磁気共鳴装置およびプログラム
【課題】心拍センサやベローズを用いなくても、心拍信号や呼吸信号を取得する。
【解決手段】ナビゲータ領域Ｒからエコー信号を収集するためのナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を交互に実行する。ナビゲータシーケンスＮＡＶ１は、傾斜磁場Ｇｘａ、Ｇｘ１１、およびＧｘ１２を有している。傾斜磁場Ｇｘａは、流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場である。一方、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２では、流速補正傾斜磁場Ｇｘａは印加せずに、傾斜磁場Ｇｘ２１およびＧｘ２２のみを印加する。
【解決手段】ナビゲータ領域Ｒからエコー信号を収集するためのナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を交互に実行する。ナビゲータシーケンスＮＡＶ１は、傾斜磁場Ｇｘａ、Ｇｘ１１、およびＧｘ１２を有している。傾斜磁場Ｇｘａは、流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場である。一方、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２では、流速補正傾斜磁場Ｇｘａは印加せずに、傾斜磁場Ｇｘ２１およびＧｘ２２のみを印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の生体信号に基づいて撮影を行う磁気共鳴装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体の血流を撮影する方法として、被検体の心拍信号に同期して撮影を行う心拍同期法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４７５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
心拍同期法で撮影を行う場合、オペレータは被検体に心拍センサを取り付ける必要がある。したがって、オペレータに作業負担が掛かるという問題がある。また、呼吸同期法を併用して撮影を行う場合、呼吸信号を取得するためにベローズを使用することがある。この場合、オペレータは被検体にベローズを取り付ける必要もあるので、オペレータの作業負担は更に増大する。したがって、心拍センサやベローズを用いなくても、心拍信号や呼吸信号を取得することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様は、流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場を有する第１のシーケンスを用いて、被検体内の液体を含む領域から磁気共鳴信号を収集し、前記流速補正傾斜磁場を有していない第２のシーケンスを用いて前記領域から磁気共鳴信号を収集する手段と、
前記第１のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号と、前記第２のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号とに基づいて、被検体の生体信号を作成する生体信号作成手段と、
を有する、磁気共鳴装置である。
【０００６】
本発明の第２の態様は、流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場を有する第１のシーケンスを用いて、被検体内の液体を含む領域から磁気共鳴信号を収集し、前記流速補正傾斜磁場を有していない第２のシーケンスを用いて前記領域から磁気共鳴信号を収集する磁気共鳴装置のプログラムであって、
前記第１のシーケンスにより収集された信号と、前記第２のシーケンスにより収集された信号とに基づいて、被検体の生体信号を作成する生体信号作成処理を計算機に実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００７】
流速補正傾斜磁場を有する第１のシーケンスと、流速補正傾斜磁場を有していない第２のシーケンスを用いることによって、心拍センサやベローズを用いなくても、心拍信号や呼吸信号などの生体信号を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。
【図２】本形態において心拍信号および呼吸信号を取得するために使用されるナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を示す図である。
【図３】ナビゲータ領域Ｒを示す図である。
【図４】ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２によって収集されるエコー信号を、心臓の拡張期と収縮期とに分けて示した図である。
【図５】実験結果の説明図である。
【図６】被検体が呼吸をしたときの様子を示す図である。
【図７】比較結果の説明図である。
【図８】被検体の肝臓を撮影するときに実行されるシーケンスチャートと、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２によって得られた心拍信号Ｗ２′および呼吸信号Ｗ１′とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。
【００１０】
図１は、本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。
磁気共鳴装置（以下、「ＭＲ装置」と呼ぶ。ＭＲ：Magnetic Resonance）１００は、マグネット２、テーブル３、受信コイル４などを有している。
【００１１】
マグネット２は、被検体１２が収容されるボア２１と、超伝導コイル２２と、勾配コイル２３と、送信コイル２４とを有している。超伝導コイル２２は静磁場を印加し、勾配コイル２３は勾配パルスを印加し、送信コイル２４はＲＦパルスを送信する。尚、超伝導コイル２２の代わりに、永久磁石を用いてもよい。
【００１２】
テーブル３は、クレードル３ａを有している。クレードル３ａは、ボア２１内に移動できるように構成されている。クレードル３ａによって、被検体１２はボア２１に搬送される。
