磁気共鳴イメージング装置
【課題】ラベリング位置を適切に決定することができる磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【解決手段】予備撮影手段が、撮影の対象の内部状態を示す画像、例えば頭部の断層像Ｐ１を予備撮影し、検出手段が、予備撮影された画像Ｐ１における所定の部位、例えば脳をテンプレートマッチング等により検出し、決定手段が、検出された部位の位置・大きさ等の幾何学的情報、例えばマッチングされたテンプレートＴ′の位置や拡大縮小率に基づいて、ラベリングする位置ＬＰを幾何学的に決定する。
【解決手段】予備撮影手段が、撮影の対象の内部状態を示す画像、例えば頭部の断層像Ｐ１を予備撮影し、検出手段が、予備撮影された画像Ｐ１における所定の部位、例えば脳をテンプレートマッチング等により検出し、決定手段が、検出された部位の位置・大きさ等の幾何学的情報、例えばマッチングされたテンプレートＴ′の位置や拡大縮小率に基づいて、ラベリングする位置ＬＰを幾何学的に決定する。
【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（imaging）装置に関し、特に、スピン（spin）をラベリング（labeling）する磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置では、マグネットシステム（magnet system）の内部空間、すなわち、静磁場を形成した撮影空間に撮影の対象を搬入し、勾配磁場および高周波（ＲＦ：radio
frequency）磁場を印加して対象内のスピンを励起して磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて画像を再構成する。
【０００３】
パーフュージョン（perfusion）撮影、例えばＡＳＬ（Arterial Spin Labeling）と呼ばれる撮影法では、予め、血流の上流側においてスピンに磁気的なラベリングを行い、このラベリングされたスピンが関心領域に流入して発生する磁気共鳴信号を撮影に利用する。ラベリングはタギング（tagging）とも呼ばれるが、本書ではラベリングで統一する。
【０００４】
ラベリングは、スピンのインバージョン（inversion）によって行われる。脳血流の灌流を撮影する場合、スピンのインバージョンは対象の頸部において行われ、脳の所望のスライス（slice）についてのパーフュージョン画像が撮影される。パーフュージョン画像は、ラベリング有りの断層像であるラベル（label）画像と、ラベリング無しの断層像であるコントロール（control）画像との差分画像として求められる（例えば、特許文献１，［０００４］等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０５１２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ラベリングを行う位置（面）は、ユーザ（user）により解剖学的知識に基づいて経験的に定められるが、一般的に、ウイリス動脈輪（図１７参照）よりも下部の、分岐や屈曲の少ない領域内の位置が望ましい。このラベリング位置の決定が適切でないと、ラベリング位置が分岐や屈曲の多いウイリス動脈輪などと重なり、正確なラベリングが行えなくなる恐れがある。特に、初心者のユーザにとっては、このような失敗が比較的起こりやすい。
【０００７】
このような事情により、ラベリング位置を適切に決定することができる磁気共鳴イメージング装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の観点の発明は、対象の内部のスピンをラベリングするラベリング手段と、前記ラベリングされたスピンが発生する磁気共鳴信号に基づいて、前記対象の内部状態を示す画像を本撮影する本撮影手段とを備えている磁気共鳴イメージング装置であって、前記対象の内部状態を示す画像を予備撮影する予備撮影手段と、前記予備撮影手段により予備撮影された画像における所定の部位または解剖学的特徴点を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された部位または解剖学的特徴点の幾何学的情報に基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する決定手段とをさらに備えている磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【０００９】
ここで、「内部状態」には、組織の解剖学的構造、血管走行状態、血流状態などを含む。
【００１０】
第２の観点の発明は、前記対象の内部状態が、該対象の頭部の内部状態である上記第１の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１１】
第３の観点の発明は、前記検出手段が、脳を検出する上記第２の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１２】
第４の観点の発明は、前記決定手段が、前記脳の位置および大きさに基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する上記第３の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１３】
第５の観点の発明は、前記決定手段が、前記脳の位置および大きさに基づいて、イメージング領域をさらに決定する上記第４の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１４】
第６の観点の発明は、前記対象の内部状態が、該対象の体幹部の内部状態である上記第１の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１５】
第７の観点の発明は、前記検出手段が、所定の臓器または腫瘍を検出する上記第６の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１６】
第８の観点の発明は、前記予備撮影手段が、アンギオ（angio）画像を予備撮影し、前記検出手段が、血管を検出する上記第１の観点、第２の観点または第６の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１７】
第９の観点の発明は、前記決定手段が、前記血管の位置、分岐および曲率の少なくとも１つに基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する上記第８の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１８】
第１０の観点の発明は、前記本撮影手段が、パーフュージョン画像を本撮影する上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
上記観点の発明によれば、予備撮影された画像における所定の部位または解剖学的特徴点の幾何学的情報に基づいてラベリングする位置または領域を決定するので、その所定の部位または解剖学的特徴点と一定の位置関係にある、ラベリング位置に適した位置または領域を、ラベリング位置または領域として決定することができ、ラベリング位置または領域を適切に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置のブロック（block）図である。
【図２】第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理に関わる部分の機能ブロック図である。
【図３】第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理を示すフロー図である。
【図４】プレスキャン（pre-scan）画像の一例を示す図である。
【図５】モデル（model）脳のテンプレート（template）の一例を示す図である。
【図６】プレスキャン画像上でのテンプレートマッチングの一例を示す図である。
【図７】ラベリングプレーン（labeling plane）の決定の一例を示す図である。
【図８】イメージング領域の決定の一例を示す図である。
【図９】ラベル画像撮影用のパルスシーケンス（pulse sequence）を示す図である。
【図１０】コントロール画像撮影用のパルスシーケンスを示す図である。
【図１１】ｋスペース（k-space）の概念を示す図である。
【図１２】第二実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理に関わる部分の機能ブロック図である。
【図１３】第二実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理のフロー図である。
【図１４】アンギオ投影画像の一例を示す図である。
【図１５】頭部血管における主要な血管の検出の一例を示す図である。
【図１６】頭部血管の幾何学的情報に基づくラベリングプレーンの決定の一例を示す図である。
【図１７】ウイリス動脈輪の位置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して発明の実施形態を詳細に説明する。なお、これにより、発明の実施形態が限定されるものではない。
【００２２】
（第一実施形態）
