を画像再構成に使用する。従って、横隔膜２０６の位置がゲートウインドウ２０７内に位置する状態で、全てのスライスについてNMR信号が取得できるまで、図２（ａ）の撮像パルスシーケンスを繰り返し行う。
【００１９】
なお、ナビゲートシーケンス２０１および撮像シーケンス２０２の撮像方法としては所望の撮像方法を用いることができるが、呼吸周期（５秒前後）を考慮すると周期Ｔｗは１秒以下に設定することが望ましい。このため、撮像シーケンス２０２の撮像方法としては、１秒間に枚数ａのスライスについて撮像が可能な高速撮像方法を用いる。例えばエコプラナーイメージング法や高速グラディエントエコー法等を用いることができる。エコプラナーイメージング法を用いる場合には、傾斜磁場電源１０９〜１１１として傾斜磁場コイル１０５〜１０７への供給電流を高速反転させることが可能なものを用いる。なお、ここでは、１周期の撮像シーケンス２０２でa枚のスライスについて画像再構成に必要なｋ空間を全て埋めるNMR信号を取得する構成について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、１周期でａ枚のスライスについてそれぞれｋ空間の一部分ずつNMR信号を取得し、数周期でｋ空間を埋めるように撮像することも可能である。
【００２０】
このような撮像パルスシーケンスにおいて、撮像領域３０１は、ナビ用励起領域２０４と一部重なっているため、撮像領域３０１の第１〜第ｎスライスのうちナビ用励起領域２０４と重複するスライスは、連続して２回励起されると画質劣化、或いはナビゲート用NMR信号の精度低下が生じる可能性がある。そこで、本実施の形態では、計算機１１８に備えた時空間マップ作成部（撮像順決定部）１１８ａが図４（ａ）のように撮像するスライスの順番を定めた時空間マップを予め作成し、この時空間マップにしたがって撮像パルスシーケンスを実行することにより、２回の励起の影響を解消する。
【００２１】
図４（ａ）の時空間マップについて、具体的に説明する。この時空間マップは、ナビゲートシーケンス２０１の励起位置（励起領域２０４）とその励起タイミング、および、撮影シーケンス２０２の撮像スライス面とその励起タイミングを実線で示したものである。図４（ａ）において、左端に示した縦軸３１０は、被検体１０２の体軸方向を示す空間座標軸であり、図３に示した縦軸３１０と同様に、励起されるスライス面とナビ用励起領域２０４の位置を示す。一方、図４（ａ）の横軸は、時間軸である。なお、図４（ａ）では、撮像領域３０１の全スライス数ｎ＝１５、ナビゲートシーケンスの励起領域２０４と重複するスライスは、第７スライスから第１０スライスの４枚、１回の撮影シーケンス２０１で撮像されるスライス数５枚とした例を示している。
【００２２】
本実施の形態では、図４（ａ）のように、ナビゲートシーケンス２０１の直前・直後に、ナビ用励起領域２０４と重なるスライス面（第７〜第１０スライス）の撮影（励起）を避けるように時空間マップを作成している。すなわち、ナビゲートシーケンス２０１の直前および直後には、必ず、ナビ用励起領域２０４とは重ならないスライス面（第１〜６もしくは第１１〜１５スライス）を撮像し、ナビ用励起領域２０４と重なるスライス面は、ナビゲートシーケンス２０１から１スライス分の撮像時間以上離れたタイミングで撮像する。これにより、同じ領域をナビゲートシーケンス２０１と撮像シーケンス２０２により２回連続して励起することがないため、撮像シーケンス２０２で取得される画像の画質劣化や、ナビゲート信号の精度低下を防止することができる。
【００２３】
比較例として、一般的な手法として、第１〜第１０スライスを順に撮像していく場合の時空間マップを図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）の時空間マップにおいては、ナビゲートシーケンス２０１の直前に、励起領域２０４と重複する第１０スライスが撮像されるため、直後のナビゲートシーケンス２０１で取得されるナビゲート信号の精度低下の可能性がある。
【００２４】