【００１３】
受信コイル４は、被検体１２の胸部から腹部に渡って取り付けられている。受信コイル４は、被検体１２からの磁気共鳴信号を受信する。
【００１４】
ＭＲ装置１００は、更に、シーケンサ５、送信器６、勾配磁場電源７、受信器８、中央処理装置９、操作部１０、および表示部１１などを有している。
【００１５】
シーケンサ５は、中央処理装置９の制御を受けて、パルスシーケンスの情報を送信器６および勾配磁場電源７に送る。
【００１６】
送信器６は、シーケンサ５から送られた情報に基づいて、ＲＦコイル２４を駆動する駆動信号を出力する。
【００１７】
勾配磁場電源７は、シーケンサ５から送られた情報に基づいて、勾配コイル２３を駆動する駆動信号を出力する。
【００１８】
受信器８は、受信コイル４で受信された磁気共鳴信号を信号処理し、中央処理装置９に出力する。
【００１９】
中央処理装置９は、シーケンサ５および表示部１１に必要な情報を伝送したり、受信器８から受け取ったデータに基づいて画像を再構成するなど、ＭＲ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲ装置１００の各部の動作を制御する。中央処理装置９は、例えばコンピュータ（computer）によって構成される。中央処理装置９は、呼吸信号作成手段９１、心拍信号作成手段９２、およびピーク検出手段９３などを有している。
【００２０】
呼吸信号作成手段９１は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１（図２参照）により収集されたエコー信号と、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２（図２参照）により収集されたエコー信号とに基づいて、被検体の呼吸信号を作成する。
【００２１】
心拍信号作成手段９２は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１により収集されたエコー信号と、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２により収集されたエコー信号とに基づいて、被検体の心拍信号を作成する。
【００２２】
ピーク検出手段９３は、呼吸信号作成手段９１により作成された呼吸信号のピークと、心拍信号作成手段９２により作成された心拍信号のピークを検出する。
【００２３】
中央処理装置９は、呼吸信号作成手段９１、心拍信号作成手段９２、およびピーク検出手段９３の一例であり、所定のプログラムを実行することにより、これらの手段として機能する。
【００２４】
操作部１０は、オペレータ１３により操作され、種々の情報を中央処理装置９に入力する。表示部１１は種々の情報を表示する。
【００２５】
ＭＲ装置１００は、上記のように構成されている。本形態では、心拍センサを用いなくても被検体の心拍信号を取得することができ、また、呼吸センサ（例えば、ベローズ）を用いなくても被検体の呼吸信号を取得することができる。以下に、この理由について、図２〜図８を参照しながら説明する。
【００２６】
図２は、本形態において心拍信号および呼吸信号を取得するために使用されるナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を示す図であり、図３はナビゲータ領域Ｒを示す図である。
【００２７】
ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２は、肝臓の近傍に位置する血管を含むナビゲータ領域Ｒ（図３参照）から磁気共鳴信号を収集するためのシーケンスである。ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２は交互に実行される。以下に、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２について、順に説明する。
【００２８】
（１）ナビゲータシーケンスＮＡＶ１について
ナビゲータシーケンスＮＡＶ１では、ＲＦパルスと同時に、極性が交互に反転する傾斜磁場ＧｙおよびＧｚが印加される。これによって、ナビゲータ領域Ｒが励起される。ナビゲータ領域Ｒを励起した後に、信号を取り出すための傾斜磁場Ｇｘが印加される。傾斜磁場Ｇｘは、傾斜磁場Ｇｘａ、Ｇｘ１１、およびＧｘ１２を有している。傾斜磁場Ｇｘａは、流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場である。傾斜磁場ＧｘａおよびＧｘ１２は正の極性の傾斜磁場であり、傾斜磁場Ｇｘ１１は負の極性の傾斜磁場である。傾斜磁場Ｇｘａの面積Ｓａ、傾斜磁場ＧＸ１１の面積Ｓ１１、および傾斜磁場Ｇｘ１２の前半部分（時点ｔ１１〜ｔ１２）の面積Ｓ１２は、以下の関係式を満たすように設定されている。
Ｓａ：Ｓ１１：Ｓ１２＝１：２：１ ・・・（１）
【００２９】
（２）ナビゲータシーケンスＮＡＶ２について
ナビゲータシーケンスＮＡＶ２でも、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１と同様に、ＲＦパルスと同時に、極性が交互に反転する傾斜磁場ＧｙおよびＧｚが印加される。これによって、ナビゲータ領域Ｒが励起される。ナビゲータ領域Ｒを励起した後に、信号を取り出すための傾斜磁場Ｇｘが印加される。ただし、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１と比較すると、傾斜磁場Ｇｘが異なっている。ナビゲータシーケンスＮＡＶ２では、流速補正傾斜磁場Ｇｘａは印加されておらず、傾斜磁場Ｇｘ２１およびＧｘ２２のみが印加されている。傾斜磁場Ｇｘ２１は負の極性の傾斜磁場であり、傾斜磁場Ｇｘ２２は正の極性の傾斜磁場である。また、傾斜磁場Ｇｘ２１の面積Ｓ２１、および傾斜磁場Ｇｘ２２の前半部分（時点ｔ２１〜ｔ２２）の面積Ｓ２２は、以下の関係式を満たすように設定されている。
Ｓ２１：Ｓ２２＝１：１ ・・・（２）
【００３０】
次に、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を用いて、心拍信号および呼吸信号を取得する方法について、順に説明する。
【００３１】
（１）心拍信号の取得方法について
