磁気共鳴イメージング装置
【課題】より広領域についてダイナミック撮像や同期撮像等のシネ撮像を行うことが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することである。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、データ収集手段、画像再構成手段及び画像処理手段を備える。データ収集手段は、互いに異なる複数の位置に寝台を移動させて前記寝台にセットされた被検体から前記寝台の位置ごとに複数の磁気共鳴信号を収集する。画像再構成手段は、前記複数の磁気共鳴信号に対する画像再構成処理によって前記寝台の位置ごとに複数の画像データを生成する。画像処理手段は、前記複数の位置に対応する複数の画像データを前記複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってシネ画像データを生成する。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、データ収集手段、画像再構成手段及び画像処理手段を備える。データ収集手段は、互いに異なる複数の位置に寝台を移動させて前記寝台にセットされた被検体から前記寝台の位置ごとに複数の磁気共鳴信号を収集する。画像再構成手段は、前記複数の磁気共鳴信号に対する画像再構成処理によって前記寝台の位置ごとに複数の画像データを生成する。画像処理手段は、前記複数の位置に対応する複数の画像データを前記複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってシネ画像データを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRIは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴(NMR: nuclear magnetic resonance)信号から画像を再構成する撮像法である。
【０００３】
従来、MRIでは、時系列のNMRデータを順次収集してイメージングするダイナミック撮像や心電(ECG electro cardiogram)信号等の生体信号に同期させてNMRデータを収集する同期撮像が行われている。ダイナミック撮像や同期撮像を行えば、血管内における血液の流れなどを可視化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５３２５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２７０２１３号公報
【特許文献３】特開２００７−１１７６６９号公報
【特許文献４】特開２００８−２４６００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
心臓から離れた末梢血管内の血液をイメージングする場合には、被検体の全身又は少なくとも広い部位を撮像部位とする画像収集が望まれる。すなわち、より広領域についてダイナミック撮像や同期撮像を行うことが望ましい。
【０００６】
本発明は、より広領域についてダイナミック撮像や同期撮像等のシネ撮像を行うことが可能な磁気共鳴イメージング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】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、データ収集手段、画像再構成手段及び画像処理手段を備える。データ収集手段は、互いに異なる複数の位置に寝台を移動させて前記寝台にセットされた被検体から前記寝台の位置ごとに複数の磁気共鳴信号を収集する。画像再構成手段は、前記複数の磁気共鳴信号に対する画像再構成処理によって前記寝台の位置ごとに複数の画像データを生成する。画像処理手段は、前記複数の位置に対応する複数の画像データを前記複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってシネ画像データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。
【図２】図１に示すコンピュータの機能ブロック図。
【図３】図１に示す磁気共鳴イメージング装置により被検体のstepping-table法による同期イメージングを行う際の流れを示すフローチャート。
【図４】図３に示す同期イメージングの撮像条件として寝台のstationごとにECG信に同期して複数の時相においてNMRデータの収集を行う撮像条件を設定した例を示す図。
【図５】図３に示すスティッチング処理の元画像データと処理画像データの一例を示す図。
【図６】図３に示すスティッチング処理の詳細な流れの一例を示すフローチャート。
【図７】図１に示す磁気共鳴イメージング装置により被検体のstepping-table法によるダイナミックイメージングを行う際の流れを示すフローチャート。
【図８】図７に示すダイナミックイメージングの撮像条件の設定例を示す図。
【図９】図３に示すスティッチング処理の元画像データと処理画像データの一例を示す図。
【図１０】図３に示すスティッチング処理の詳細な流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。
【００１１】
磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内部に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３及びRFコイル２４を備えている。
【００１２】
また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１及びコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５及び記憶装置３６が備えられる。
【００１３】
静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。
【００１４】
また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。
【００１５】
傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイル(WBC: whole body coil)や寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。
【００１６】
また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。
【００１７】
そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。
【００１８】
RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。送信用のRFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能を有し、受信用のRFコイル２４は、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したNMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。
【００１９】
一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びRF信号を発生させる機能を有する。
【００２０】
また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるNMR信号の検波及びA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。
【００２１】
このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたNMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。
【００２２】
さらに、磁気共鳴イメージング装置２０には、被検体ＰのECG信号を取得するECGユニット３８が備えられる。ECGユニット３８により取得されたECG信号はシーケンスコントローラ３１を介してコンピュータ３２に出力されるように構成される。
【００２３】
尚、拍動を心拍情報として表すECG信号の代わりに拍動を脈波情報として表す脈波同期(PPG: peripheral pulse gating)信号又は呼吸信号を取得することもできる。PPG信号は、例えば指先の脈波を光信号として検出した信号である。PPG信号又はを取得する場合には、PPG信号検出ユニットが設けられる。以下、ECG信号を取得する場合について述べる。
【００２４】
また、寝台３７は、寝台駆動装置３９を備えている。寝台駆動装置３９は、コンピュータ３２と接続され、コンピュータ３２からの制御によって寝台３７の天板(table)を移動させてstepping-table法による撮像を行うことができるように構成される。stepping-table法は、stationごとに寝台３７の天板をステップ移動させて撮像する技術である。この技術は、全身撮像のように一度に撮像できないような広領域の撮像を行う場合に用いられる。寝台３７を移動して収集された複数の画像は、コンピュータ３２におけるスティッチング処理によって互いに繋ぎ合わせることができる。
【００２５】