このように本実施の形態のＭＲＩ装置の撮像方法では、撮像の指示を受けた段階で、時空間マップ作成部１１８ａが、同じ領域を２回連続して励起しないように予め時空間マップを作成する。計算機１１８による撮像手順は図５のフローチャートに示したようになる。まず、ＭＲＩ装置の計算機１１８は、入力部１２１を介してユーザから呼吸動モニタを行う撮像の指示を受けた場合には、ステップ５０１において、ディスプレイ１１９に撮像条件の入力を促す画面等を表示し、ナビゲートシーケンス２０１の励起領域２０４の位置および撮像領域３０１およびそのスライス数Ｓnの入力を入力部１２１を介して受け付ける。例えば、スライス数Ｓｎは、数値データとして入力され、位置決め用の被検体画像を用いて、被検体画像上でその位置合わせを行うことにより撮像領域３０１の設定を受け付ける。ナビ用励起領域２０４も同様に、位置決め用の被検体画像を用いて、その上で位置指定を受けることにより受け付ける。同時に、適用する撮像方法の種類（グラディエントエコー法かエコプラナーイメージング法か等）、ＲＦパルスの繰り返し時間ＴＲ、取得エコー数等の撮像条件の設定も受け付ける。
【００２５】
次のステップ５０２において、計算機１１８は、ユーザに選択を促す画面をディスプレイ１１９に表示し、２回連続励起することを避けるようにスライス撮像順番を最適化した時空間マップ（図４（ａ））に沿って撮像するか、もしくは、図４（ｂ）に示した一般的なスライス順に撮像するか、ユーザの選択を受け付ける。ユーザが図４（ａ）のようにスライス撮像順番を調整した時空間マップでの撮像を選択した場合には、ステップ５０３に進む。ステップ５０３では、計算機１１８内の時空間マップ作成部１１８ａが時空間マップを作成する。時空間マップ作成部１１８ａは、計算機１１８とは別途備えることも可能であるが、本実施の形態では、計算機１１８内のメモリに格納された時空間マップ作成用プログラムを計算機１１８内のＣＰＵが読み込んで実行することにより、時空間マップ計算部１１８ａとして動作し、図４（ａ）のような時空間マップを作成する。
【００２６】
ステップ５０３における時空間マップの作成動作を図６のフローを用いてさらに具体的に説明する。まず、図４（ａ）の時空間マップの縦軸（空間座標軸３１０）を決定する（ステップ６０１）。縦軸である空間座標軸３１０は２つの構成要素からなる。第１は撮影シーケンス２０２におけるスライス数Ｓｎおよびその範囲であり、第２はナビゲートシーケンス２０１における励起領域２０４の位置である。これらは図５のステップ５０２で受け付けた情報を用いて求める。すなわち、スライス数Ｓｎおよびその位置、ならびにナビゲートシーケンス２０２の励起領域２０４の位置から、ナビ用励起領域２０４と重なるスライスの枚数Ｓｍとその位置を求める。以上により、時空間マップの空間座標軸が決定される（ステップ６０１）。
【００２７】
次に、横軸である時間軸を決定する（ステップ６０２）。このために、まず、ナビゲートシーケンス２０１の実行周期Ｔｗと、一周期Ｔｗ内の撮像シーケンス２０２で撮像するスライス数ａと、全スライス数Ｓｎの取得が完了するまでの繰り返し回数ｂを導出する必要がある。一般的に呼吸周期は５秒前後であることから、撮像効率がよく、しかも、呼吸周期を精度良く検出するために、ナビゲートシーケンス２０１を５００ｍｓから１秒の頻度で実行することが望ましい。周期Ｔｗは、Ｔｎ＋Ｔｓ×ａで表すことができる。ここでＴｎは、ナビゲートシーケンス２０１の実行に要する時間であり、Ｔｓは、撮影シーケンス２０２において１スライスあたりの撮影時間Ｔｓである。時間Ｔｎおよび時間Ｔｓは、それぞれ適用する撮像方法の種類、ＲＦパルス繰り返し時間ＴＲ、取得エコー数などのステップ５０１で入力された撮影条件を予め定めておいた数式に代入することにより求める。求めた時間Ｔｎおよび時間Ｔｓを用いて、以下の式を満足する整数ａ、ｂの組み合わせを求める。これにより、スライス数ａと、全スライス数Ｓｎの取得が完了するまでの繰り返し回数ｂを算出することができる。
０．５＜Ｔｎ＋Ｔｓ×ａ＜１．０ かつ Ｓｎ／ａ＝ｂ
ただし、ＴｎとＴｓの単位は秒である。なお、設定した全スライス数Ｓｎの値によっては、Ｓｎ／ａ＝ｂの値を整数にすることができない場合もあり得るが、この場合は、繰り返し回数ｂの小数点以下を繰り上げ、整数にする。
【００２８】
以上により、図４（ａ）の時空間マップの横軸（時間軸）が決定される。決定された空間座標軸と時間軸を用いて時空間マップを作成する。既に説明した様に、時空間マップ作成の目的は、ナビ用励起領域２０４と重なるスライス面を、ナビゲートシーケンス２０１の直前および直後の撮影シーケンス２０２で撮影しないことであり、これにより撮影シーケンスにおけるスライスの取得順序を最適化することである。以下、最適化を実現するデータ処理方法を、図６のフローチャートと図７の時空間マップ上の励起対象スライス位置とを対比させて説明する。
【００２９】