図１に磁気共鳴イメージング装置のブロック図を示す。同図に示すように、磁気共鳴イメージング装置は、マグネットシステム１００を有している。マグネットシステム１００は、主磁場コイル（coil）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有している。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有しており、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：bore）に、撮影の対象１がクレードル（cradle）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。対象１の頭部はＲＦコイル部１０８内に収容されている。
【００２３】
主磁場コイル部１０２は、マグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は、概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわち、いわゆる水平磁場が形成される。主磁場コイル部１０２は、例えば超伝導コイルを用いて構成されている。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよい。
【００２４】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を発生させる。
【００２５】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をＸ，Ｙ，Ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままＸ，Ｙ，Ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。磁気共鳴イメージング装置では、対象１の体軸の方向をＺ軸方向とする。
【００２６】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード（encode）勾配磁場またはフェーズエンコード（phase encode）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（read
out）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は、周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は、図示しない３系統の勾配コイルを有している。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００２７】
ＲＦコイル部１０８は、静磁場空間に対象１の体内のスピンを励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルスともいう。ＲＦコイル部１０８は、また、励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号を受信する
勾配コイル部１０６には、勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有している。
【００２８】
ＲＦコイル部１０８には、ＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００２９】
ＲＦコイル部１０８には、データ（data）収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をサンプリング（sampling）によって取り込み、それをディジタルデータ（digital
data）として収集する。
【００３０】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には、シーケンス制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して磁気共鳴信号の収集を遂行する。
【００３１】
シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ（computer）等を用いて構成されている。シーケンス制御部１６０は、図示しないメモリ（memory）を有している。メモリは、シーケンス制御部１６０用のプログラム（program）および各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００３２】
データ収集部１５０の出力側は、データ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータが、データ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成されている。データ処理部１７０は、図示しないメモリを有している。メモリは、データ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００３３】
データ処理部１７０は、シーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は、シーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。磁気共鳴イメージング装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００３４】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間は、フーリエ（Fourier）空間（２次元と３次元が考えられるが、本例では２次元フーリエ空間）を構成している。以下、フーリエ空間をｋスペースともいう。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。
【００３５】
マグネットシステム１００、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０、データ収集部１５０、シーケンス制御部１６０およびデータ処理部１７０からなる部分は、発明における撮影手段の一例である。
【００３６】
データ処理部１７０には、表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（graphic display）等で構成されている。操作部１９０はポインティングデバイス（pointing-device）を備えたキーボード（keyboard）等で構成されている。
【００３７】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（interactive）に磁気共鳴イメージング装置を操作する。
【００３８】
第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理について説明する。
【００３９】
図２に、第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理に関わる部分の機能ブロック図を示す。また、図３に、第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理のフロー（flow）図を示す。
【００４０】
図２に示すように、第一実施形態による磁気共鳴イメージング装置は、プレスキャン実行部６０１、脳検出部６０２、ラベリングプレーン決定部６０３、イメージング領域決定部６０４、パーフュージョン撮影実行部６０５、および画像表示・記憶制御部６０６を備えている。
【００４１】
ステップＳ１では、プレスキャン実行部６０１が、プレスキャンを実行する。プレスキャンとは、パーフュージョン撮影に用いる撮影条件を設定する上で必要な情報を収集するために、対象１を予備撮影することである。ここでは、種々の計測と共に、対象１の頭部のコロナル（coronal）断層像またはサジタル（sagittal）断層像をプレスキャン画像として取得する。
【００４２】
図４に、プレスキャン画像の一例として、対象１の頭部のサジタル断層像Ｐ１を示す。
【００４３】
ステップＳ２では、脳検出部６０２が、プレスキャン画像上で脳の位置・向き・大きさを検出する。例えば、プレスキャン画像に画像フィルタ等を適用して、エッジ成分を表すエッジ画像を生成する。そのエッジ画像上に、脳の標準的な形状を有しているモデル脳のテンプレートを重ね合せ、平行移動、回転、拡大縮小を行ってテンプレートマッチングを行う。
【００４４】
図５に、モデル脳のテンプレートの一例を示す。このテンプレートＴにおいて、点Ｏは中心点、直線ＨはテンプレートＴに対する水平線、直線ＶはテンプレートＴに対する垂直線である。テンプレートＴは、この中心点Ｏを中心に、平行移動、回転、拡大縮小が行われる。
【００４５】
図６に、テンプレートマッチングの一例を示す。この例では、対象１の頭部のサジタル断層像Ｐ１上でテンプレートＴを平行移動、回転、拡大縮小してマッチングしている。マッチングされたテンプレートＴ′の位置、回転角度、拡大縮小率から、脳の位置・向き・大きさが検出される。
【００４６】
ステップＳ３では、ラベリングプレーン決定部６０３が、検出された脳の幾何学的情報を基にラベリングプレーンを決定する。
【００４７】
図７に、ラベリングプレーンの決定の一例を示す。ここでは、マッチングされたテンプレートＴ′の中心点Ｏから垂直線Ｖに沿って、距離α・ΔＶ１だけ下方（−Ｚ軸方向）に移動した点を点Ｌｖとし、この点Ｌｖを通るＸＹ面をラベリングプレーンＬＰに決定する。ここで、αはテンプレートＴ′の拡大縮小率、ΔＶ１は予め定められた第１距離で、拡大縮小率α＝１、つまり拡大縮小する前の大きさのテンプレートＴが表すモデル脳に対する最適なラベリングプレーンと垂直線Ｖとの交差位置の、中心点Ｏからの距離である。最適なラベリングプレーンは、例えば、頭部血管の分岐や屈曲の少ない位置であり、一般的に、ウイリス動脈輪の下部から下方に数ｃｍの位置、例えば１〜１０〔ｃｍ〕程度の位置である。第１距離ΔＶ１は、このような解剖学的な情報から予め定められる。したがって、上記のようにして決定したラベリングプレーンＬＰは、検出された対象１の脳に対して、最適なラベリングプレーンとなる。