図４は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２によって収集されるエコー信号を、心臓の拡張期と収縮期とに分けて示した図である。
【００３２】
先ず、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１によって収集されるエコー信号Ｅ１１およびＥ１２について説明する。
【００３３】
ナビゲータシーケンスＮＡＶ１では、式（１）を満たすように、傾斜磁場Ｇｘの面積を設定している。式（１）を満たすことによって、ナビゲータ領域Ｒのスピンの位相を、スピンの流速に応じて、概ね以下の状態Ａ１〜Ａ３にすることができる。
（Ａ１）静止しているスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２において収束する。
（Ａ２）等速度運動するスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２において収束する。
（Ａ３）加速度運動するスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２では分散する。
【００３４】
心臓が拡張期のときには、心臓が血液を押し出す力が弱くなる。したがって、ナビゲータ領域Ｒを流れる血液の流速は遅くなる。この場合、血液は、ほぼ静止していと仮定することができるので、拡張期にナビゲータ領域Ｒを流れる血液の位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２において収束していると見なすことができる（状態Ａ１）。したがって、心臓が拡張期のときにナビゲータシーケンスＮＡＶ１によって収集されたエコー信号Ｅ１１の振幅Ａ１１は大きくなる。
【００３５】
一方、心臓が収縮期のときには、心臓が血液を押し出す力が強くなる。この場合、ナビゲータ領域Ｒに流れる血液は、主に、等速度運動する血液と、加速度運動する血液に分けることができる。等速度運動する血液の位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２において収束するが（状態Ａ２）、加速度運動する血液の位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２において分散する（状態Ａ３）。したがって、心臓が収縮期のときにナビゲータシーケンスＮＡＶ１によって収集されたエコー信号Ｅ１２の振幅Ａ１２は、エコー信号Ｅ１１の振幅Ａ１１よりも小さくなる。
【００３６】
次に、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２によって収集されるエコー信号Ｅ２１およびＥ２２について説明する。
【００３７】
ナビゲータシーケンスＮＡＶ２では、流速補正傾斜磁場Ｇｘａは印加されておらず、式（２）を満たすように、傾斜磁場Ｇｘの面積を設定している。式（２）を満たすことによって、ナビゲータ領域Ｒのスピンの位相を、スピンの流速に応じて、概ね以下の状態Ｂ１〜Ｂ３にすることができる。
（Ｂ１）静止しているスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ２２の中心時点ｔ２２において収束する。
（Ｂ２）等速度運動するスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ２２の中心時点ｔ２２では分散する。
（Ｂ３）加速度運動するスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２では分散する。
【００３８】
心臓が拡張期のときには、ナビゲータ領域Ｒを流れる血液は、ほぼ静止していと仮定することができるので、拡張期にナビゲータ領域Ｒを流れる血液の位相は、傾斜磁場Ｇｘ２２の中心時点ｔ２２において収束していると見なすことができる（状態Ｂ１）。したがって、心臓が拡張期のときにナビゲータシーケンスＮＡＶ２によって収集されたエコー信号Ｅ２１の振幅Ａ２１は、エコー信号Ｅ１１の振幅Ａ１１と同様に、大きくなる。
【００３９】
一方、心臓が収縮期のときには、上記のように、ナビゲータ領域Ｒに流れる血液は、主に、等速度運動する血液と、加速度運動する血液に分けることができる。したがって、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２を実行した場合、大部分の血流の位相は、傾斜磁場Ｇｘ２２の中心時点ｔ２２において分散する（状態Ｂ２およびＢ３）。したがって、心臓が収縮期のときにナビゲータシーケンスＮＡＶ２によって収集されたエコー信号Ｅ２２の振幅Ａ２２はかなり小さくなる。
【００４０】
したがって、心臓の拡張期では、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１で得られるエコー信号Ｅ１１の振幅Ａ１１は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２で得られるエコー信号Ｅ２１の振幅Ａ２１に近い値になる。一方、心臓の収縮期では、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２で得られるエコー信号Ｅ２２の振幅Ａ２２は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１で得られるエコー信号Ｅ１２の振幅Ａ１２よりもかなり小さくなる。したがって、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２で得られたエコー信号の振幅の差を求めると、心拡張期では、エコー信号の振幅の差ΔＡ１は小さくなるが、心収縮期ではエコー信号の振幅の差ΔＡ２は大きくなる。このように、心臓が拡張期であるか、収縮期であるかによって、エコー信号の差が変動するので、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２によってエコー信号を取得することにより、心拍信号を得ることができる。このことを検証するため、実験を行った。以下に、実験結果について説明する。
【００４１】
図５は、実験結果の説明図である。