まず、図７（ａ）のように第１スライスＳ１と第ｎスライスＳｎの中央位置を中心としてＳｍ枚のスライス厚さの領域を設定し、これを仮のナビ用励起領域７０４とする。Ｓｍの値は、ステップ６０１で求めたナビ用励起領域２０４と重なるスライス枚数Ｓｍを用いる。つぎに、撮影シーケンス２０２において最初に撮影するスライスを第１スライスＳ１に設定し、以降、ステップ６０２で求めた繰り返し数ｂおきに、順番にa枚のスライスを選択し、これをこのナビゲートシーケンス２０１で順に撮像するスライスとして仮設定する。これにより、仮の時空間マップが一周期Ｔｗ分作成される（ステップ６０３）。これにより、例えばＳｎ＝１５枚，Ｓｍ＝４、ａ＝５、ｂ＝３とすると、図７（ａ）のように第１，第４，第７，第１０,第１３スライスが仮スライスとして選択される。
【００３０】
つぎに、ステップ６０３で定めた仮のナビ用励起領域７０４と、ステップ６０１で決定した真のナビ用励起領域２０４との距離ｇを算出する（ステップ６０４、図７（ａ））。
【００３１】
ステップ６０３で設定した仮の時空間マップの仮の励起領域７０４と仮のスライスとの位置関係を保ったまま、図７（ｂ）のように仮の励起領域７０４と仮のスライスの全体を空間座標軸方向に距離ｇだけ移動させ、仮のナビ用励起領域７０４を真のナビ用励起領域２０４と一致させる（ステップ６０５）。例えば距離ｇが、スライス厚１枚分である場合には、図７（ｂ）のように一致後のスライス位置は、第２，第５、第８、第１１、第１４スライスとなる。これにより、繰り返し回数１回目の時空間マップが作成される。なお、距離ｇが大きく、移動後の先頭スライス又は最終スライスがスライスＳ１〜Ｓｎの範囲を超える場合、例えばｇがスライス厚３枚分であり一致後のスライス位置は、第４、第７、第１０、第１３、第１６スライスとなるような場合には、Ｓｎ＝１５を超えるスライスについて、そのスライス位置からＳｎを差し引く（１６−Ｓｎ）を計算し、差し引き後のスライス位置（第１スライス）を選択する。
【００３２】
つぎに、繰り返し回数１回目の時空間マップを用いて、２回目以降Ｃ回目では、各スライス位置に（Ｃ−１）を加えることにより、Ｃ回目の繰り返し回数の時空間マップを作成する（ステップ６０６）。例えば、繰り返し１回目のスライスが、図７（ｂ）のように第２，第５、第８、第１１、第１４スライスである場合には、繰り返し２回目および３回目のスライスは、図７（ｂ）のように第３、第６、第９、第１２、第１５スライスおよび第４、第７、第１０、第１３、第１６スライスとなる。全スライス数Ｓｎを超えるスライス位置については、ステップ６０５と同様にＳｎを差し引き、差し引き後の位置とする。以上により、繰り返し回数ｂまでの時空間マップを作成する。
【００３３】
図５のステップ５０５において、計算機１１８はステップ６０６で作成された時空間マップのスライス位置およびタイミングを、シーケンサ１１６に受け渡し、撮像パルスシーケンスを実行させる。計算機１１８は、取得されたナビゲートシーケンス２０１のNMR信号からナビ用撮像領域２０４の横隔膜の位置を検出し、横隔膜の位置が図２（ａ）のように所定のゲートウインドウ２０７内である場合には、その周期Ｔｗで取得した撮像シーケンス２０２で取得したNMR信号を画像再構成に使用し、ゲートウインドウ２０７から外れている場合にはそのNMR信号を廃棄する。全てのスライスの画像再構成のNMR信号が取得できるまで、時空間マップに従って繰り返し撮像パルスシーケンスを実行する。このとき計算機１１８は、図８のような被検体における撮像スライス位置とそのスライス撮像順序を示す画像を示し、最適化されたスライス順に撮像を行っていることをユーザに報知する。
【００３４】
このようにナビ用励起領域２０４を含むスライス面を、ナビゲートシーケンス２０１の直前・直後には撮影しないことにより、２回の連続励起によって再構成画像およびナビゲート用信号のいずれかに影響が生じることを防止できる。よって、２回励起によるアーチファクトを防止した再構成画像を得ることができるとともに、呼吸動モニタを精度良く行うことができる。
【００３５】
一方、図５のフローのステップ５０２において、ステップ５０２でユーザが撮像スライス順を最適化する撮像方法を望まなかった場合には、ステップ５０４に進み、図４（ｂ）のようにスライス順通りに撮像を行う一般的なスライス撮像順の時空間マップを作成し、ステップ５０５ではそれに沿って撮像を行う。
【００３６】
なお、ステップ６０４において距離ｇの大きさが、一スライスの整数分ではない場合、ステップ６０５において１スライス未満の端数の処理は、例えば繰り上げて１スライス分移動しても良いし、あるいは、端数相当の厚さ分、撮影領域３０１を移動してもよい。例えば、仮のスライス位置が図７（ａ）のように第１、第４、第７、第１０、第１３スライスである場合、距離ｇが０．５スライスである場合には、移動後のスライス位置は、第１．５スライスから第１３．５スライスとなるが、これを繰り上げて図７（ｂ）のように第２、第５、第８、第１１、第１４スライスに決定することができる。