【００４８】
ステップＳ４では、イメージング領域決定部６０４が、検出された脳の幾何学的情報を基にイメージング領域を決定する。
【００４９】
図８に、イメージング領域の決定の一例を示す。ここでは、マッチングされたテンプレートＴ′の中心点Ｏから垂直線Ｖに沿って、距離α・ΔＶ２だけ上方（＋Ｚ軸方向）に移動した点Ｒｕを、イメージング領域ＩＲの上端の位置とする。ここで、ΔＶ２は、予め定められた第２距離で、拡大縮小率α＝１の大きさのテンプレートＴが表すモデル脳に対する最適なイメージング領域の上端と垂直線Ｖとの交差位置の、中心点Ｏから距離である。また、マッチングされたテンプレートＴ′の中心点Ｏから垂直線Ｖに沿って、距離α・ΔＶ３だけ下方（−Ｚ軸方向）に移動した点Ｒｄを、イメージング領域ＩＲの下端の位置とする。ここで、ΔＶ３は予め定められた第３距離で、拡大縮小率α＝１の大きさのテンプレートＴが表すモデル脳に対する最適なイメージング領域の下端と垂直線Ｖとの交差位置の、中心点Ｏからの距離である。すなわち、点Ｒｕから点ＲｄまでのＺ軸方向における範囲の領域を、イメージング領域ＩＲとして決定する。
【００５０】
ここで、最適なイメージング領域は、例えば、最適なラベリングプレーンから数ｃｍ上部の位置より上方（脳血流の下流側）の脳全体を含む領域である。第２距離ΔＶ２および第３距離ΔＶ３は、このような解剖学的情報から予め定められる。したがって、上記のようにして決定したイメージング領域ＩＲは、検出された対象１の脳に対して、最適なイメージング領域となる。
【００５１】
ステップＳ５では、パーフュージョン撮影実行部６０５が、パーフュージョン撮影を実行する。
【００５２】
図９および図１０に、パーフュージョン撮影に用いるパルスシーケンスの一例を示す。このパルスシーケンスによるパーフュージョン撮影は、ＣＡＳＬ（Continuous Arterial Spin Labeling）と呼ばれる。ＣＡＳＬやＰＡＳＬなどのＡＳＬでは、ラベリング有りの断層像であるラベル画像と、ラベリングなしの断層像であるコントロール画像とを撮影し、これらの画像の差分画像としてパーフュージョン画像を求める。
【００５３】
図９は、ラベル画像撮影用のパルスシーケンス、図１０は、コントロール画像撮影用のパルスシーケンスである。パルスシーケンスは左から右に進行する。両図において、（１）は高周波磁場のパルスシーケンスを示す。（２）〜（４）はいずれも勾配磁場のパルスシーケンスを示す。（２）はスライス勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）は位相エンコード勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。
【００５４】
図９のパルスシーケンスでは、先ず、ラベリングプレーンＬＰのスピンのラベリングが行われる。ラベリングは、所定のデューティレシオ（duty ratio）で所定回数印加される矩形波のインバージョンパルスによって行われる。これによって、動脈血中のスピンについてインバージョンによるラベリングが行われる。ラベリングされたスピンは動脈を通じてイメージング領域ＩＲに灌流する。
【００５５】
スピンのラベリングには、マグネットシステム１００、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびシーケンス制御部１６０が関与する。
【００５６】
ラベリングの後に、イメージング領域ＩＲについて撮影が行われる。撮影は、エコープラナー・イメージング（ＥＰＩ：Echo Planar Imaging）によって行われる。すなわち、イメージング領域ＩＲについて９０°パルスによるスピン励起が行われる。９０°励起の所定時間後に１８０°励起を行い、次いで周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑおよび位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅを所定のシーケンスで印加して、複数のスピンエコー（spin
echo）すなわちビューデータ（view data）を逐次収集する。このようにして得られたビューデータが、データ処理部１７０のメモリに収集される。メモリにはｋスペースが形成される。このｋスペースはラベル画像用のｋスペースである。
【００５７】
図１０のパルスシーケンスでは、先ず、ラベリングプレーンＬＰのスピンのＲＦ励起が行われる。ＲＦ励起は、所定のデューティレシオで所定回数印加される正弦波のＲＦパルスによって行われる。
【００５８】
このＲＦパルスの信号強度は、図９のパルスシーケンスにおけるインバージョンパルスと同等であるが、正弦波であるために全体としてスピンのインバージョンは行われない。このＲＦ励起は、イメージング領域ＩＲ上でのスピンのサチュレーション（saturation）効果を、図９のインバージョンパルスと同じにするために行われる。
【００５９】
このようなスピン操作の後に、イメージング領域について撮影が行われる。撮影は、ＥＰＩによって行われる。すなわち、イメージング領域ＩＲについて９０°パルスによるスピン励起が行われる。９０°励起の所定時間後に１８０°励起を行い、次いで周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑおよび位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅを所定のシーケンスで印加して、複数のスピンエコーすなわちビューデータを逐次収集する。このようにして得られたビューデータが、データ処理部１７０のメモリに収集される。メモリにはｋスペースが形成される。このｋスペースはコントロール画像用のｋスペースである。
【００６０】
図１１に、ｋスペースの概念図を示す。ｋスペースにおいて横軸ｋｘは周波数軸であり、縦軸ｋｙは位相軸である。同図において複数の横長の長方形がそれぞれビューデータを表す。長方形内に記入された数字は位相エンコード量を表す。位相エンコード量はπ／Ｎで正規化してある。Ｎは６４〜５１２である。位相エンコード量は位相軸ｋｙの中心で０である。中心から両端にかけて位相エンコード量が次第に増加する。増加の極性は互いに逆である。
【００６１】
このようなｋスペースが、ラベル画像とコントロール画像についてそれぞれ形成される。データ処理部１７０は、それらｋスペースのビューデータをそれぞれ逆フーリエ変換して、ラベル画像およびコントロール画像をそれぞれ再構成する。
【００６２】
データ処理部１７０は、さらに、ラベル画像とコントロール画像との差分画像を求める。差分画像は、インバージョンすなわちラベリングされたスピンが生じる磁気共鳴信号だけに基づく画像となる。これによって、差分画像はパーフュージョン画像となる。
【００６３】
ステップＳ６では、画像表示・記憶制御部６０６が、パーフュージョン画像を、表示部１８０に表示させるとともに、その画像データをメモリに記憶させる。
【００６４】
（第二実施形態）
第二実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理について説明する。
【００６５】
図１２に、第二実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理に関わる部分の機能ブロック図を示す。また、図１３に、第二実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理のフロー図を示す。
【００６６】
図１２に示すように、第二実施形態による磁気共鳴イメージング装置は、プレスキャン実行部６０１、アンギオ撮影実行部６０７、頭部血管検出部６０８、ラベリングプレーン決定部６０３、イメージング領域決定部６０４、パーフュージョン撮影実行部６０５、および画像表示・記憶制御部６０６を備えている。アンギオ撮影実行部６０７および頭部血管検出部６０８を除く他の各部は、第一実施形態における同名の各部と略同様の機能を有している。
【００６７】
ステップＳ１１では、プレスキャン実行部６０１が、プレスキャンを実行する。
【００６８】
ステップＳ１２では、アンギオ撮影実行部６０７が、プレスキャンとは別のもう１つの予備撮影として、アンギオ撮影を実行する。アンギオ撮影とは、対象１の内部状態を表す画像として、頭部血管の走行状態を表すアンギオ画像を撮影することである。ここでは、一例として、断面が異なる幾つかのコロナル断層像をアンギオ画像として取得する。そして、これらコロナル断層像に対して、最大画素値をＡＰ方向に投影するＭＩＰ処理を施し、各コロナル断層像がＡＰ方向すなわちＹ軸方向に重ねて投影されたアンギオ投影画像を生成する。
【００６９】
図１４に、アンギオ投影画像の一例を示す。このアンギオ投影画像Ｐ２には、頭部血管の太いものや細いものまで種々含まれている。
【００７０】
ステップＳ１３では、頭部血管検出部６０８が、アンギオ投影画像上で頭部血管における主要な血管を検出する。例えば、アンギオ投影画像Ｐ２に２値化処理を施して細い血管やノイズを除去した後、モフォロジー（Morphology）処理を施して血管の連続性を補正し、比較的太い血管を主要な血管として検出する。
【００７１】