図５（ａ）は、実験に用いたシーケンスの説明図である。実験では、図２に示すナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を交互に実行した。ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２は、いずれも、ナビゲータ領域Ｒ（図３参照）からエコー信号を取得するためのシーケンスである。
【００４２】
図５（ｂ）は、図５（ａ）のシーケンスによって得られたエコー信号の振幅の時間変化を表す信号Ｗ１を示す図である。図５（ｂ）の信号Ｗ１には、４つのエコー信号の振幅Ａａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄが具体的に示されている。振幅ＡａおよびＡｂは、それぞれ時点ｔａおよびｔｂのナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２により取得されたエコー信号の振幅である。また、振幅ＡｃおよびＡｄは、それぞれ時点ｔｃおよびｔｄのナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２により取得されたエコー信号の振幅である。
【００４３】
図５（ｃ）の信号Ｗ２は、図５（ｂ）の信号Ｗ１において時間軸方向に隣接する振幅の差の時間変化を表している。図５（ｃ）の信号Ｗ２の中には、代表して、振幅の差ＤａｂおよびＤｃｄが具体的に示されている。振幅の差Ｄａｂは、振幅ＡａとＡｂとの差であり、振幅の差Ｄｃｄは、振幅ＡｃとＡｄとの差である。振幅の差ＤａｂとＤｃｄとを比較すると、両者には大きな差があることがわかる。尚、図５（ｃ）の信号Ｗ２は、およそ１秒程度の周期Ｔ１を有していた。
【００４４】
図５（ｄ）は、図５（ｃ）の信号Ｗ２から高調波成分を除去することにより得られた信号Ｗ２′である。図５（ｄ）の信号Ｗ２′も、図５（ｃ）の信号Ｗ２と同様に、１秒程度の周期Ｔ１である。
【００４５】
図５（ｅ）は、脈波センサによって取得した心拍信号ＳＣを示す。図５（ｃ）の信号Ｗ２と、図５（ｅ）の心拍信号ＳＣとを比較すると、信号Ｗ２の周期Ｔ１は、心拍信号ＳＣの周期ＴＣとほぼ一致していた。したがって、振幅の差の時間変化を表す信号Ｗ２を求めることによって、心拍の情報を含む心拍信号が得られることがわかる。尚、信号Ｗ２は、心拍センサを用いて得られた心拍信号ＳＣと比較すると、ノイズが目立つので、ノイズはできるだけ低減することが好ましい。ノイズを低減するためには、図５（ｄ）に示すように、高調波成分が除去された信号Ｗ２′を作成すればよい。高調波成分を除去することによって、心拍センサによって取得された心拍信号ＳＣの波形に更に近づけることができる。高調波成分を除去する方法としては、移動平均法などを用いることができる。
【００４６】
（２）呼吸信号の取得方法について
図５（ｂ）の信号Ｗ１の周期Ｔ０は、被検体の呼吸周期Ｔｒを表していると考えられる。この理由について、図６を参照しながら説明する。
【００４７】
図６（ａ）は、被検体が息を吸ったときの被検体の受信コイルの位置を概略的に示している。被検体が息を吸うと、被検体の腹部周りが広がるので、受信コイルのＡＰ方向の位置は、ナビゲータ領域Ｒから離れる（位置ｙ０）。
【００４８】
図６（ｂ）は、被検体が息を吐いたときの被検体の受信コイルの位置を概略的に示している。被検体が息を吐くと、被検体の腹部周りが小さくなるので、受信コイルのＡＰ方向の位置は、ナビゲータ領域Ｒに近づく（位置ｙ１）。したがって、被検体の呼吸運動によって、受信コイルの位置がナビゲータ領域Ｒに近づいたり、ナビゲータ領域Ｒから遠くなると考えられる。受信コイルがナビゲータ領域Ｒに近づいたときは、信号の受信強度が大きくなるので、エコー信号の振幅は大きくなると考えられる。一方、受信コイルがナビゲータ領域Ｒから離れたときは、信号の受信強度が小さくなるので、エコー信号の振幅は小さくなると考えられる。したがって、エコー信号の振幅の時間変化を表す信号Ｗ１の周期Ｔ０は、被検体の呼吸周期を表していると考えらえる。このことを検証するため、ベローズを用いて被検体の呼吸信号を取得し、図５（ｂ）の信号と比較した。
【００４９】
図７は、比較結果の説明図である。
図７（ａ）は、ベローズを用いて取得した被検体の呼吸信号ＳＲを示す図であり、図７（ｂ）は、図５（ｂ）の信号Ｗ１を示す図、図７（ｃ）は、信号Ｗ１から高調波成分を除去することにより得られた信号Ｗ１′である。
【００５０】
図７（ａ）と図７（ｂ）とを比較すると、図７（ｂ）の信号Ｗ１の周期Ｔ０は、ベローズを用いて取得された呼吸信号ＳＲの周期Ｔｒとほぼ一致していることがわかる。したがって、エコー信号の振幅の時間変化を求めることによって、呼吸信号が得られることがわかる。尚、信号Ｗ１は、ベローズにより取得された呼吸信号ＳＲと比較すると、ノイズが目立つので、ノイズはできるだけ低減することが好ましい。ノイズを低減するためには、図７（ｃ）に示すように、高調波成分が除去された信号Ｗ１′を作成すればよい。高調波成分を除去することによって、ベローズにより取得された呼吸信号ＳＲの波形に更に近づけることができる。高調波成分を除去する方法としては、移動平均法などを用いることができる。
【００５１】
したがって、図５〜図７を参照しながら説明したように、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２のエコー信号の振幅によって、心拍センサやベローズを用いなくても、心拍信号および呼吸信号が得られることがわかる。
【００５２】
次に、図２に示すナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を用いて心拍信号および呼吸信号を取得しながら被検体の肝臓を撮影する方法の一例について説明する。
【００５３】
図８は、被検体の肝臓を撮影するときに実行されるシーケンスチャートと、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２によって得られた心拍信号Ｗ２′および呼吸信号Ｗ１′とを示す図である。尚、図８では、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を見やすくするため、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２の幅を広くしてある。
【００５４】