また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムの少なくとも一部に代えて、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。
【００２６】
図２は、図１に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。
【００２７】
コンピュータ３２の演算装置３５は、記憶装置３６に保存されたプログラムを実行することにより撮像条件設定部４０、画像再構成部４１及び画像処理部４２として機能する。また、記憶装置３６は、ｋ空間データ記憶部４３及び画像データ記憶部４４として機能する。
【００２８】
撮像条件設定部４０は、入力装置３３からの指示情報に基づいてパルスシーケンスを含む撮像条件を設定し、設定した撮像条件をシーケンスコントローラ３１に与えることにより駆動制御させる機能を有する。特に、撮像条件設定部４０は、寝台３７を互いに異なる複数の位置にステップ移動させてイメージングするstepping-table法による撮像条件を設定する機能を備えている。
【００２９】
また、撮像条件設定部４０には、stepping-table法における同期イメージング用の撮像条件又はstepping-table法におけるダイナミックイメージング用の撮像条件を設定する機能が備えられる。stepping-table法における同期イメージングは、ECG信号等の生体信号に同期させて寝台３７の位置ごとに互いに異なる複数の時相に対応する複数のNMR信号を収集するイメージングである。また、stepping-table法におけるダイナミックイメージングは、同一又は異なる寝台３７の位置において互いに異なる複数の時相に対応する複数のNMR信号をダイナミック収集するイメージングである。従って、同期イメージングの場合には、時相が同期信号のトリガからの遅延時間に相当し、ダイナミックイメージングの場合には、時相がデータ収集タイミングに相当する。
【００３０】
更に、撮像条件設定部４０には、被検体Ｐへの造影剤の注入を伴う造影イメージング用の撮像条件を設定する機能も備えられる。
【００３１】
画像再構成部４１は、シーケンスコントローラ３１から生データを受けてｋ空間データ記憶部４３に形成されたｋ空間にｋ空間データとして配置する機能、ｋ空間データ記憶部４３からｋ空間データを取り込んでフーリエ変換(FT: Fourier transform)を含む画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する機能及び画像データを画像データ記憶部４４に書き込む機能を有する。
【００３２】
NMR信号がstepping-table法により生体信号に同期して収集された場合には、寝台３７の位置ごとに複数の時相に対応する複数の画像データが生成される。また、NMR信号がstepping-table法によりダイナミック収集された場合には、寝台３７の位置ごとに互いに異なる複数の時相に対応する時系列の複数の画像データが生成される。
【００３３】
画像処理部４２は、画像データ記憶部４４から寝台３７の複数の位置に対応する複数の画像データを取得する機能、取得した複数の画像データを複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理を含む画像処理によってシネ画像データを生成する機能、生成したシネ画像データを画像データ記憶部４４に書き込む機能及びシネ画像データを表示装置３４に表示させる機能を有する。
【００３４】
stepping-table法による同期イメージングの場合には、対応する時相の複数の画像データを寝台３７の複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってシネ画像データを生成することができる。望ましくは、同一の時相に対応する複数の画像データを繋ぎ合せるスティッチング処理が実行される。但し、同一の時相に対応する画像データが収集されなかった場合には、最も近い時相に対応する画像データを用いてスティッチング処理が実行される。従って、単一の画像データが複数回スティッチング処理に用いられる場合がある。
【００３５】
一方、stepping-table法によるダイナミックイメージングの場合には、より近いNMR信号の時相に対応する複数の画像データを寝台３７の複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってダイナミック画像データとしてシネ画像データを生成することができる。従って、stepping-table法によるダイナミックイメージングの場合においても、単一の画像データが複数回スティッチング処理に用いられる場合がある。
【００３６】
尚、画像データが３次元(3D: three dimensional)画像データである場合には、スティッチング処理の前処理又は後処理としてMPR (multi planar reconstructions)処理や最大値投影(MIP: maximum intensity projection)処理等の3Dデータの２次元(2D: two dimensional)化処理が施される。
【００３７】
次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作及び作用について説明する。
【００３８】
まず磁気共鳴イメージング装置２０によりstepping-table法による同期イメージングを行う場合について説明する。
【００３９】
図３は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により被検体Ｐのstepping-table法による同期イメージングを行う際の流れを示すフローチャートである。
【００４０】
まず予め寝台３７に被検体Ｐ及び撮像部位に応じたNMR信号の受信用のRFコイル２４がセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
【００４１】
そして、ステップＳ１において、撮像条件設定部４０は、入力装置３３からの指示情報に基づいてstepping-table法による同期イメージングの撮像条件を設定する。例えば、寝台３７の天板の複数のstation位置、画像データの時相及び数、画像データのスライス位置及びスライス枚数等の撮像条件が設定される。
【００４２】
図４は、図３に示す同期イメージングの撮像条件として寝台３７のstationごとにECG信に同期して複数の時相においてNMRデータの収集を行う撮像条件を設定した例を示す図である。
【００４３】
図４において横軸は時間を示す。図４に示すようにECG信号のR波から所定の遅延時間経過後の異なる心時相T1, T2, T3, ...においてNMRデータの収集を行う同期イメージング条件を設定することができる。stepping-table法によるイメージングであるため各心時相T1, T2, T3, ...に対応するNMRデータは、寝台３７のstationごとに収集される。
【００４４】
図４は、２つのstation位置(STATION1, STATION2)においてNMRデータの収集を行う場合の例を示している。すなわち、寝台３７の天板がSTATION1に位置決めされた状態で、あるR波から遅延時間後の心時相T1, T2, T3, ...においてNMRデータDS1TI, DS1T2, DS1T3, ...が順次収集される。更に、寝台３７の天板がSTATION2に位置決めされた状態で、あるR波から遅延時間後の心時相T1, T2, T3, ...においてNMRデータDS2TI, DS2T2, DS2T3, ...が順次収集される。station位置が３つ以上の場合も同様である。
【００４５】
次に、ステップＳ２において、シーケンスコントローラ３１や静磁場用磁石２１等のスキャンを実行するための磁気共鳴イメージング装置２０の構成要素は、設定された撮像条件に従ってデータ収集を行う。
【００４６】
すなわち、入力装置３３から撮像条件設定部４０にイメージングスキャンの開始指示が与えられると、撮像条件設定部４０はパルスシーケンスを含む撮像条件をシーケンスコントローラ３１に与える。シーケンスコントローラ３１は、パルスシーケンスに従ってECGユニット３８から取得したECG信号に同期して、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RFコイル２４からRF信号を発生させる。
【００４７】
このため、被検体Ｐの内部における核磁気共鳴により生じたNMR信号が、RFコイル２４により受信されて受信器３０に与えられる。受信器３０は、RFコイル２４からNMR信号を受けて、所要の信号処理を実行した後、A/D変換することにより、デジタルデータのNMR信号である生データを生成する。受信器３０は、生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える。シーケンスコントローラ３１は、生データを画像再構成部４１に与え、画像再構成部４１はｋ空間データ記憶部４３に形成されたｋ空間に生データをｋ空間データとして配置する。
【００４８】
次に、ステップＳ３において、画像再構成部４１は、ｋ空間データ記憶部４３からｋ空間データを取り込んで画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する。画像データは、必要に応じて画像データ記憶部４４に書き込まれる。
【００４９】
次に、ステップＳ４において、画像処理部４２は、画像再構成部４１又は画像データ記憶部４４から寝台３７の位置ごとの複数の心時相に対応する複数フレーム分の画像データを取得して、スティッチング処理を含む画像処理を施す。