図１５に、頭部血管における主要な血管の検出の一例を示す。この例では、総頸動脈ＣＣＡ、内頸動脈ＩＣＡ、外頸動脈ＥＣＡおよび推骨動脈ＶＡが主要な血管として検出されている。
【００７２】
ステップＳ１４では、ラベリングプレーン決定部６０３が、検出された頭部血管の幾何学的情報を基にラベリングプレーンを決定する。
【００７３】
図１６に、頭部血管の幾何学的情報に基づくラベリングプレーンの決定の一例を示す。この例では、まず、血管の直線性や太さを基に、アンギオ投影画像Ｐ２上で検出された頭部血管の中で、最も太く、Ｚ軸方向に略平行に走る血管である総頸動脈ＣＣＡを特定する。次に、血管の分岐点の位置や太さを基に、総頸動脈ＣＣＡの下流側にある内頸動脈ＩＣＡを特定する。次に、その内頸動脈ＩＣＡにおいて、所定の曲率あるいは所定の角度（例えば７０°）を超えて大きく屈曲している点のうち最も上流側の屈曲点Ｑを検出する。そして、この屈曲点Ｑの代表的な位置、例えば、左右いずれかの屈曲点の位置や、左右屈曲点の平均位置から、実空間上で数ｃｍ分に相当する距離ΔＺ、例えば１〜１０〔ｃｍ〕程度分だけ下方（−Ｚ軸方向）に移動した点を点Ｌｂとし、この点Ｌｂを通るＸＹ面をラベリングプレーンＬＰに決定する。内頸動脈ＩＣＡの屈曲点Ｑの位置は、Ｚ軸方向においてウイリス動脈輪の下端に近いため、このようにして決定されるラベリングプレーンＬＰは、ウイリス動脈輪の下部数ｃｍの位置となり、血管の分岐や屈曲の少ない、ラベリングプレーンとして最適な位置となる。なお、ラベリングプレーンを決める基準点となる点Ｌｂは、総頸動脈ＣＣＡが内頸動脈ＩＣＡと外頸動脈ＥＣＡとに分かれる分岐点より下流側となるように調整するとよい。これは、外頸動脈ＥＣＡが脳の外側を這う動脈であり、通常のパーフュージョン撮影では、このような動脈の血流に対してはラベリングが不要なためである。
【００７４】
ステップＳ１５では、イメージング領域決定部６０４が、イメージング領域を決定する。イメージング領域は、例えば、第一実施形態と同様にプレスキャン画像を基に自動で決定する。
【００７５】
ステップＳ１６では、パーフュージョン撮影実行部６０５が、パーフュージョン撮影を実行する。
【００７６】
ステップＳ１７では、画像表示・記憶制御部６０６が、パーフュージョン画像を、表示部１８０に表示させるとともに、その画像データをメモリに記憶させる。
【００７７】
以上、上記の実施形態によれば、予備撮影された画像における所定の部位の幾何学的情報に基づいてラベリングする位置を決定するので、その所定の部位と一定の位置関係にある、ラベリング位置に適した位置を、ラベリング位置として決定することができ、ラベリング位置を適切に決定することができる。
【００７８】
また、上記の実施形態によれば、ラベリングされたスピンの信号強度を実際に測定して適切なラベリング位置を調整するのと違い、位置決定までの時間が短い。
【００７９】
なお、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更・追加等が可能である。
【００８０】
例えば、第一実施形態では、点Ｌｖ，点Ｒｕ，点Ｒｄは、テンプレートＴ′の中心点ＯからテンプレートＴ′に対する垂直線Ｖに沿って所定距離分だけ移動した点として決定しているが、テンプレートＴ′の回転角度がさほど大きくならない場合には、テンプレートＴ′の回転を無視し、中心点ＯからＺ軸方向に沿って所定距離分だけ移動した点として決定してもよい。
【００８１】
また、第一実施形態では、プレスキャン画像およびモデル脳のテンプレートを２次元としているが、これらを３次元にすることもできる。
【００８２】
また、第二実施形態では、頭部血管の幾何学的情報を基にラベリングプレーンを決定する方法として、アンギオ投影画像から頭部動脈を検出し、内頸動脈の屈曲点に対して所定の位置関係にある面をラベリングプレーンとして決定する方法を用いているが、他の血管における屈曲の変化や分岐点などを基に、ラベリングプレーンを決定するようにしてもよい。また、これらのラベリングプレーンを決定する方法は、水平方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向）、垂直方向（Ｚ軸方向）、または斜め方向に走る所定の血管など、頭部の他の血管にも角度等を調整して適用することができる。
【００８３】
また、上記の実施形態では、予備撮影された画像上で脳や頭部血管を検出し、その幾何学的情報を基にラベリングプレーンを決定しているが、予備撮影された画像上で頭蓋骨、鼻骨、咽頭部、脳幹など、血管の分岐や屈曲の少ない領域、例えばウイリス動脈輪の下部から下方に数ｃｍの領域と略決まった位置関係にある部位や解剖学的特徴点を検出し、その幾何学的情報を基にラベリングプレーンを決定してもよい。
【００８４】
また、上記の実施形態では、イメージング領域は、検出された脳の幾何学的情報を基に自動で決定しているが、もちろんユーザが手動で決定するようにしてもよい。
【００８５】
また、上記の実施形態では、頭部に対するパーフュージョン撮影を例に説明しているが、もちろん、発明は、体幹部に対するパーフュージョン撮影にも適用できる。この場合、体幹部の内部状態を表すコントラスト画像やアンギオ画像を予備撮影し、その予備撮影された画像上でラベリングするのに適した位置と略決まった位置関係にある所定の部位や解剖学的特徴点、例えば心臓、腎臓、肝臓、横隔膜、血管などの臓器や腫瘍、あるいはこれらの位置や大きさ、形状などを特徴付ける解剖学的特徴点などを検出する。そして、その検出された部位や解剖学的特徴点の幾何学的情報、例えば位置、向き、大きさなどを基に、ラベリングプレーンを決定する。
【００８６】
また、上記の実施形態では、ラベリングプレーンを決定した後にイメージング領域を決定しているが、決定の順番は逆であってもよい。
【００８７】
また、上記のようなラベリング位置の決定は、ＣＡＳＬによるパーフュージョン撮影ばかりでなく、例えばＰＡＳＬ（Pulse Arterial Spin Labeling）、ＥＰＩＳＴＡＲ（Echo Planar Imaging and Signal Targeting with Alternating Radio Frequency）、ＱＵＩＰＳＳ ＩＩ（Quantitative Imaging of Perfusion Using a Single Subtraction II）等によるパーフュージョン撮影に適用することが可能である。
【００８８】
また、上記の実施形態では、ラベリング位置を決定しているが、ラベリング領域を決定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１ 対象
１００ マグネットシステム
１０２ 主磁場コイル部
１０６ 勾配コイル部
１０８ ＲＦコイル部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ シーケンス制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
５００ クレードル
６０１ プレスキャン実行部
６０２ 脳検出部
６０３ ラベリングプレーン決定部
６０４ イメージング領域決定部
６０５ パーフュージョン撮影実行部
６０６ 画像表示・記憶制御部
６０７ アンギオ撮影実行部
６０８ 頭部血管検出部
ＩＲ イメージング領域
ＬＰ ラベリングプレーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング（imaging）装置に関し、特に、スピン（spin）をラベリング（labeling）する磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置では、マグネットシステム（magnet system）の内部空間、すなわち、静磁場を形成した撮影空間に撮影の対象を搬入し、勾配磁場および高周波（ＲＦ：radio
frequency）磁場を印加して対象内のスピンを励起して磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて画像を再構成する。
【０００３】
パーフュージョン（perfusion）撮影、例えばＡＳＬ（Arterial Spin Labeling）と呼ばれる撮影法では、予め、血流の上流側においてスピンに磁気的なラベリングを行い、このラベリングされたスピンが関心領域に流入して発生する磁気共鳴信号を撮影に利用する。ラベリングはタギング（tagging）とも呼ばれるが、本書ではラベリングで統一する。
【０００４】
ラベリングは、スピンのインバージョン（inversion）によって行われる。脳血流の灌流を撮影する場合、スピンのインバージョンは対象の頸部において行われ、脳の所望のスライス（slice）についてのパーフュージョン画像が撮影される。パーフュージョン画像は、ラベリング有りの断層像であるラベル（label）画像と、ラベリング無しの断層像であるコントロール（control）画像との差分画像として求められる（例えば、特許文献１，［０００４］等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０５１２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ラベリングを行う位置（面）は、ユーザ（user）により解剖学的知識に基づいて経験的に定められるが、一般的に、ウイリス動脈輪（図１７参照）よりも下部の、分岐や屈曲の少ない領域内の位置が望ましい。このラベリング位置の決定が適切でないと、ラベリング位置が分岐や屈曲の多いウイリス動脈輪などと重なり、正確なラベリングが行えなくなる恐れがある。特に、初心者のユーザにとっては、このような失敗が比較的起こりやすい。