先ず、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を交互に実行し、エコー信号を取得する。呼吸信号作成手段９１（図１参照）は、取得されたエコー信号の振幅を算出し、エコー信号の振幅の時間変化を求める。これによって、図７を参照しながら説明したように、被検体の呼吸情報を含む呼吸信号Ｗ１が得られる。尚、信号Ｗ１は、ベローズにより取得された呼吸信号ＳＲ（図７（ａ）参照）と比較すると、ノイズが目立つ。そこで、呼吸信号作成手段９１は、ノイズをできるだけ低減するために、呼吸信号Ｗ１から高調波成分が除去された呼吸信号Ｗ１′を作成する。高調波成分を除去することによって、ベローズにより取得された呼吸信号ＳＲの波形に更に近づけることができる。高調波成分を除去する方法としては、移動平均法などを用いることができる。
【００５５】
また、心拍信号作成手段９２（図１参照）は、取得されたエコー信号の振幅の差を算出し、エコー信号の振幅の差の時間変化を求める。これによって、図５を参照しながら説明したように、被検体の心拍情報を含む心拍信号Ｗ２が得られる。尚、信号Ｗ２は、心拍センサにより取得された心拍信号ＳＣ（図５（ｅ）参照）と比較すると、ノイズが目立つ。そこで、心拍信号作成手段９２は、ノイズをできるだけ低減するために、心拍信号Ｗ２から高調波成分が除去された心拍信号Ｗ２′を作成する。高調波成分を除去することによって、心拍センサにより取得された心拍信号ＳＣの波形に更に近づけることができる。高調波成分を除去する方法としては、移動平均法などを用いることができる。
【００５６】
一方、ピーク検出手段９３（図１参照）は、呼吸信号作成手段９１が作成した呼吸信号Ｗ１′のピークを検出する。図８では、時点ｔ１において、呼吸信号Ｗ１′のピークＰｒ１が現れるので、ピーク検出手段９３は、ピークＰｒ１を検出する。このピークＰｒ１が検出されたら、ピーク検出手段９３は、呼吸信号Ｗ１′のピークＰｒ１の後に現れる心拍信号Ｗ２′のピークを検出する。そして、ピーク検出手段９３が、呼吸信号Ｗ１′のピークＰｒ１から３番目に現れる心拍信号Ｗ２′のピークＰＣ３を検出したら、待ち時間Δｔだけ待って、肝臓のデータを取得するためのデータ収集シーケンスＡＣＱを実行する。
【００５７】
被検体の呼吸周期は、概ね４秒程度であり、心拍周期は概ね１秒程度であるので、上記の手順に従ってデータ収集シーケンスＡＣＱを実行することによって、被検体の呼吸による体動が小さい期間Ａに肝臓のデータを収集することができる。また、待ち時間Δｔは、データ収集シーケンスＡＣＱが心臓の拡張期Ｂに実行されるように設定されている。したがって、呼吸による体動アーチファクトが低減され、且つ血流が十分に描出された画像データを取得することができる。
【００５８】
尚、上記の説明では、呼吸信号Ｗ１′のピークＰｒ１から３番目に現れる心拍信号Ｗ２′のピークＰＣ３が検出されたら、待ち時間Δｔだけ待って、データ収集シーケンスＡＣＱを実行している。しかし、別の方法でデータ収集シーケンスＡＣＱを実行してもよい。例えば、呼吸信号Ｗ１′のピークＰｒ１が検出されたら、呼吸による体動の小さい期間Ａの開始時点ｔ２を待ち、期間Ａの開始時点ｔ２の後に最初に現れる心拍信号Ｗ２′のピークＰＣ３が検出されたら、待ち時間Δｔだけ待ってデータ収集シーケンスＡＣＱを実行してもよい。期間Ａの開始時点ｔ２になったか否かを判断する方法の一例としては、ピークＰｒ１の時点ｔ１と、期間Ａの開始時点ｔ２との間の時間Δａを事前に決めておき（例えば、Δａ＝１．５秒）、ピークＰｒ１から時間Δａが経過した時点を、期間Ａの開始時点ｔ２とする方法がある。尚、被検体の呼吸周期を算出し、算出された呼吸周期の値に応じて、時間Δａの値を変更してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
４ 受信コイル
５ シーケンサ
６ 送信器
７ 勾配磁場電源
８ 受信器
９ 中央処理装置
１０ 操作部
１１ 表示部
１２ 被検体
２１ ボア
９１ 呼吸信号作成手段
９２ 心拍信号作成手段
９３ ピーク検出手段
１００ ＭＲ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の生体信号に基づいて撮影を行う磁気共鳴装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体の血流を撮影する方法として、被検体の心拍信号に同期して撮影を行う心拍同期法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４７５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
心拍同期法で撮影を行う場合、オペレータは被検体に心拍センサを取り付ける必要がある。したがって、オペレータに作業負担が掛かるという問題がある。また、呼吸同期法を併用して撮影を行う場合、呼吸信号を取得するためにベローズを使用することがある。この場合、オペレータは被検体にベローズを取り付ける必要もあるので、オペレータの作業負担は更に増大する。したがって、心拍センサやベローズを用いなくても、心拍信号や呼吸信号を取得することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様は、流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場を有する第１のシーケンスを用いて、被検体内の液体を含む領域から磁気共鳴信号を収集し、前記流速補正傾斜磁場を有していない第２のシーケンスを用いて前記領域から磁気共鳴信号を収集する手段と、
前記第１のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号と、前記第２のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号とに基づいて、被検体の生体信号を作成する生体信号作成手段と、
を有する、磁気共鳴装置である。
【０００６】
本発明の第２の態様は、流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場を有する第１のシーケンスを用いて、被検体内の液体を含む領域から磁気共鳴信号を収集し、前記流速補正傾斜磁場を有していない第２のシーケンスを用いて前記領域から磁気共鳴信号を収集する磁気共鳴装置のプログラムであって、