【００３７】
つぎに、第２の実施の形態のＭＲＩ装置について説明する。
上述した第１の実施の形態では、心電同期を行わず呼吸動モニタをする構成であったが、第２の実施の形態では、図２（ｂ）のように心電計１２０から取得した信号のＲ波２０３に同期して遅延時間Ｔｄ後にナビゲートシーケンス２０１と撮像シーケンス２０２を行う。第１の実施の形態で説明したように、ナビゲートシーケンス２０１の周期Ｔｗは１秒以下に設定されているので、Ｒ波からの遅延時間Ｔｄを適切に設定することにより、一般的な心拍周期１秒に同期してナビゲートシーケンス２０１と撮像シーケンス２０２を実行することができる。これにより、呼吸性体動のみならず、心拍性体動によるアーチファクトを除去することができるため、冠状動脈等の撮像に適している。
【００３８】
なお、心臓収縮期には撮像シーケンス２０２を行わず心臓拡張期にのみ撮像シーケンス２０２を実施する場合等、特定の心時相での撮像をユーザが望む場合には、１スライスあたりの撮影時間Ｔｓと撮像スライス数ａとを掛けたＴｓ×ａが、特定の心時相区間内に収まるように撮像スライス数ａを設定する。この他の構成については、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
なお、第１および第２の実施の形態においては、ナビゲートシーケンス２０１と撮像シーケンス２０２をこの順に一組として繰り返し行う構成であったが、撮像シーケンス２０２、ナビゲートシーケンス２０１の順に行う構成にすることも可能である。
【００４０】
また、第１および第２の実施の形態においては、時空間マップ作成部１１８ａが、ナビゲートシーケンス２０１の直前および直後の両方について、ナビ用励起領域２０４と重なるスライスの撮像を避けるように時空間マップを作成する例について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば心臓収縮期には撮像シーケンス２０２を行わない場合のように、撮像シーケンス２０２とその直後のナビゲートシーケンス２０１、または直前のナビゲートシーケンス２０１との間に時間が空いている場合には、時間を空けて行われるナビゲートシーケンス２０１と連続して撮像するスライスについては、ナビ用励起領域２０４を含むスライスの撮像を許容するよう時空間マップを作成する構成にすることも可能である。この場合、心臓収縮期等の時間が経過することにより、連続励起の影響が低減するためである。
【００４１】
上述してきた実施の形態では、励起領域２０４を横隔膜の位置に設定する場合について説明したが、胸部・腹部の体脂肪を含む領域を励起領域２０４としてNMR信号を取得するナビゲートシーケンス２０１に対しても本発明を用いることができる。また、上述の実施の形態では、ナビゲートシーケンス２０１は、呼吸動をモニタするシーケンスであったが、ナビゲートシーケンス２０１に代えて、所定の領域２０４を励起するシーケンスであれば呼吸動モニタに限らず本発明を適用することができる。例えば、太い血管中の血液や脳脊髄液からのNMR信号を抑圧するプリサチュレーションシーケンスをナビゲーションシーケンスに代えて用いることができる。この場合、血液の緩和時間T１に基づきプリサチュレーションシーケンスの頻度を決定する。スライス順の決定等は、第１の実施の形態と同様の処理で決定することができる。このように、本発明によれば撮像シーケンスとそれ以外のシーケンスを併用し、かつ両方シーケンスでNMR信号を取得する撮像に適用することができ、両シーケンスで取得するNMR信号のS/N低下を防止する効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施の形態のＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は、第１の実施の形態のナビゲートシーケンス２０１および撮像シーケンス２０２のタイミングと横隔膜の変化との関係を示す説明図、（ｂ）は、第２の実施の形態の心電図のＲ波２０３に同期させた場合のナビゲートシーケンス２０１および撮像シーケンス２０２のタイミングを示す説明図。
【図３】第１の実施の形態においてナビ用励起領域と撮像領域３０１との位置関係を示す説明図。
【図４】（ａ）は、第１の実施の形態で作成した最適化したスライス順の時空間マップを示す説明図、（ｂ）はスライス順に撮像する一般的な撮像方法を時空間マップに示した説明図。