【０００７】
このような事情により、ラベリング位置を適切に決定することができる磁気共鳴イメージング装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の観点の発明は、対象の内部のスピンをラベリングするラベリング手段と、前記ラベリングされたスピンが発生する磁気共鳴信号に基づいて、前記対象の内部状態を示す画像を本撮影する本撮影手段とを備えている磁気共鳴イメージング装置であって、前記対象の内部状態を示す画像を予備撮影する予備撮影手段と、前記予備撮影手段により予備撮影された画像における所定の部位または解剖学的特徴点を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された部位または解剖学的特徴点の幾何学的情報に基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する決定手段とをさらに備えている磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【０００９】
ここで、「内部状態」には、組織の解剖学的構造、血管走行状態、血流状態などを含む。
【００１０】
第２の観点の発明は、前記対象の内部状態が、該対象の頭部の内部状態である上記第１の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１１】
第３の観点の発明は、前記検出手段が、脳を検出する上記第２の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１２】
第４の観点の発明は、前記決定手段が、前記脳の位置および大きさに基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する上記第３の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１３】
第５の観点の発明は、前記決定手段が、前記脳の位置および大きさに基づいて、イメージング領域をさらに決定する上記第４の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１４】
第６の観点の発明は、前記対象の内部状態が、該対象の体幹部の内部状態である上記第１の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１５】
第７の観点の発明は、前記検出手段が、所定の臓器または腫瘍を検出する上記第６の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１６】
第８の観点の発明は、前記予備撮影手段が、アンギオ（angio）画像を予備撮影し、前記検出手段が、血管を検出する上記第１の観点、第２の観点または第６の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１７】
第９の観点の発明は、前記決定手段が、前記血管の位置、分岐および曲率の少なくとも１つに基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する上記第８の観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１８】
第１０の観点の発明は、前記本撮影手段が、パーフュージョン画像を本撮影する上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点の磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
上記観点の発明によれば、予備撮影された画像における所定の部位または解剖学的特徴点の幾何学的情報に基づいてラベリングする位置または領域を決定するので、その所定の部位または解剖学的特徴点と一定の位置関係にある、ラベリング位置に適した位置または領域を、ラベリング位置または領域として決定することができ、ラベリング位置または領域を適切に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置のブロック（block）図である。
【図２】第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理に関わる部分の機能ブロック図である。
【図３】第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理を示すフロー図である。
【図４】プレスキャン（pre-scan）画像の一例を示す図である。
【図５】モデル（model）脳のテンプレート（template）の一例を示す図である。
【図６】プレスキャン画像上でのテンプレートマッチングの一例を示す図である。
【図７】ラベリングプレーン（labeling plane）の決定の一例を示す図である。
【図８】イメージング領域の決定の一例を示す図である。
【図９】ラベル画像撮影用のパルスシーケンス（pulse sequence）を示す図である。
【図１０】コントロール画像撮影用のパルスシーケンスを示す図である。
【図１１】ｋスペース（k-space）の概念を示す図である。
【図１２】第二実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理に関わる部分の機能ブロック図である。
【図１３】第二実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理のフロー図である。
【図１４】アンギオ投影画像の一例を示す図である。
【図１５】頭部血管における主要な血管の検出の一例を示す図である。
【図１６】頭部血管の幾何学的情報に基づくラベリングプレーンの決定の一例を示す図である。
【図１７】ウイリス動脈輪の位置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して発明の実施形態を詳細に説明する。なお、これにより、発明の実施形態が限定されるものではない。
【００２２】
（第一実施形態）
図１に磁気共鳴イメージング装置のブロック図を示す。同図に示すように、磁気共鳴イメージング装置は、マグネットシステム１００を有している。マグネットシステム１００は、主磁場コイル（coil）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有している。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有しており、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：bore）に、撮影の対象１がクレードル（cradle）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。対象１の頭部はＲＦコイル部１０８内に収容されている。
【００２３】
主磁場コイル部１０２は、マグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は、概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわち、いわゆる水平磁場が形成される。主磁場コイル部１０２は、例えば超伝導コイルを用いて構成されている。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよい。
【００２４】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を発生させる。
【００２５】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をＸ，Ｙ，Ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままＸ，Ｙ，Ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。磁気共鳴イメージング装置では、対象１の体軸の方向をＺ軸方向とする。
【００２６】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード（encode）勾配磁場またはフェーズエンコード（phase encode）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（read
out）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は、周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は、図示しない３系統の勾配コイルを有している。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００２７】
ＲＦコイル部１０８は、静磁場空間に対象１の体内のスピンを励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルスともいう。ＲＦコイル部１０８は、また、励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号を受信する
勾配コイル部１０６には、勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有している。
【００２８】
ＲＦコイル部１０８には、ＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００２９】