【００５０】
図５は、図３に示すスティッチング処理の元画像データと処理画像データの一例を示す図である。
【００５１】
図５(A)は、寝台３７にセットされた被検体Ｐの撮像部位と寝台３７のstation位置(STATION1, STATION2)との相対的な位置関係を示す図である。図５(A)に示すように、被検体Ｐの広領域の撮像部位がカバーできるように例えば２つのstation位置(STATION1, STATION2)が設定される。２つのstation位置(STATION1, STATION2)には、スティッチング処理によってスムーズな画像データが生成できるようにオーバーラップ部分が設けられる。
【００５２】
図５(B)は、スティッチング処理の元画像データを示す。元画像データは、図５(A)の各station位置(STATION1, STATION2)においてそれぞれ収集された複数の時相(T1, T2, T3, ...)におけるNMRデータ(DS1TI, DS1T2, DS1T3, ..., DS2TI, DS2T2, DS2T3, ...)から生成された画像データ(IS1TI, IS1T2, IS1T3, ..., IS2TI, IS2T2, IS2T3, ...)である。尚、図５(B)において横軸方向はstation方向であり、縦軸方向は時相方向である。
【００５３】
図５(C)は、スティッチング処理の処理画像データを示す。処理画像データは、図５(B)の画像データを元画像データとするスティッチング処理によって生成されるシネ画像データである。尚、図５(C)において縦軸方向は時相方向である。図５(B)に示す複数の画像データ(IS1TI, IS1T2, IS1T3, ..., IS2TI, IS2T2, IS2T3, ...)から時相が同じ画像データを抽出し、時相ごとにスティッチング処理を行うと、図５(C)に示すように複数の時相(T1, T2, T3, ...)に対応する複数フレーム分の広領域のシネ画像データ(ITI, IT2, IT3, ...)が生成される。
【００５４】
尚、図５は、スライス枚数が１枚の場合の例を示しているが、複数のスライス画像データがそれぞれ複数のstation位置及び複数の時相について収集された場合には、時相及びスライスごとにスティッチング処理を行うことによって複数の時相及び複数のスライスに対応する複数フレーム分の広領域のシネ画像データを生成することができる。
【００５５】
図６は、図３に示すスティッチング処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、ステップＳ４１において、画像処理部４２は、スティッチング処理の元画像データとなる複数のstation位置及び複数の時相に対応する複数の画像データを取得する。次にステップＳ４２において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTに初期値として１を代入する。
【００５７】
次にステップＳ４３において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTの値が収集データの全時相数NT以下であるか否かを判定する。Tの値が時相数NT以下であると判定された場合には、ステップＳ４４において、画像処理部４２は、T番目の時相と同一の時相において収集された画像データをstationごとの複数の画像データから検索して取得する。尚、検索対象となる時相の画像データがない場合には、画像処理部４２がT番目の時相と最も近い時相において収集された画像データを代用画像データとして取得する。
【００５８】
次にステップＳ４５において、画像処理部４２は、検索して得られたT番目の時相に対応する複数の画像データ間にスティッチング処理を施す。スティッチング処理は、隣接するstationに対応する複数の画像データを互いに繋ぎ合わせて広領域の画像データを生成する公知の処理である。これにより時相が同一又は同等であり隣接するstationに対応する画像データが互いに繋ぎあわされる。すなわち、１つの時相及びスライスにつき１フレーム分のシネ画像データが生成される。
【００５９】
次にステップＳ４６において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTにT+1を代入する。これにより、次の順番の時相Tが選択される。そして、ステップＳ４３においてTの値が時相数NT以下であると判定されるまで、ステップＳ４４からステップＳ４６の処理が繰り返される。この結果、全ての時相に対応する複数フレーム分の広領域のシネ画像データが生成される。
【００６０】
次に、図３のステップＳ５において、画像処理部４２は、複数フレーム分の広領域のシネ画像データを時相順に表示装置３４に連続的に出力する。これにより、表示装置３４には、時相順に血液等の観察対象が変化する広領域の画像がシネ表示される。そして、ユーザはシネ表示された広領域画像を観察することができる。
【００６１】
次に磁気共鳴イメージング装置２０によりstepping-table法によるダイナミックイメージングを行う場合について説明する。
【００６２】
図７は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により被検体Ｐのstepping-table法によるダイナミックイメージングを行う際の流れを示すフローチャートである。
【００６３】
まず予め寝台３７に被検体Ｐ及び撮像部位に応じたNMR信号の受信用のRFコイル２４がセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
【００６４】
そして、ステップＳ１１において、撮像条件設定部４０は、入力装置３３からの指示情報に基づいてstepping-table法によるダイナミックイメージングの撮像条件を設定する。例えば、寝台３７の天板の複数のstation位置、同一のstation位置において連続収集される画像データのフレーム数、同一のstation位置に寝台３７の天板を断続的に移動させる回数、画像データのスライス位置及びスライス枚数等の撮像条件が設定される。
【００６５】
図８は、図７に示すダイナミックイメージングの撮像条件の設定例を示す図である。
【００６６】
図８において横軸は時間を示す。図８に示すように、寝台３７の天板を複数のstation位置に変えながらNMRデータのダイナミック収集を行う撮像条件を設定することができる。ダイナミックイメージングであるため、各NMRデータのデータ収集タイミングが時相T1, T2, T3, ...に対応する。また、同一のstation位置に寝台３７の天板を繰り返し配置する回数として任意のセグメント数を設定することができる。各セグメントでは、同一のstation位置において連続して繰り返し収集される画像データのフレーム数を所望の数に設定することができる。
【００６７】
図８は、station位置の数がSTATION1, STATION2, STATION3の３、セグメント１における画像データのフレーム数が１、セグメント２における画像データのフレーム数が２、セグメントnにおける画像データのフレーム数がiの場合の例を示している。すなわち、セグメント１では、寝台３７の天板のstation位置がSTATION1, STATION2, STATION3に順次移動され、それぞれのstation位置において画像データ１フレーム分のNMRデータが収集される。また、セグメント２では、寝台３７の天板のstation位置がSTATION1, STATION2, STATION3に順次移動され、それぞれのstation位置において画像データ２フレーム分のNMRデータが収集される。
【００６８】
尚、同一のセグメントにおいて各station位置で収集される画像データのフレーム数を変えてもよい。例えば、被検体Ｐに注入された造影剤の移動に合わせて各station位置で連続して収集される画像データのフレーム数を設定すれば、造影剤の到達部分をモニターするための画像データを得ることができる。
【００６９】
次に、ステップＳ１２において、シーケンスコントローラ３１や静磁場用磁石２１等のスキャンを実行するための磁気共鳴イメージング装置２０の構成要素は、設定された撮像条件に従ってNMRデータのダイナミック収集を行う。すなわち、同期イメージングと同様な流れでｋ空間データ記憶部４３に形成されたｋ空間に生データが順次配置される。
【００７０】
次に、ステップＳ１３において、画像再構成部４１は、ｋ空間データ記憶部４３からｋ空間データを取り込んで画像再構成処理を施すことにより順次画像データを再構成する。画像データは、必要に応じて画像データ記憶部４４に書き込まれる。この結果、複数のstation位置に対応する時系列の画像データが生成される。
【００７１】
次に、ステップＳ１４において、画像処理部４２は、画像再構成部４１又は画像データ記憶部４４から複数のstation位置に対応する時系列の複数フレーム分の画像データを取得して、スティッチング処理を含む画像処理を施す。
【００７２】
図９は、図７に示すスティッチング処理の元画像データと処理画像データの一例を示す図である。
【００７３】
図９(A)は、寝台３７にセットされた被検体Ｐの撮像部位と寝台３７のstation位置(STATION1, STATION2, STATION3)との相対的な位置関係を示す図である。図９(A)に示すように、被検体Ｐの広領域の撮像部位がカバーできるように例えば３つのstation位置(STATION1, STATION2, STATION3)が設定される。３つのstation位置(STATION1, STATION2, STATION3)には、スティッチング処理によってスムーズな画像データが生成できるようにオーバーラップ部分が設けられる。