前記第１のシーケンスにより収集された信号と、前記第２のシーケンスにより収集された信号とに基づいて、被検体の生体信号を作成する生体信号作成処理を計算機に実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００７】
流速補正傾斜磁場を有する第１のシーケンスと、流速補正傾斜磁場を有していない第２のシーケンスを用いることによって、心拍センサやベローズを用いなくても、心拍信号や呼吸信号などの生体信号を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。
【図２】本形態において心拍信号および呼吸信号を取得するために使用されるナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を示す図である。
【図３】ナビゲータ領域Ｒを示す図である。
【図４】ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２によって収集されるエコー信号を、心臓の拡張期と収縮期とに分けて示した図である。
【図５】実験結果の説明図である。
【図６】被検体が呼吸をしたときの様子を示す図である。
【図７】比較結果の説明図である。
【図８】被検体の肝臓を撮影するときに実行されるシーケンスチャートと、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２によって得られた心拍信号Ｗ２′および呼吸信号Ｗ１′とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。
【００１０】
図１は、本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。
磁気共鳴装置（以下、「ＭＲ装置」と呼ぶ。ＭＲ：Magnetic Resonance）１００は、マグネット２、テーブル３、受信コイル４などを有している。
【００１１】
マグネット２は、被検体１２が収容されるボア２１と、超伝導コイル２２と、勾配コイル２３と、送信コイル２４とを有している。超伝導コイル２２は静磁場を印加し、勾配コイル２３は勾配パルスを印加し、送信コイル２４はＲＦパルスを送信する。尚、超伝導コイル２２の代わりに、永久磁石を用いてもよい。
【００１２】
テーブル３は、クレードル３ａを有している。クレードル３ａは、ボア２１内に移動できるように構成されている。クレードル３ａによって、被検体１２はボア２１に搬送される。
【００１３】
受信コイル４は、被検体１２の胸部から腹部に渡って取り付けられている。受信コイル４は、被検体１２からの磁気共鳴信号を受信する。
【００１４】
ＭＲ装置１００は、更に、シーケンサ５、送信器６、勾配磁場電源７、受信器８、中央処理装置９、操作部１０、および表示部１１などを有している。
【００１５】
シーケンサ５は、中央処理装置９の制御を受けて、パルスシーケンスの情報を送信器６および勾配磁場電源７に送る。
【００１６】
送信器６は、シーケンサ５から送られた情報に基づいて、ＲＦコイル２４を駆動する駆動信号を出力する。
【００１７】
勾配磁場電源７は、シーケンサ５から送られた情報に基づいて、勾配コイル２３を駆動する駆動信号を出力する。
【００１８】
受信器８は、受信コイル４で受信された磁気共鳴信号を信号処理し、中央処理装置９に出力する。
【００１９】
中央処理装置９は、シーケンサ５および表示部１１に必要な情報を伝送したり、受信器８から受け取ったデータに基づいて画像を再構成するなど、ＭＲ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲ装置１００の各部の動作を制御する。中央処理装置９は、例えばコンピュータ（computer）によって構成される。中央処理装置９は、呼吸信号作成手段９１、心拍信号作成手段９２、およびピーク検出手段９３などを有している。
【００２０】
呼吸信号作成手段９１は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１（図２参照）により収集されたエコー信号と、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２（図２参照）により収集されたエコー信号とに基づいて、被検体の呼吸信号を作成する。
【００２１】
心拍信号作成手段９２は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１により収集されたエコー信号と、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２により収集されたエコー信号とに基づいて、被検体の心拍信号を作成する。
【００２２】
ピーク検出手段９３は、呼吸信号作成手段９１により作成された呼吸信号のピークと、心拍信号作成手段９２により作成された心拍信号のピークを検出する。
【００２３】
中央処理装置９は、呼吸信号作成手段９１、心拍信号作成手段９２、およびピーク検出手段９３の一例であり、所定のプログラムを実行することにより、これらの手段として機能する。
【００２４】
操作部１０は、オペレータ１３により操作され、種々の情報を中央処理装置９に入力する。表示部１１は種々の情報を表示する。
【００２５】
ＭＲ装置１００は、上記のように構成されている。本形態では、心拍センサを用いなくても被検体の心拍信号を取得することができ、また、呼吸センサ（例えば、ベローズ）を用いなくても被検体の呼吸信号を取得することができる。以下に、この理由について、図２〜図８を参照しながら説明する。
【００２６】
図２は、本形態において心拍信号および呼吸信号を取得するために使用されるナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を示す図であり、図３はナビゲータ領域Ｒを示す図である。
【００２７】
ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２は、肝臓の近傍に位置する血管を含むナビゲータ領域Ｒ（図３参照）から磁気共鳴信号を収集するためのシーケンスである。ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２は交互に実行される。以下に、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２について、順に説明する。