【図５】第１の実施の形態の撮像手順を示すフローチャート。
【図６】第１の実施の形態の図５のステップ５０３の時空間マップの作成手順を詳細に示すフローチャート。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態の時空間マップの作成手順を示す説明図。
【図８】第１の実施の形態において、撮像手順が最適化されていることをユーザに示す画面の内容を示す説明図。
【図９】従来の呼吸動モニタを行う場合の励起領域２０４と撮像スライス２０５との関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００４３】
１０１・・・静磁場発生装置、１０２・・・被検体、１０３・・・ベッド、１０４・・・高周波磁場コイル（ＲＦコイル）、１０５・・・Ｘ方向傾斜磁場コイル、１０６・・・Ｙ方向傾斜磁場コイル、１０７・・・Ｚ方向傾斜磁場コイル、１０８・・・高周波磁場電源、１０９・・・Ｘ方向傾斜磁場コイル、１１０・・・Ｙ方向傾斜磁場コイル、１１１・・・Ｚ方向傾斜磁場コイル、１１２・・・発振器、１１３・・・変調装置、１１４・・・増幅器、１１５・・・受信器、１１６・・・制御装置、１１７・・・記憶媒体、１１８・・・計算機、１１８ａ・・・時空間マップ作成部（撮像順決定部）１１９・・・ディスプレイ、１２０・・・心電計、１２１・・・入力部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を発生する静磁場発生部と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部と、高周波磁場を発生する高周波磁場発生部と、被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出する信号検出部と、前記傾斜磁場発生部と前記高周波磁場発生部と前記信号検出部とを制御して所定のパルスシーケンスを実行させる制御部とを有し、
前記パルスシーケンスは、所定の撮像範囲内の複数のスライスについて核磁気共鳴信号を順に取得する第１信号取得動作と、前記第１信号取得動作とは異なる目的で前記被検体の所定の励起領域を励起して前記核磁気共鳴信号を検出する第２信号取得動作とを交互に繰り返し行うものであり、
前記制御部は、前記第１信号取得動作における前記撮像範囲のスライス撮像順を定める撮像順決定部を有し、該撮像順決定部は、前記撮像範囲の一部が前記第２信号取得動作の前記励起領域と重複する場合、前記第２信号取得動作時の時間的近傍における撮像スライスとして、前記第２信号取得動作の励起領域とは重複しないスライスを選択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】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第１信号取得動作は、１回の動作で３以上のｋ枚のスライスについて順に核磁気共鳴信号を取得する動作であり、前記撮像順決定部は、前記第２信号取得動作の前記励起領域と重複するスライスを、第２番目から第ｋ−１番目のいずれかで撮像するように撮像順を決定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３】
請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング装置において、第２信号取得動作は、体動をモニタするために前記励起領域から信号を取得する動作であ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ないし３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記撮像順決定部は、
（１）前記第２信号取得動作の前記励起領域と重複するスライス領域を求める処理と、
（２）前記撮像範囲の全スライス数ｎから、前記第１信号取得動作が１回の動作で信号を取得するスライス数ａと、全スライスの信号取得に必要な繰り返し動作回数ｂを求める処理と、
（３）第１〜第ｎスライスの第１スライスからｂ枚おきにa枚のスライスを順に選択することにより、第１回の第１信号取得動作で撮像する仮スライス撮像順を決定し、仮スライス撮像順の各スライスの位置を、前記（１）の処理で求めた前記重複スライス領域と全スライスの中央との距離ｇに相当するスライス数だけずらすことにより第１回の第１信号取得動作で撮像する真のスライス撮像順を決定する処理と、
（４）前記（３）で求めた真のスライス撮像順を１スライスづつ順にずらすことにより、第２〜第ｂ回の第１信号取得動作で撮像するスライス撮像順を決定する処理