【００７４】
図９(B)は、スティッチング処理の元画像データを示す。元画像データは、図９(A)の複数のstation位置(STATION1, STATION2, STATION3)のいずれかにおいて収集されたNMRデータ(DS1TI, DS2T2, DS3T3, DS1T4, DS1T5, DS2T6, DS2T7, DS3T8, DS3T9,...)から生成された時系列の時相(T1, T2, T3, ...)における画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)である。尚、図９(B)において横軸方向はstation方向であり、縦軸方向はセグメント方向である。
【００７５】
station位置(STATION1, STATION2, STATION3)ごとに時相の早い順に画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)を整列させると図９(B)の実線で示すデータのようになる。画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)は、それぞれ異なるデータ収集タイミングにおいてダイナミック収集されているため、互いに異なる時相に対応している。
【００７６】
そこで、各画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)の時相以前の最も近い時相において別のstation位置にて収集された画像データが代用画像データとして用いられる。図９(B)において点線で示す画像データは、代用画像データとして繰り返しスティッチング処理の元画像データとして用いられるデータである。すなわち、各画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)と、それぞれ過去の最も近い時相において別のstation位置にて収集された画像データとがスティッチング処理の対象とされる。これにより、station間において画像データの時間的な順序が逆になることを回避しつつ時間分解能を維持することができる。
【００７７】
図９(C)は、スティッチング処理の処理画像データを示す。処理画像データは、図９(B)の画像データを元画像データとするスティッチング処理によって生成されるシネ画像データである。尚、図９(C)において縦軸方向は時相方向である。図９(B)に示す複数の画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)からstationごとに時相が近い画像データを抽出し、対応する時相ごとにスティッチング処理を行うと、図９(C)に示すようにダイナミック時相(T1, T2, T3, ...)順の複数フレーム分の広領域のシネ画像データ(IT3, IT4, IT5, ...)が生成される。
【００７８】
尚、図９は、スライス枚数が１枚の場合の例を示しているが、時系列の複数のスライス画像データが複数のstation位置のいずれかにおいてダイナミック収集された場合には、時相及びスライスごとにスティッチング処理を行うことによって複数のスライスに対応する時系列の複数フレーム分の広領域のシネ画像データを生成することができる。
【００７９】
図１０は、図７に示すスティッチング処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
【００８０】
まず、ステップＳ５１において、画像処理部４２は、スティッチング処理の元画像データとなる複数のstation位置のいずれかにおいてそれぞれダイナミック収集された時系列の複数の画像データを取得する。
【００８１】
次にステップＳ５２において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTに初期値としてT0を代入する。T0は、全てのstation位置において少なくとも１フレーム分の画像データの収集が完了した最も早い時相とすればよい。図８及び図９に示す例では、３番目の時相T3において３つのstation位置(STATION1, STATION2, STATION3)における画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3)の収集が完了するため、T0=3となる。
【００８２】
次にステップＳ５３において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTの値が収集データの全時相数NT以下であるか否かを判定する。Tの値が時相数NT以下であると判定された場合には、ステップＳ５４において、画像処理部４２は、T番目の時相以前の最も近い時相において収集された画像データをstationごとの複数の画像データから検索して取得する。
【００８３】
次にステップＳ５５において、画像処理部４２は、検索して得られたT番目の時相に対応する複数の画像データ間にスティッチング処理を施す。これにより時相が近くかつ隣接するstationに対応する画像データが互いに繋ぎあわされる。すなわち、１つの時相及びスライスにつき１フレーム分のシネ画像データが生成される。
【００８４】
次にステップＳ５６において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTにT+1を代入する。これにより、次の順番の時相Tが選択される。そして、ステップＳ５３においてTの値が時相数NT以下であると判定されるまで、ステップＳ５４からステップＳ５６の処理が繰り返される。この結果、時系列の複数フレーム分の広領域のシネ画像データが生成される。
【００８５】
次に、図７のステップＳ１５において、画像処理部４２は、複数フレーム分の広領域のシネ画像データをダイナミック時相順に表示装置３４に連続的に出力する。これにより、表示装置３４には、ダイナミック時相順に血液等の観察対象が変化する広領域の画像がシネ表示される。そして、ユーザはシネ表示された広領域画像を観察することができる。
【００８６】
つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、寝台３７を移動させて寝台３７の位置ごとに複数の画像データを収集し、収集した画像データの時相情報に基づいて画像データをスティッチング処理することによって広領域のシネ画像データを生成するようにしたものである。
【００８７】
このため、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、同期イメージングやダイナミックイメージングのように撮像部位の時間変化を描出する場合において、より広領域の撮像部位をシネ表示させることができる。このためユーザは、広領域の撮像部位について動態観察を行うことが可能となる。
【００８８】
また、ダイナミックイメージングの場合には、寝台３７の各位置において収集された画像データを代用画像データとして繰り返しスティッチング処理に用いることによって、時間的な連続性を良好に維持することができる。
【００８９】
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【符号の説明】
【００９０】
２０ 磁気共鳴イメージング装置
２１ 静磁場用磁石
２２ シムコイル
２３ 傾斜磁場コイル
２４ RFコイル
２５ 制御系
２６ 静磁場電源
２７ 傾斜磁場電源
２８ シムコイル電源
２９ 送信器
３０ 受信器
３１ シーケンスコントローラ
３２ コンピュータ
３３ 入力装置
３４ 表示装置
３５ 演算装置
３６ 記憶装置
３７ 寝台
３８ ECGユニット
３９ 寝台駆動装置
４０ 撮像条件設定部
４１ 画像再構成部
４２ 画像処理部、
４３ ｋ空間データ記憶部
４４ 画像データ記憶部
Ｐ 被検体
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRIは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴(NMR: nuclear magnetic resonance)信号から画像を再構成する撮像法である。
【０００３】
従来、MRIでは、時系列のNMRデータを順次収集してイメージングするダイナミック撮像や心電(ECG electro cardiogram)信号等の生体信号に同期させてNMRデータを収集する同期撮像が行われている。ダイナミック撮像や同期撮像を行えば、血管内における血液の流れなどを可視化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５３２５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２７０２１３号公報
【特許文献３】特開２００７−１１７６６９号公報
【特許文献４】特開２００８−２４６００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
心臓から離れた末梢血管内の血液をイメージングする場合には、被検体の全身又は少なくとも広い部位を撮像部位とする画像収集が望まれる。すなわち、より広領域についてダイナミック撮像や同期撮像を行うことが望ましい。
【０００６】