ＲＦコイル部１０８には、データ（data）収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をサンプリング（sampling）によって取り込み、それをディジタルデータ（digital
data）として収集する。
【００３０】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には、シーケンス制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して磁気共鳴信号の収集を遂行する。
【００３１】
シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ（computer）等を用いて構成されている。シーケンス制御部１６０は、図示しないメモリ（memory）を有している。メモリは、シーケンス制御部１６０用のプログラム（program）および各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００３２】
データ収集部１５０の出力側は、データ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータが、データ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成されている。データ処理部１７０は、図示しないメモリを有している。メモリは、データ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００３３】
データ処理部１７０は、シーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は、シーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。磁気共鳴イメージング装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００３４】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間は、フーリエ（Fourier）空間（２次元と３次元が考えられるが、本例では２次元フーリエ空間）を構成している。以下、フーリエ空間をｋスペースともいう。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。
【００３５】
マグネットシステム１００、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０、データ収集部１５０、シーケンス制御部１６０およびデータ処理部１７０からなる部分は、発明における撮影手段の一例である。
【００３６】
データ処理部１７０には、表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（graphic display）等で構成されている。操作部１９０はポインティングデバイス（pointing-device）を備えたキーボード（keyboard）等で構成されている。
【００３７】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（interactive）に磁気共鳴イメージング装置を操作する。
【００３８】
第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理について説明する。
【００３９】
図２に、第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理に関わる部分の機能ブロック図を示す。また、図３に、第一実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理のフロー（flow）図を示す。
【００４０】
図２に示すように、第一実施形態による磁気共鳴イメージング装置は、プレスキャン実行部６０１、脳検出部６０２、ラベリングプレーン決定部６０３、イメージング領域決定部６０４、パーフュージョン撮影実行部６０５、および画像表示・記憶制御部６０６を備えている。
【００４１】
ステップＳ１では、プレスキャン実行部６０１が、プレスキャンを実行する。プレスキャンとは、パーフュージョン撮影に用いる撮影条件を設定する上で必要な情報を収集するために、対象１を予備撮影することである。ここでは、種々の計測と共に、対象１の頭部のコロナル（coronal）断層像またはサジタル（sagittal）断層像をプレスキャン画像として取得する。
【００４２】
図４に、プレスキャン画像の一例として、対象１の頭部のサジタル断層像Ｐ１を示す。
【００４３】
ステップＳ２では、脳検出部６０２が、プレスキャン画像上で脳の位置・向き・大きさを検出する。例えば、プレスキャン画像に画像フィルタ等を適用して、エッジ成分を表すエッジ画像を生成する。そのエッジ画像上に、脳の標準的な形状を有しているモデル脳のテンプレートを重ね合せ、平行移動、回転、拡大縮小を行ってテンプレートマッチングを行う。
【００４４】
図５に、モデル脳のテンプレートの一例を示す。このテンプレートＴにおいて、点Ｏは中心点、直線ＨはテンプレートＴに対する水平線、直線ＶはテンプレートＴに対する垂直線である。テンプレートＴは、この中心点Ｏを中心に、平行移動、回転、拡大縮小が行われる。
【００４５】
図６に、テンプレートマッチングの一例を示す。この例では、対象１の頭部のサジタル断層像Ｐ１上でテンプレートＴを平行移動、回転、拡大縮小してマッチングしている。マッチングされたテンプレートＴ′の位置、回転角度、拡大縮小率から、脳の位置・向き・大きさが検出される。
【００４６】
ステップＳ３では、ラベリングプレーン決定部６０３が、検出された脳の幾何学的情報を基にラベリングプレーンを決定する。
【００４７】
図７に、ラベリングプレーンの決定の一例を示す。ここでは、マッチングされたテンプレートＴ′の中心点Ｏから垂直線Ｖに沿って、距離α・ΔＶ１だけ下方（−Ｚ軸方向）に移動した点を点Ｌｖとし、この点Ｌｖを通るＸＹ面をラベリングプレーンＬＰに決定する。ここで、αはテンプレートＴ′の拡大縮小率、ΔＶ１は予め定められた第１距離で、拡大縮小率α＝１、つまり拡大縮小する前の大きさのテンプレートＴが表すモデル脳に対する最適なラベリングプレーンと垂直線Ｖとの交差位置の、中心点Ｏからの距離である。最適なラベリングプレーンは、例えば、頭部血管の分岐や屈曲の少ない位置であり、一般的に、ウイリス動脈輪の下部から下方に数ｃｍの位置、例えば１〜１０〔ｃｍ〕程度の位置である。第１距離ΔＶ１は、このような解剖学的な情報から予め定められる。したがって、上記のようにして決定したラベリングプレーンＬＰは、検出された対象１の脳に対して、最適なラベリングプレーンとなる。
【００４８】
ステップＳ４では、イメージング領域決定部６０４が、検出された脳の幾何学的情報を基にイメージング領域を決定する。
【００４９】
図８に、イメージング領域の決定の一例を示す。ここでは、マッチングされたテンプレートＴ′の中心点Ｏから垂直線Ｖに沿って、距離α・ΔＶ２だけ上方（＋Ｚ軸方向）に移動した点Ｒｕを、イメージング領域ＩＲの上端の位置とする。ここで、ΔＶ２は、予め定められた第２距離で、拡大縮小率α＝１の大きさのテンプレートＴが表すモデル脳に対する最適なイメージング領域の上端と垂直線Ｖとの交差位置の、中心点Ｏから距離である。また、マッチングされたテンプレートＴ′の中心点Ｏから垂直線Ｖに沿って、距離α・ΔＶ３だけ下方（−Ｚ軸方向）に移動した点Ｒｄを、イメージング領域ＩＲの下端の位置とする。ここで、ΔＶ３は予め定められた第３距離で、拡大縮小率α＝１の大きさのテンプレートＴが表すモデル脳に対する最適なイメージング領域の下端と垂直線Ｖとの交差位置の、中心点Ｏからの距離である。すなわち、点Ｒｕから点ＲｄまでのＺ軸方向における範囲の領域を、イメージング領域ＩＲとして決定する。
【００５０】
ここで、最適なイメージング領域は、例えば、最適なラベリングプレーンから数ｃｍ上部の位置より上方（脳血流の下流側）の脳全体を含む領域である。第２距離ΔＶ２および第３距離ΔＶ３は、このような解剖学的情報から予め定められる。したがって、上記のようにして決定したイメージング領域ＩＲは、検出された対象１の脳に対して、最適なイメージング領域となる。
【００５１】
ステップＳ５では、パーフュージョン撮影実行部６０５が、パーフュージョン撮影を実行する。
【００５２】
図９および図１０に、パーフュージョン撮影に用いるパルスシーケンスの一例を示す。このパルスシーケンスによるパーフュージョン撮影は、ＣＡＳＬ（Continuous Arterial Spin Labeling）と呼ばれる。ＣＡＳＬやＰＡＳＬなどのＡＳＬでは、ラベリング有りの断層像であるラベル画像と、ラベリングなしの断層像であるコントロール画像とを撮影し、これらの画像の差分画像としてパーフュージョン画像を求める。
【００５３】
図９は、ラベル画像撮影用のパルスシーケンス、図１０は、コントロール画像撮影用のパルスシーケンスである。パルスシーケンスは左から右に進行する。両図において、（１）は高周波磁場のパルスシーケンスを示す。（２）〜（４）はいずれも勾配磁場のパルスシーケンスを示す。（２）はスライス勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）は位相エンコード勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。
【００５４】