【００２８】
（１）ナビゲータシーケンスＮＡＶ１について
ナビゲータシーケンスＮＡＶ１では、ＲＦパルスと同時に、極性が交互に反転する傾斜磁場ＧｙおよびＧｚが印加される。これによって、ナビゲータ領域Ｒが励起される。ナビゲータ領域Ｒを励起した後に、信号を取り出すための傾斜磁場Ｇｘが印加される。傾斜磁場Ｇｘは、傾斜磁場Ｇｘａ、Ｇｘ１１、およびＧｘ１２を有している。傾斜磁場Ｇｘａは、流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場である。傾斜磁場ＧｘａおよびＧｘ１２は正の極性の傾斜磁場であり、傾斜磁場Ｇｘ１１は負の極性の傾斜磁場である。傾斜磁場Ｇｘａの面積Ｓａ、傾斜磁場ＧＸ１１の面積Ｓ１１、および傾斜磁場Ｇｘ１２の前半部分（時点ｔ１１〜ｔ１２）の面積Ｓ１２は、以下の関係式を満たすように設定されている。
Ｓａ：Ｓ１１：Ｓ１２＝１：２：１ ・・・（１）
【００２９】
（２）ナビゲータシーケンスＮＡＶ２について
ナビゲータシーケンスＮＡＶ２でも、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１と同様に、ＲＦパルスと同時に、極性が交互に反転する傾斜磁場ＧｙおよびＧｚが印加される。これによって、ナビゲータ領域Ｒが励起される。ナビゲータ領域Ｒを励起した後に、信号を取り出すための傾斜磁場Ｇｘが印加される。ただし、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１と比較すると、傾斜磁場Ｇｘが異なっている。ナビゲータシーケンスＮＡＶ２では、流速補正傾斜磁場Ｇｘａは印加されておらず、傾斜磁場Ｇｘ２１およびＧｘ２２のみが印加されている。傾斜磁場Ｇｘ２１は負の極性の傾斜磁場であり、傾斜磁場Ｇｘ２２は正の極性の傾斜磁場である。また、傾斜磁場Ｇｘ２１の面積Ｓ２１、および傾斜磁場Ｇｘ２２の前半部分（時点ｔ２１〜ｔ２２）の面積Ｓ２２は、以下の関係式を満たすように設定されている。
Ｓ２１：Ｓ２２＝１：１ ・・・（２）
【００３０】
次に、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を用いて、心拍信号および呼吸信号を取得する方法について、順に説明する。
【００３１】
（１）心拍信号の取得方法について
図４は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２によって収集されるエコー信号を、心臓の拡張期と収縮期とに分けて示した図である。
【００３２】
先ず、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１によって収集されるエコー信号Ｅ１１およびＥ１２について説明する。
【００３３】
ナビゲータシーケンスＮＡＶ１では、式（１）を満たすように、傾斜磁場Ｇｘの面積を設定している。式（１）を満たすことによって、ナビゲータ領域Ｒのスピンの位相を、スピンの流速に応じて、概ね以下の状態Ａ１〜Ａ３にすることができる。
（Ａ１）静止しているスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２において収束する。
（Ａ２）等速度運動するスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２において収束する。
（Ａ３）加速度運動するスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２では分散する。
【００３４】
心臓が拡張期のときには、心臓が血液を押し出す力が弱くなる。したがって、ナビゲータ領域Ｒを流れる血液の流速は遅くなる。この場合、血液は、ほぼ静止していと仮定することができるので、拡張期にナビゲータ領域Ｒを流れる血液の位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２において収束していると見なすことができる（状態Ａ１）。したがって、心臓が拡張期のときにナビゲータシーケンスＮＡＶ１によって収集されたエコー信号Ｅ１１の振幅Ａ１１は大きくなる。
【００３５】
一方、心臓が収縮期のときには、心臓が血液を押し出す力が強くなる。この場合、ナビゲータ領域Ｒに流れる血液は、主に、等速度運動する血液と、加速度運動する血液に分けることができる。等速度運動する血液の位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２において収束するが（状態Ａ２）、加速度運動する血液の位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２において分散する（状態Ａ３）。したがって、心臓が収縮期のときにナビゲータシーケンスＮＡＶ１によって収集されたエコー信号Ｅ１２の振幅Ａ１２は、エコー信号Ｅ１１の振幅Ａ１１よりも小さくなる。
【００３６】
次に、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２によって収集されるエコー信号Ｅ２１およびＥ２２について説明する。
【００３７】
ナビゲータシーケンスＮＡＶ２では、流速補正傾斜磁場Ｇｘａは印加されておらず、式（２）を満たすように、傾斜磁場Ｇｘの面積を設定している。式（２）を満たすことによって、ナビゲータ領域Ｒのスピンの位相を、スピンの流速に応じて、概ね以下の状態Ｂ１〜Ｂ３にすることができる。
（Ｂ１）静止しているスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ２２の中心時点ｔ２２において収束する。
（Ｂ２）等速度運動するスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ２２の中心時点ｔ２２では分散する。
（Ｂ３）加速度運動するスピンの位相は、傾斜磁場Ｇｘ１２の中心時点ｔ１２では分散する。
【００３８】
心臓が拡張期のときには、ナビゲータ領域Ｒを流れる血液は、ほぼ静止していと仮定することができるので、拡張期にナビゲータ領域Ｒを流れる血液の位相は、傾斜磁場Ｇｘ２２の中心時点ｔ２２において収束していると見なすことができる（状態Ｂ１）。したがって、心臓が拡張期のときにナビゲータシーケンスＮＡＶ２によって収集されたエコー信号Ｅ２１の振幅Ａ２１は、エコー信号Ｅ１１の振幅Ａ１１と同様に、大きくなる。