本発明は、より広領域についてダイナミック撮像や同期撮像等のシネ撮像を行うことが可能な磁気共鳴イメージング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】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、データ収集手段、画像再構成手段及び画像処理手段を備える。データ収集手段は、互いに異なる複数の位置に寝台を移動させて前記寝台にセットされた被検体から前記寝台の位置ごとに複数の磁気共鳴信号を収集する。画像再構成手段は、前記複数の磁気共鳴信号に対する画像再構成処理によって前記寝台の位置ごとに複数の画像データを生成する。画像処理手段は、前記複数の位置に対応する複数の画像データを前記複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってシネ画像データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。
【図２】図１に示すコンピュータの機能ブロック図。
【図３】図１に示す磁気共鳴イメージング装置により被検体のstepping-table法による同期イメージングを行う際の流れを示すフローチャート。
【図４】図３に示す同期イメージングの撮像条件として寝台のstationごとにECG信に同期して複数の時相においてNMRデータの収集を行う撮像条件を設定した例を示す図。
【図５】図３に示すスティッチング処理の元画像データと処理画像データの一例を示す図。
【図６】図３に示すスティッチング処理の詳細な流れの一例を示すフローチャート。
【図７】図１に示す磁気共鳴イメージング装置により被検体のstepping-table法によるダイナミックイメージングを行う際の流れを示すフローチャート。
【図８】図７に示すダイナミックイメージングの撮像条件の設定例を示す図。
【図９】図３に示すスティッチング処理の元画像データと処理画像データの一例を示す図。
【図１０】図３に示すスティッチング処理の詳細な流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。
【００１１】
磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内部に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３及びRFコイル２４を備えている。
【００１２】
また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１及びコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５及び記憶装置３６が備えられる。
【００１３】
静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。
【００１４】
また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。
【００１５】
傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイル(WBC: whole body coil)や寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。
【００１６】
また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。
【００１７】
そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。
【００１８】
RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。送信用のRFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能を有し、受信用のRFコイル２４は、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したNMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。
【００１９】
一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びRF信号を発生させる機能を有する。
【００２０】
また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるNMR信号の検波及びA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。
【００２１】
このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたNMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。
【００２２】
さらに、磁気共鳴イメージング装置２０には、被検体ＰのECG信号を取得するECGユニット３８が備えられる。ECGユニット３８により取得されたECG信号はシーケンスコントローラ３１を介してコンピュータ３２に出力されるように構成される。
【００２３】
尚、拍動を心拍情報として表すECG信号の代わりに拍動を脈波情報として表す脈波同期(PPG: peripheral pulse gating)信号又は呼吸信号を取得することもできる。PPG信号は、例えば指先の脈波を光信号として検出した信号である。PPG信号又はを取得する場合には、PPG信号検出ユニットが設けられる。以下、ECG信号を取得する場合について述べる。
【００２４】
また、寝台３７は、寝台駆動装置３９を備えている。寝台駆動装置３９は、コンピュータ３２と接続され、コンピュータ３２からの制御によって寝台３７の天板(table)を移動させてstepping-table法による撮像を行うことができるように構成される。stepping-table法は、stationごとに寝台３７の天板をステップ移動させて撮像する技術である。この技術は、全身撮像のように一度に撮像できないような広領域の撮像を行う場合に用いられる。寝台３７を移動して収集された複数の画像は、コンピュータ３２におけるスティッチング処理によって互いに繋ぎ合わせることができる。
【００２５】
また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムの少なくとも一部に代えて、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。
【００２６】
図２は、図１に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。
【００２７】
コンピュータ３２の演算装置３５は、記憶装置３６に保存されたプログラムを実行することにより撮像条件設定部４０、画像再構成部４１及び画像処理部４２として機能する。また、記憶装置３６は、ｋ空間データ記憶部４３及び画像データ記憶部４４として機能する。
【００２８】
撮像条件設定部４０は、入力装置３３からの指示情報に基づいてパルスシーケンスを含む撮像条件を設定し、設定した撮像条件をシーケンスコントローラ３１に与えることにより駆動制御させる機能を有する。特に、撮像条件設定部４０は、寝台３７を互いに異なる複数の位置にステップ移動させてイメージングするstepping-table法による撮像条件を設定する機能を備えている。
【００２９】
また、撮像条件設定部４０には、stepping-table法における同期イメージング用の撮像条件又はstepping-table法におけるダイナミックイメージング用の撮像条件を設定する機能が備えられる。stepping-table法における同期イメージングは、ECG信号等の生体信号に同期させて寝台３７の位置ごとに互いに異なる複数の時相に対応する複数のNMR信号を収集するイメージングである。また、stepping-table法におけるダイナミックイメージングは、同一又は異なる寝台３７の位置において互いに異なる複数の時相に対応する複数のNMR信号をダイナミック収集するイメージングである。従って、同期イメージングの場合には、時相が同期信号のトリガからの遅延時間に相当し、ダイナミックイメージングの場合には、時相がデータ収集タイミングに相当する。
【００３０】
更に、撮像条件設定部４０には、被検体Ｐへの造影剤の注入を伴う造影イメージング用の撮像条件を設定する機能も備えられる。
【００３１】
画像再構成部４１は、シーケンスコントローラ３１から生データを受けてｋ空間データ記憶部４３に形成されたｋ空間にｋ空間データとして配置する機能、ｋ空間データ記憶部４３からｋ空間データを取り込んでフーリエ変換(FT: Fourier transform)を含む画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する機能及び画像データを画像データ記憶部４４に書き込む機能を有する。
【００３２】
NMR信号がstepping-table法により生体信号に同期して収集された場合には、寝台３７の位置ごとに複数の時相に対応する複数の画像データが生成される。また、NMR信号がstepping-table法によりダイナミック収集された場合には、寝台３７の位置ごとに互いに異なる複数の時相に対応する時系列の複数の画像データが生成される。
【００３３】
画像処理部４２は、画像データ記憶部４４から寝台３７の複数の位置に対応する複数の画像データを取得する機能、取得した複数の画像データを複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理を含む画像処理によってシネ画像データを生成する機能、生成したシネ画像データを画像データ記憶部４４に書き込む機能及びシネ画像データを表示装置３４に表示させる機能を有する。