図９のパルスシーケンスでは、先ず、ラベリングプレーンＬＰのスピンのラベリングが行われる。ラベリングは、所定のデューティレシオ（duty ratio）で所定回数印加される矩形波のインバージョンパルスによって行われる。これによって、動脈血中のスピンについてインバージョンによるラベリングが行われる。ラベリングされたスピンは動脈を通じてイメージング領域ＩＲに灌流する。
【００５５】
スピンのラベリングには、マグネットシステム１００、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびシーケンス制御部１６０が関与する。
【００５６】
ラベリングの後に、イメージング領域ＩＲについて撮影が行われる。撮影は、エコープラナー・イメージング（ＥＰＩ：Echo Planar Imaging）によって行われる。すなわち、イメージング領域ＩＲについて９０°パルスによるスピン励起が行われる。９０°励起の所定時間後に１８０°励起を行い、次いで周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑおよび位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅを所定のシーケンスで印加して、複数のスピンエコー（spin
echo）すなわちビューデータ（view data）を逐次収集する。このようにして得られたビューデータが、データ処理部１７０のメモリに収集される。メモリにはｋスペースが形成される。このｋスペースはラベル画像用のｋスペースである。
【００５７】
図１０のパルスシーケンスでは、先ず、ラベリングプレーンＬＰのスピンのＲＦ励起が行われる。ＲＦ励起は、所定のデューティレシオで所定回数印加される正弦波のＲＦパルスによって行われる。
【００５８】
このＲＦパルスの信号強度は、図９のパルスシーケンスにおけるインバージョンパルスと同等であるが、正弦波であるために全体としてスピンのインバージョンは行われない。このＲＦ励起は、イメージング領域ＩＲ上でのスピンのサチュレーション（saturation）効果を、図９のインバージョンパルスと同じにするために行われる。
【００５９】
このようなスピン操作の後に、イメージング領域について撮影が行われる。撮影は、ＥＰＩによって行われる。すなわち、イメージング領域ＩＲについて９０°パルスによるスピン励起が行われる。９０°励起の所定時間後に１８０°励起を行い、次いで周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑおよび位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅを所定のシーケンスで印加して、複数のスピンエコーすなわちビューデータを逐次収集する。このようにして得られたビューデータが、データ処理部１７０のメモリに収集される。メモリにはｋスペースが形成される。このｋスペースはコントロール画像用のｋスペースである。
【００６０】
図１１に、ｋスペースの概念図を示す。ｋスペースにおいて横軸ｋｘは周波数軸であり、縦軸ｋｙは位相軸である。同図において複数の横長の長方形がそれぞれビューデータを表す。長方形内に記入された数字は位相エンコード量を表す。位相エンコード量はπ／Ｎで正規化してある。Ｎは６４〜５１２である。位相エンコード量は位相軸ｋｙの中心で０である。中心から両端にかけて位相エンコード量が次第に増加する。増加の極性は互いに逆である。
【００６１】
このようなｋスペースが、ラベル画像とコントロール画像についてそれぞれ形成される。データ処理部１７０は、それらｋスペースのビューデータをそれぞれ逆フーリエ変換して、ラベル画像およびコントロール画像をそれぞれ再構成する。
【００６２】
データ処理部１７０は、さらに、ラベル画像とコントロール画像との差分画像を求める。差分画像は、インバージョンすなわちラベリングされたスピンが生じる磁気共鳴信号だけに基づく画像となる。これによって、差分画像はパーフュージョン画像となる。
【００６３】
ステップＳ６では、画像表示・記憶制御部６０６が、パーフュージョン画像を、表示部１８０に表示させるとともに、その画像データをメモリに記憶させる。
【００６４】
（第二実施形態）
第二実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理について説明する。
【００６５】
図１２に、第二実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理に関わる部分の機能ブロック図を示す。また、図１３に、第二実施形態の磁気共鳴イメージング装置によるパーフュージョン撮影処理のフロー図を示す。
【００６６】
図１２に示すように、第二実施形態による磁気共鳴イメージング装置は、プレスキャン実行部６０１、アンギオ撮影実行部６０７、頭部血管検出部６０８、ラベリングプレーン決定部６０３、イメージング領域決定部６０４、パーフュージョン撮影実行部６０５、および画像表示・記憶制御部６０６を備えている。アンギオ撮影実行部６０７および頭部血管検出部６０８を除く他の各部は、第一実施形態における同名の各部と略同様の機能を有している。
【００６７】
ステップＳ１１では、プレスキャン実行部６０１が、プレスキャンを実行する。
【００６８】
ステップＳ１２では、アンギオ撮影実行部６０７が、プレスキャンとは別のもう１つの予備撮影として、アンギオ撮影を実行する。アンギオ撮影とは、対象１の内部状態を表す画像として、頭部血管の走行状態を表すアンギオ画像を撮影することである。ここでは、一例として、断面が異なる幾つかのコロナル断層像をアンギオ画像として取得する。そして、これらコロナル断層像に対して、最大画素値をＡＰ方向に投影するＭＩＰ処理を施し、各コロナル断層像がＡＰ方向すなわちＹ軸方向に重ねて投影されたアンギオ投影画像を生成する。
【００６９】
図１４に、アンギオ投影画像の一例を示す。このアンギオ投影画像Ｐ２には、頭部血管の太いものや細いものまで種々含まれている。
【００７０】
ステップＳ１３では、頭部血管検出部６０８が、アンギオ投影画像上で頭部血管における主要な血管を検出する。例えば、アンギオ投影画像Ｐ２に２値化処理を施して細い血管やノイズを除去した後、モフォロジー（Morphology）処理を施して血管の連続性を補正し、比較的太い血管を主要な血管として検出する。
【００７１】
図１５に、頭部血管における主要な血管の検出の一例を示す。この例では、総頸動脈ＣＣＡ、内頸動脈ＩＣＡ、外頸動脈ＥＣＡおよび推骨動脈ＶＡが主要な血管として検出されている。
【００７２】
ステップＳ１４では、ラベリングプレーン決定部６０３が、検出された頭部血管の幾何学的情報を基にラベリングプレーンを決定する。
【００７３】
図１６に、頭部血管の幾何学的情報に基づくラベリングプレーンの決定の一例を示す。この例では、まず、血管の直線性や太さを基に、アンギオ投影画像Ｐ２上で検出された頭部血管の中で、最も太く、Ｚ軸方向に略平行に走る血管である総頸動脈ＣＣＡを特定する。次に、血管の分岐点の位置や太さを基に、総頸動脈ＣＣＡの下流側にある内頸動脈ＩＣＡを特定する。次に、その内頸動脈ＩＣＡにおいて、所定の曲率あるいは所定の角度（例えば７０°）を超えて大きく屈曲している点のうち最も上流側の屈曲点Ｑを検出する。そして、この屈曲点Ｑの代表的な位置、例えば、左右いずれかの屈曲点の位置や、左右屈曲点の平均位置から、実空間上で数ｃｍ分に相当する距離ΔＺ、例えば１〜１０〔ｃｍ〕程度分だけ下方（−Ｚ軸方向）に移動した点を点Ｌｂとし、この点Ｌｂを通るＸＹ面をラベリングプレーンＬＰに決定する。内頸動脈ＩＣＡの屈曲点Ｑの位置は、Ｚ軸方向においてウイリス動脈輪の下端に近いため、このようにして決定されるラベリングプレーンＬＰは、ウイリス動脈輪の下部数ｃｍの位置となり、血管の分岐や屈曲の少ない、ラベリングプレーンとして最適な位置となる。なお、ラベリングプレーンを決める基準点となる点Ｌｂは、総頸動脈ＣＣＡが内頸動脈ＩＣＡと外頸動脈ＥＣＡとに分かれる分岐点より下流側となるように調整するとよい。これは、外頸動脈ＥＣＡが脳の外側を這う動脈であり、通常のパーフュージョン撮影では、このような動脈の血流に対してはラベリングが不要なためである。
【００７４】
ステップＳ１５では、イメージング領域決定部６０４が、イメージング領域を決定する。イメージング領域は、例えば、第一実施形態と同様にプレスキャン画像を基に自動で決定する。
【００７５】
ステップＳ１６では、パーフュージョン撮影実行部６０５が、パーフュージョン撮影を実行する。
【００７６】
ステップＳ１７では、画像表示・記憶制御部６０６が、パーフュージョン画像を、表示部１８０に表示させるとともに、その画像データをメモリに記憶させる。
【００７７】
以上、上記の実施形態によれば、予備撮影された画像における所定の部位の幾何学的情報に基づいてラベリングする位置を決定するので、その所定の部位と一定の位置関係にある、ラベリング位置に適した位置を、ラベリング位置として決定することができ、ラベリング位置を適切に決定することができる。
【００７８】
また、上記の実施形態によれば、ラベリングされたスピンの信号強度を実際に測定して適切なラベリング位置を調整するのと違い、位置決定までの時間が短い。
【００７９】
なお、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更・追加等が可能である。
【００８０】
例えば、第一実施形態では、点Ｌｖ，点Ｒｕ，点Ｒｄは、テンプレートＴ′の中心点ＯからテンプレートＴ′に対する垂直線Ｖに沿って所定距離分だけ移動した点として決定しているが、テンプレートＴ′の回転角度がさほど大きくならない場合には、テンプレートＴ′の回転を無視し、中心点ＯからＺ軸方向に沿って所定距離分だけ移動した点として決定してもよい。