とを実行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ないし４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記撮像順決定部が定めたスライス撮像順を示す画面をディスプレイに表示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１】
静磁場を発生する静磁場発生部と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部と、高周波磁場を発生する高周波磁場発生部と、被検体から発生する核磁気共鳴信号を検出する信号検出部と、前記傾斜磁場発生部と前記高周波磁場発生部と前記信号検出部とを制御して所定のパルスシーケンスを実行させる制御部とを有し、
前記パルスシーケンスは、所定の撮像範囲内の複数のスライスについて核磁気共鳴信号を順に取得する第１信号取得動作と、前記第１信号取得動作とは異なる目的で前記被検体の所定の励起領域を励起して前記核磁気共鳴信号を検出する第２信号取得動作とを交互に繰り返し行うものであり、
前記制御部は、前記第１信号取得動作における前記撮像範囲のスライス撮像順を定める撮像順決定部を有し、該撮像順決定部は、前記撮像範囲の一部が前記第２信号取得動作の前記励起領域と重複する場合、前記第２信号取得動作時の時間的近傍における撮像スライスとして、前記第２信号取得動作の励起領域とは重複しないスライスを選択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】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第１信号取得動作は、１回の動作で３以上のｋ枚のスライスについて順に核磁気共鳴信号を取得する動作であり、前記撮像順決定部は、前記第２信号取得動作の前記励起領域と重複するスライスを、第２番目から第ｋ−１番目のいずれかで撮像するように撮像順を決定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３】
請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング装置において、第２信号取得動作は、体動をモニタするために前記励起領域から信号を取得する動作であ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ないし３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記撮像順決定部は、
（１）前記第２信号取得動作の前記励起領域と重複するスライス領域を求める処理と、
（２）前記撮像範囲の全スライス数ｎから、前記第１信号取得動作が１回の動作で信号を取得するスライス数ａと、全スライスの信号取得に必要な繰り返し動作回数ｂを求める処理と、
（３）第１〜第ｎスライスの第１スライスからｂ枚おきにa枚のスライスを順に選択することにより、第１回の第１信号取得動作で撮像する仮スライス撮像順を決定し、仮スライス撮像順の各スライスの位置を、前記（１）の処理で求めた前記重複スライス領域と全スライスの中央との距離ｇに相当するスライス数だけずらすことにより第１回の第１信号取得動作で撮像する真のスライス撮像順を決定する処理と、
（４）前記（３）で求めた真のスライス撮像順を１スライスづつ順にずらすことにより、第２〜第ｂ回の第１信号取得動作で撮像するスライス撮像順を決定する処理
とを実行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ないし４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記撮像順決定部が定めたスライス撮像順を示す画面をディスプレイに表示することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３２０５２７（Ｐ２００６−３２０５２７Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４６４７０（Ｐ２００５−１４６４７０）
【出願日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【Ｆターム（参考）】
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