【００３４】
stepping-table法による同期イメージングの場合には、対応する時相の複数の画像データを寝台３７の複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってシネ画像データを生成することができる。望ましくは、同一の時相に対応する複数の画像データを繋ぎ合せるスティッチング処理が実行される。但し、同一の時相に対応する画像データが収集されなかった場合には、最も近い時相に対応する画像データを用いてスティッチング処理が実行される。従って、単一の画像データが複数回スティッチング処理に用いられる場合がある。
【００３５】
一方、stepping-table法によるダイナミックイメージングの場合には、より近いNMR信号の時相に対応する複数の画像データを寝台３７の複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってダイナミック画像データとしてシネ画像データを生成することができる。従って、stepping-table法によるダイナミックイメージングの場合においても、単一の画像データが複数回スティッチング処理に用いられる場合がある。
【００３６】
尚、画像データが３次元(3D: three dimensional)画像データである場合には、スティッチング処理の前処理又は後処理としてMPR (multi planar reconstructions)処理や最大値投影(MIP: maximum intensity projection)処理等の3Dデータの２次元(2D: two dimensional)化処理が施される。
【００３７】
次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作及び作用について説明する。
【００３８】
まず磁気共鳴イメージング装置２０によりstepping-table法による同期イメージングを行う場合について説明する。
【００３９】
図３は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により被検体Ｐのstepping-table法による同期イメージングを行う際の流れを示すフローチャートである。
【００４０】
まず予め寝台３７に被検体Ｐ及び撮像部位に応じたNMR信号の受信用のRFコイル２４がセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
【００４１】
そして、ステップＳ１において、撮像条件設定部４０は、入力装置３３からの指示情報に基づいてstepping-table法による同期イメージングの撮像条件を設定する。例えば、寝台３７の天板の複数のstation位置、画像データの時相及び数、画像データのスライス位置及びスライス枚数等の撮像条件が設定される。
【００４２】
図４は、図３に示す同期イメージングの撮像条件として寝台３７のstationごとにECG信に同期して複数の時相においてNMRデータの収集を行う撮像条件を設定した例を示す図である。
【００４３】
図４において横軸は時間を示す。図４に示すようにECG信号のR波から所定の遅延時間経過後の異なる心時相T1, T2, T3, ...においてNMRデータの収集を行う同期イメージング条件を設定することができる。stepping-table法によるイメージングであるため各心時相T1, T2, T3, ...に対応するNMRデータは、寝台３７のstationごとに収集される。
【００４４】
図４は、２つのstation位置(STATION1, STATION2)においてNMRデータの収集を行う場合の例を示している。すなわち、寝台３７の天板がSTATION1に位置決めされた状態で、あるR波から遅延時間後の心時相T1, T2, T3, ...においてNMRデータDS1TI, DS1T2, DS1T3, ...が順次収集される。更に、寝台３７の天板がSTATION2に位置決めされた状態で、あるR波から遅延時間後の心時相T1, T2, T3, ...においてNMRデータDS2TI, DS2T2, DS2T3, ...が順次収集される。station位置が３つ以上の場合も同様である。
【００４５】
次に、ステップＳ２において、シーケンスコントローラ３１や静磁場用磁石２１等のスキャンを実行するための磁気共鳴イメージング装置２０の構成要素は、設定された撮像条件に従ってデータ収集を行う。
【００４６】
すなわち、入力装置３３から撮像条件設定部４０にイメージングスキャンの開始指示が与えられると、撮像条件設定部４０はパルスシーケンスを含む撮像条件をシーケンスコントローラ３１に与える。シーケンスコントローラ３１は、パルスシーケンスに従ってECGユニット３８から取得したECG信号に同期して、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RFコイル２４からRF信号を発生させる。
【００４７】
このため、被検体Ｐの内部における核磁気共鳴により生じたNMR信号が、RFコイル２４により受信されて受信器３０に与えられる。受信器３０は、RFコイル２４からNMR信号を受けて、所要の信号処理を実行した後、A/D変換することにより、デジタルデータのNMR信号である生データを生成する。受信器３０は、生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える。シーケンスコントローラ３１は、生データを画像再構成部４１に与え、画像再構成部４１はｋ空間データ記憶部４３に形成されたｋ空間に生データをｋ空間データとして配置する。
【００４８】
次に、ステップＳ３において、画像再構成部４１は、ｋ空間データ記憶部４３からｋ空間データを取り込んで画像再構成処理を施すことにより画像データを再構成する。画像データは、必要に応じて画像データ記憶部４４に書き込まれる。
【００４９】
次に、ステップＳ４において、画像処理部４２は、画像再構成部４１又は画像データ記憶部４４から寝台３７の位置ごとの複数の心時相に対応する複数フレーム分の画像データを取得して、スティッチング処理を含む画像処理を施す。
【００５０】
図５は、図３に示すスティッチング処理の元画像データと処理画像データの一例を示す図である。
【００５１】
図５(A)は、寝台３７にセットされた被検体Ｐの撮像部位と寝台３７のstation位置(STATION1, STATION2)との相対的な位置関係を示す図である。図５(A)に示すように、被検体Ｐの広領域の撮像部位がカバーできるように例えば２つのstation位置(STATION1, STATION2)が設定される。２つのstation位置(STATION1, STATION2)には、スティッチング処理によってスムーズな画像データが生成できるようにオーバーラップ部分が設けられる。
【００５２】
図５(B)は、スティッチング処理の元画像データを示す。元画像データは、図５(A)の各station位置(STATION1, STATION2)においてそれぞれ収集された複数の時相(T1, T2, T3, ...)におけるNMRデータ(DS1TI, DS1T2, DS1T3, ..., DS2TI, DS2T2, DS2T3, ...)から生成された画像データ(IS1TI, IS1T2, IS1T3, ..., IS2TI, IS2T2, IS2T3, ...)である。尚、図５(B)において横軸方向はstation方向であり、縦軸方向は時相方向である。
【００５３】
図５(C)は、スティッチング処理の処理画像データを示す。処理画像データは、図５(B)の画像データを元画像データとするスティッチング処理によって生成されるシネ画像データである。尚、図５(C)において縦軸方向は時相方向である。図５(B)に示す複数の画像データ(IS1TI, IS1T2, IS1T3, ..., IS2TI, IS2T2, IS2T3, ...)から時相が同じ画像データを抽出し、時相ごとにスティッチング処理を行うと、図５(C)に示すように複数の時相(T1, T2, T3, ...)に対応する複数フレーム分の広領域のシネ画像データ(ITI, IT2, IT3, ...)が生成される。
【００５４】
尚、図５は、スライス枚数が１枚の場合の例を示しているが、複数のスライス画像データがそれぞれ複数のstation位置及び複数の時相について収集された場合には、時相及びスライスごとにスティッチング処理を行うことによって複数の時相及び複数のスライスに対応する複数フレーム分の広領域のシネ画像データを生成することができる。
【００５５】
図６は、図３に示すスティッチング処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、ステップＳ４１において、画像処理部４２は、スティッチング処理の元画像データとなる複数のstation位置及び複数の時相に対応する複数の画像データを取得する。次にステップＳ４２において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTに初期値として１を代入する。
【００５７】
次にステップＳ４３において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTの値が収集データの全時相数NT以下であるか否かを判定する。Tの値が時相数NT以下であると判定された場合には、ステップＳ４４において、画像処理部４２は、T番目の時相と同一の時相において収集された画像データをstationごとの複数の画像データから検索して取得する。尚、検索対象となる時相の画像データがない場合には、画像処理部４２がT番目の時相と最も近い時相において収集された画像データを代用画像データとして取得する。