【００８１】
また、第一実施形態では、プレスキャン画像およびモデル脳のテンプレートを２次元としているが、これらを３次元にすることもできる。
【００８２】
また、第二実施形態では、頭部血管の幾何学的情報を基にラベリングプレーンを決定する方法として、アンギオ投影画像から頭部動脈を検出し、内頸動脈の屈曲点に対して所定の位置関係にある面をラベリングプレーンとして決定する方法を用いているが、他の血管における屈曲の変化や分岐点などを基に、ラベリングプレーンを決定するようにしてもよい。また、これらのラベリングプレーンを決定する方法は、水平方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向）、垂直方向（Ｚ軸方向）、または斜め方向に走る所定の血管など、頭部の他の血管にも角度等を調整して適用することができる。
【００８３】
また、上記の実施形態では、予備撮影された画像上で脳や頭部血管を検出し、その幾何学的情報を基にラベリングプレーンを決定しているが、予備撮影された画像上で頭蓋骨、鼻骨、咽頭部、脳幹など、血管の分岐や屈曲の少ない領域、例えばウイリス動脈輪の下部から下方に数ｃｍの領域と略決まった位置関係にある部位や解剖学的特徴点を検出し、その幾何学的情報を基にラベリングプレーンを決定してもよい。
【００８４】
また、上記の実施形態では、イメージング領域は、検出された脳の幾何学的情報を基に自動で決定しているが、もちろんユーザが手動で決定するようにしてもよい。
【００８５】
また、上記の実施形態では、頭部に対するパーフュージョン撮影を例に説明しているが、もちろん、発明は、体幹部に対するパーフュージョン撮影にも適用できる。この場合、体幹部の内部状態を表すコントラスト画像やアンギオ画像を予備撮影し、その予備撮影された画像上でラベリングするのに適した位置と略決まった位置関係にある所定の部位や解剖学的特徴点、例えば心臓、腎臓、肝臓、横隔膜、血管などの臓器や腫瘍、あるいはこれらの位置や大きさ、形状などを特徴付ける解剖学的特徴点などを検出する。そして、その検出された部位や解剖学的特徴点の幾何学的情報、例えば位置、向き、大きさなどを基に、ラベリングプレーンを決定する。
【００８６】
また、上記の実施形態では、ラベリングプレーンを決定した後にイメージング領域を決定しているが、決定の順番は逆であってもよい。
【００８７】
また、上記のようなラベリング位置の決定は、ＣＡＳＬによるパーフュージョン撮影ばかりでなく、例えばＰＡＳＬ（Pulse Arterial Spin Labeling）、ＥＰＩＳＴＡＲ（Echo Planar Imaging and Signal Targeting with Alternating Radio Frequency）、ＱＵＩＰＳＳ ＩＩ（Quantitative Imaging of Perfusion Using a Single Subtraction II）等によるパーフュージョン撮影に適用することが可能である。
【００８８】
また、上記の実施形態では、ラベリング位置を決定しているが、ラベリング領域を決定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１ 対象
１００ マグネットシステム
１０２ 主磁場コイル部
１０６ 勾配コイル部
１０８ ＲＦコイル部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ シーケンス制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
５００ クレードル
６０１ プレスキャン実行部
６０２ 脳検出部
６０３ ラベリングプレーン決定部
６０４ イメージング領域決定部
６０５ パーフュージョン撮影実行部
６０６ 画像表示・記憶制御部
６０７ アンギオ撮影実行部
６０８ 頭部血管検出部
ＩＲ イメージング領域
ＬＰ ラベリングプレーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の内部のスピンをラベリングするラベリング手段と、
前記ラベリングされたスピンが発生する磁気共鳴信号に基づいて、前記対象の内部状態を示す画像を本撮影する本撮影手段とを備えている磁気共鳴イメージング装置であって、
前記対象の内部状態を示す画像を予備撮影する予備撮影手段と、
前記予備撮影手段により予備撮影された画像における所定の部位または解剖学的特徴点を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された部位または解剖学的特徴点の幾何学的情報に基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する決定手段とをさらに備えている磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記対象の内部状態は、該対象の頭部の内部状態である請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記検出手段は、脳を検出する請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記決定手段は、前記脳の位置および大きさに基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記決定手段は、前記脳の位置および大きさに基づいて、イメージング領域をさらに決定する請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記対象の内部状態は、該対象の体幹部の内部状態である請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記検出手段は、所定の臓器または腫瘍を検出する請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記予備撮影手段は、アンギオ画像を予備撮影し、
前記検出手段は、血管を検出する請求項１、請求項２または請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記決定手段は、前記血管の位置、分岐および曲率の少なくとも１つに基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記本撮影手段は、パーフュージョン画像を本撮影する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１】
対象の内部のスピンをラベリングするラベリング手段と、
前記ラベリングされたスピンが発生する磁気共鳴信号に基づいて、前記対象の内部状態を示す画像を本撮影する本撮影手段とを備えている磁気共鳴イメージング装置であって、
前記対象の内部状態を示す画像を予備撮影する予備撮影手段と、
前記予備撮影手段により予備撮影された画像における所定の部位または解剖学的特徴点を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された部位または解剖学的特徴点の幾何学的情報に基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する決定手段とをさらに備えている磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記対象の内部状態は、該対象の頭部の内部状態である請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記検出手段は、脳を検出する請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記決定手段は、前記脳の位置および大きさに基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記決定手段は、前記脳の位置および大きさに基づいて、イメージング領域をさらに決定する請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記対象の内部状態は、該対象の体幹部の内部状態である請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記検出手段は、所定の臓器または腫瘍を検出する請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記予備撮影手段は、アンギオ画像を予備撮影し、
前記検出手段は、血管を検出する請求項１、請求項２または請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記決定手段は、前記血管の位置、分岐および曲率の少なくとも１つに基づいて、前記ラベリングする位置または領域を決定する請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記本撮影手段は、パーフュージョン画像を本撮影する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−６１０７４（Ｐ２０１２−６１０７４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６４２０（Ｐ２０１０−２０６４２０）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
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