【００５８】
次にステップＳ４５において、画像処理部４２は、検索して得られたT番目の時相に対応する複数の画像データ間にスティッチング処理を施す。スティッチング処理は、隣接するstationに対応する複数の画像データを互いに繋ぎ合わせて広領域の画像データを生成する公知の処理である。これにより時相が同一又は同等であり隣接するstationに対応する画像データが互いに繋ぎあわされる。すなわち、１つの時相及びスライスにつき１フレーム分のシネ画像データが生成される。
【００５９】
次にステップＳ４６において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTにT+1を代入する。これにより、次の順番の時相Tが選択される。そして、ステップＳ４３においてTの値が時相数NT以下であると判定されるまで、ステップＳ４４からステップＳ４６の処理が繰り返される。この結果、全ての時相に対応する複数フレーム分の広領域のシネ画像データが生成される。
【００６０】
次に、図３のステップＳ５において、画像処理部４２は、複数フレーム分の広領域のシネ画像データを時相順に表示装置３４に連続的に出力する。これにより、表示装置３４には、時相順に血液等の観察対象が変化する広領域の画像がシネ表示される。そして、ユーザはシネ表示された広領域画像を観察することができる。
【００６１】
次に磁気共鳴イメージング装置２０によりstepping-table法によるダイナミックイメージングを行う場合について説明する。
【００６２】
図７は、図１に示す磁気共鳴イメージング装置２０により被検体Ｐのstepping-table法によるダイナミックイメージングを行う際の流れを示すフローチャートである。
【００６３】
まず予め寝台３７に被検体Ｐ及び撮像部位に応じたNMR信号の受信用のRFコイル２４がセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
【００６４】
そして、ステップＳ１１において、撮像条件設定部４０は、入力装置３３からの指示情報に基づいてstepping-table法によるダイナミックイメージングの撮像条件を設定する。例えば、寝台３７の天板の複数のstation位置、同一のstation位置において連続収集される画像データのフレーム数、同一のstation位置に寝台３７の天板を断続的に移動させる回数、画像データのスライス位置及びスライス枚数等の撮像条件が設定される。
【００６５】
図８は、図７に示すダイナミックイメージングの撮像条件の設定例を示す図である。
【００６６】
図８において横軸は時間を示す。図８に示すように、寝台３７の天板を複数のstation位置に変えながらNMRデータのダイナミック収集を行う撮像条件を設定することができる。ダイナミックイメージングであるため、各NMRデータのデータ収集タイミングが時相T1, T2, T3, ...に対応する。また、同一のstation位置に寝台３７の天板を繰り返し配置する回数として任意のセグメント数を設定することができる。各セグメントでは、同一のstation位置において連続して繰り返し収集される画像データのフレーム数を所望の数に設定することができる。
【００６７】
図８は、station位置の数がSTATION1, STATION2, STATION3の３、セグメント１における画像データのフレーム数が１、セグメント２における画像データのフレーム数が２、セグメントnにおける画像データのフレーム数がiの場合の例を示している。すなわち、セグメント１では、寝台３７の天板のstation位置がSTATION1, STATION2, STATION3に順次移動され、それぞれのstation位置において画像データ１フレーム分のNMRデータが収集される。また、セグメント２では、寝台３７の天板のstation位置がSTATION1, STATION2, STATION3に順次移動され、それぞれのstation位置において画像データ２フレーム分のNMRデータが収集される。
【００６８】
尚、同一のセグメントにおいて各station位置で収集される画像データのフレーム数を変えてもよい。例えば、被検体Ｐに注入された造影剤の移動に合わせて各station位置で連続して収集される画像データのフレーム数を設定すれば、造影剤の到達部分をモニターするための画像データを得ることができる。
【００６９】
次に、ステップＳ１２において、シーケンスコントローラ３１や静磁場用磁石２１等のスキャンを実行するための磁気共鳴イメージング装置２０の構成要素は、設定された撮像条件に従ってNMRデータのダイナミック収集を行う。すなわち、同期イメージングと同様な流れでｋ空間データ記憶部４３に形成されたｋ空間に生データが順次配置される。
【００７０】
次に、ステップＳ１３において、画像再構成部４１は、ｋ空間データ記憶部４３からｋ空間データを取り込んで画像再構成処理を施すことにより順次画像データを再構成する。画像データは、必要に応じて画像データ記憶部４４に書き込まれる。この結果、複数のstation位置に対応する時系列の画像データが生成される。
【００７１】
次に、ステップＳ１４において、画像処理部４２は、画像再構成部４１又は画像データ記憶部４４から複数のstation位置に対応する時系列の複数フレーム分の画像データを取得して、スティッチング処理を含む画像処理を施す。
【００７２】
図９は、図７に示すスティッチング処理の元画像データと処理画像データの一例を示す図である。
【００７３】
図９(A)は、寝台３７にセットされた被検体Ｐの撮像部位と寝台３７のstation位置(STATION1, STATION2, STATION3)との相対的な位置関係を示す図である。図９(A)に示すように、被検体Ｐの広領域の撮像部位がカバーできるように例えば３つのstation位置(STATION1, STATION2, STATION3)が設定される。３つのstation位置(STATION1, STATION2, STATION3)には、スティッチング処理によってスムーズな画像データが生成できるようにオーバーラップ部分が設けられる。
【００７４】
図９(B)は、スティッチング処理の元画像データを示す。元画像データは、図９(A)の複数のstation位置(STATION1, STATION2, STATION3)のいずれかにおいて収集されたNMRデータ(DS1TI, DS2T2, DS3T3, DS1T4, DS1T5, DS2T6, DS2T7, DS3T8, DS3T9,...)から生成された時系列の時相(T1, T2, T3, ...)における画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)である。尚、図９(B)において横軸方向はstation方向であり、縦軸方向はセグメント方向である。
【００７５】
station位置(STATION1, STATION2, STATION3)ごとに時相の早い順に画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)を整列させると図９(B)の実線で示すデータのようになる。画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)は、それぞれ異なるデータ収集タイミングにおいてダイナミック収集されているため、互いに異なる時相に対応している。
【００７６】
そこで、各画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)の時相以前の最も近い時相において別のstation位置にて収集された画像データが代用画像データとして用いられる。図９(B)において点線で示す画像データは、代用画像データとして繰り返しスティッチング処理の元画像データとして用いられるデータである。すなわち、各画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)と、それぞれ過去の最も近い時相において別のstation位置にて収集された画像データとがスティッチング処理の対象とされる。これにより、station間において画像データの時間的な順序が逆になることを回避しつつ時間分解能を維持することができる。
【００７７】
図９(C)は、スティッチング処理の処理画像データを示す。処理画像データは、図９(B)の画像データを元画像データとするスティッチング処理によって生成されるシネ画像データである。尚、図９(C)において縦軸方向は時相方向である。図９(B)に示す複数の画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3, IS1T4, IS1T5, IS2T6, IS2T7, IS3T8, IS3T9,...)からstationごとに時相が近い画像データを抽出し、対応する時相ごとにスティッチング処理を行うと、図９(C)に示すようにダイナミック時相(T1, T2, T3, ...)順の複数フレーム分の広領域のシネ画像データ(IT3, IT4, IT5, ...)が生成される。
【００７８】
尚、図９は、スライス枚数が１枚の場合の例を示しているが、時系列の複数のスライス画像データが複数のstation位置のいずれかにおいてダイナミック収集された場合には、時相及びスライスごとにスティッチング処理を行うことによって複数のスライスに対応する時系列の複数フレーム分の広領域のシネ画像データを生成することができる。
【００７９】
図１０は、図７に示すスティッチング処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
【００８０】
まず、ステップＳ５１において、画像処理部４２は、スティッチング処理の元画像データとなる複数のstation位置のいずれかにおいてそれぞれダイナミック収集された時系列の複数の画像データを取得する。
【００８１】
次にステップＳ５２において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTに初期値としてT0を代入する。T0は、全てのstation位置において少なくとも１フレーム分の画像データの収集が完了した最も早い時相とすればよい。図８及び図９に示す例では、３番目の時相T3において３つのstation位置(STATION1, STATION2, STATION3)における画像データ(IS1TI, IS2T2, IS3T3)の収集が完了するため、T0=3となる。
【００８２】
次にステップＳ５３において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTの値が収集データの全時相数NT以下であるか否かを判定する。Tの値が時相数NT以下であると判定された場合には、ステップＳ５４において、画像処理部４２は、T番目の時相以前の最も近い時相において収集された画像データをstationごとの複数の画像データから検索して取得する。
【００８３】
次にステップＳ５５において、画像処理部４２は、検索して得られたT番目の時相に対応する複数の画像データ間にスティッチング処理を施す。これにより時相が近くかつ隣接するstationに対応する画像データが互いに繋ぎあわされる。すなわち、１つの時相及びスライスにつき１フレーム分のシネ画像データが生成される。
【００８４】
次にステップＳ５６において、画像処理部４２は、時相の順番を示すTにT+1を代入する。これにより、次の順番の時相Tが選択される。そして、ステップＳ５３においてTの値が時相数NT以下であると判定されるまで、ステップＳ５４からステップＳ５６の処理が繰り返される。この結果、時系列の複数フレーム分の広領域のシネ画像データが生成される。
【００８５】
次に、図７のステップＳ１５において、画像処理部４２は、複数フレーム分の広領域のシネ画像データをダイナミック時相順に表示装置３４に連続的に出力する。これにより、表示装置３４には、ダイナミック時相順に血液等の観察対象が変化する広領域の画像がシネ表示される。そして、ユーザはシネ表示された広領域画像を観察することができる。
【００８６】
つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、寝台３７を移動させて寝台３７の位置ごとに複数の画像データを収集し、収集した画像データの時相情報に基づいて画像データをスティッチング処理することによって広領域のシネ画像データを生成するようにしたものである。
【００８７】
このため、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、同期イメージングやダイナミックイメージングのように撮像部位の時間変化を描出する場合において、より広領域の撮像部位をシネ表示させることができる。このためユーザは、広領域の撮像部位について動態観察を行うことが可能となる。
【００８８】
また、ダイナミックイメージングの場合には、寝台３７の各位置において収集された画像データを代用画像データとして繰り返しスティッチング処理に用いることによって、時間的な連続性を良好に維持することができる。
【００８９】
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【符号の説明】
【００９０】
２０ 磁気共鳴イメージング装置
２１ 静磁場用磁石
２２ シムコイル
２３ 傾斜磁場コイル
２４ RFコイル
２５ 制御系
２６ 静磁場電源
２７ 傾斜磁場電源
２８ シムコイル電源
２９ 送信器
３０ 受信器
３１ シーケンスコントローラ
３２ コンピュータ
３３ 入力装置
３４ 表示装置
３５ 演算装置
３６ 記憶装置
３７ 寝台
３８ ECGユニット
３９ 寝台駆動装置
４０ 撮像条件設定部
４１ 画像再構成部
４２ 画像処理部、
４３ ｋ空間データ記憶部
４４ 画像データ記憶部
Ｐ 被検体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる複数の位置に寝台を移動させて前記寝台にセットされた被検体から前記寝台の位置ごとに複数の磁気共鳴信号を収集するデータ収集手段と、
前記複数の磁気共鳴信号に対する画像再構成処理によって前記寝台の位置ごとに複数の画像データを生成する画像再構成手段と、
前記複数の位置に対応する複数の画像データを前記複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってシネ画像データを生成する画像処理手段と、
を備える磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記データ収集手段は、前記被検体の生体信号に同期させて前記寝台の位置ごとに互いに異なる複数の時相に対応する複数の磁気共鳴信号を収集するように構成され、
前記画像処理手段は、対応する時相の複数の画像データを前記複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によって前記シネ画像データを生成するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記データ収集手段は、前記複数の磁気共鳴信号をダイナミック収集するように構成され、
前記画像処理手段は、近い時相に対応する複数の画像データを前記複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってダイナミック画像データとして前記シネ画像データを生成するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記画像処理手段は、単一の画像データを複数回前記スティッチング処理に用いるように構成される請求項２又は３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記データ収集手段は、前記被検体に注入された造影剤の移動に合わせて設定された前記寝台の位置ごとに連続して収集される画像データの数に対応する複数の磁気共鳴信号を前記寝台の位置ごとに連続収集するように構成される請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１】
互いに異なる複数の位置に寝台を移動させて前記寝台にセットされた被検体から前記寝台の位置ごとに複数の磁気共鳴信号を収集するデータ収集手段と、
前記複数の磁気共鳴信号に対する画像再構成処理によって前記寝台の位置ごとに複数の画像データを生成する画像再構成手段と、
前記複数の位置に対応する複数の画像データを前記複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってシネ画像データを生成する画像処理手段と、
を備える磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記データ収集手段は、前記被検体の生体信号に同期させて前記寝台の位置ごとに互いに異なる複数の時相に対応する複数の磁気共鳴信号を収集するように構成され、
前記画像処理手段は、対応する時相の複数の画像データを前記複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によって前記シネ画像データを生成するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記データ収集手段は、前記複数の磁気共鳴信号をダイナミック収集するように構成され、
前記画像処理手段は、近い時相に対応する複数の画像データを前記複数の位置間において繋ぎ合せるスティッチング処理によってダイナミック画像データとして前記シネ画像データを生成するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記画像処理手段は、単一の画像データを複数回前記スティッチング処理に用いるように構成される請求項２又は３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記データ収集手段は、前記被検体に注入された造影剤の移動に合わせて設定された前記寝台の位置ごとに連続して収集される画像データの数に対応する複数の磁気共鳴信号を前記寝台の位置ごとに連続収集するように構成される請求項３記載の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１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１４３４６７（Ｐ２０１２−１４３４６７Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３４９（Ｐ２０１１−５３４９）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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