【００３９】
一方、心臓が収縮期のときには、上記のように、ナビゲータ領域Ｒに流れる血液は、主に、等速度運動する血液と、加速度運動する血液に分けることができる。したがって、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２を実行した場合、大部分の血流の位相は、傾斜磁場Ｇｘ２２の中心時点ｔ２２において分散する（状態Ｂ２およびＢ３）。したがって、心臓が収縮期のときにナビゲータシーケンスＮＡＶ２によって収集されたエコー信号Ｅ２２の振幅Ａ２２はかなり小さくなる。
【００４０】
したがって、心臓の拡張期では、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１で得られるエコー信号Ｅ１１の振幅Ａ１１は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２で得られるエコー信号Ｅ２１の振幅Ａ２１に近い値になる。一方、心臓の収縮期では、ナビゲータシーケンスＮＡＶ２で得られるエコー信号Ｅ２２の振幅Ａ２２は、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１で得られるエコー信号Ｅ１２の振幅Ａ１２よりもかなり小さくなる。したがって、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２で得られたエコー信号の振幅の差を求めると、心拡張期では、エコー信号の振幅の差ΔＡ１は小さくなるが、心収縮期ではエコー信号の振幅の差ΔＡ２は大きくなる。このように、心臓が拡張期であるか、収縮期であるかによって、エコー信号の差が変動するので、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２によってエコー信号を取得することにより、心拍信号を得ることができる。このことを検証するため、実験を行った。以下に、実験結果について説明する。
【００４１】
図５は、実験結果の説明図である。
図５（ａ）は、実験に用いたシーケンスの説明図である。実験では、図２に示すナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を交互に実行した。ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２は、いずれも、ナビゲータ領域Ｒ（図３参照）からエコー信号を取得するためのシーケンスである。
【００４２】
図５（ｂ）は、図５（ａ）のシーケンスによって得られたエコー信号の振幅の時間変化を表す信号Ｗ１を示す図である。図５（ｂ）の信号Ｗ１には、４つのエコー信号の振幅Ａａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄが具体的に示されている。振幅ＡａおよびＡｂは、それぞれ時点ｔａおよびｔｂのナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２により取得されたエコー信号の振幅である。また、振幅ＡｃおよびＡｄは、それぞれ時点ｔｃおよびｔｄのナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２により取得されたエコー信号の振幅である。
【００４３】
図５（ｃ）の信号Ｗ２は、図５（ｂ）の信号Ｗ１において時間軸方向に隣接する振幅の差の時間変化を表している。図５（ｃ）の信号Ｗ２の中には、代表して、振幅の差ＤａｂおよびＤｃｄが具体的に示されている。振幅の差Ｄａｂは、振幅ＡａとＡｂとの差であり、振幅の差Ｄｃｄは、振幅ＡｃとＡｄとの差である。振幅の差ＤａｂとＤｃｄとを比較すると、両者には大きな差があることがわかる。尚、図５（ｃ）の信号Ｗ２は、およそ１秒程度の周期Ｔ１を有していた。
【００４４】
図５（ｄ）は、図５（ｃ）の信号Ｗ２から高調波成分を除去することにより得られた信号Ｗ２′である。図５（ｄ）の信号Ｗ２′も、図５（ｃ）の信号Ｗ２と同様に、１秒程度の周期Ｔ１である。
【００４５】
図５（ｅ）は、脈波センサによって取得した心拍信号ＳＣを示す。図５（ｃ）の信号Ｗ２と、図５（ｅ）の心拍信号ＳＣとを比較すると、信号Ｗ２の周期Ｔ１は、心拍信号ＳＣの周期ＴＣとほぼ一致していた。したがって、振幅の差の時間変化を表す信号Ｗ２を求めることによって、心拍の情報を含む心拍信号が得られることがわかる。尚、信号Ｗ２は、心拍センサを用いて得られた心拍信号ＳＣと比較すると、ノイズが目立つので、ノイズはできるだけ低減することが好ましい。ノイズを低減するためには、図５（ｄ）に示すように、高調波成分が除去された信号Ｗ２′を作成すればよい。高調波成分を除去することによって、心拍センサによって取得された心拍信号ＳＣの波形に更に近づけることができる。高調波成分を除去する方法としては、移動平均法などを用いることができる。
【００４６】
（２）呼吸信号の取得方法について
図５（ｂ）の信号Ｗ１の周期Ｔ０は、被検体の呼吸周期Ｔｒを表していると考えられる。この理由について、図６を参照しながら説明する。
【００４７】
図６（ａ）は、被検体が息を吸ったときの被検体の受信コイルの位置を概略的に示している。被検体が息を吸うと、被検体の腹部周りが広がるので、受信コイルのＡＰ方向の位置は、ナビゲータ領域Ｒから離れる（位置ｙ０）。
【００４８】
図６（ｂ）は、被検体が息を吐いたときの被検体の受信コイルの位置を概略的に示している。被検体が息を吐くと、被検体の腹部周りが小さくなるので、受信コイルのＡＰ方向の位置は、ナビゲータ領域Ｒに近づく（位置ｙ１）。したがって、被検体の呼吸運動によって、受信コイルの位置がナビゲータ領域Ｒに近づいたり、ナビゲータ領域Ｒから遠くなると考えられる。受信コイルがナビゲータ領域Ｒに近づいたときは、信号の受信強度が大きくなるので、エコー信号の振幅は大きくなると考えられる。一方、受信コイルがナビゲータ領域Ｒから離れたときは、信号の受信強度が小さくなるので、エコー信号の振幅は小さくなると考えられる。したがって、エコー信号の振幅の時間変化を表す信号Ｗ１の周期Ｔ０は、被検体の呼吸周期を表していると考えらえる。このことを検証するため、ベローズを用いて被検体の呼吸信号を取得し、図５（ｂ）の信号と比較した。
【００４９】
図７は、比較結果の説明図である。
図７（ａ）は、ベローズを用いて取得した被検体の呼吸信号ＳＲを示す図であり、図７（ｂ）は、図５（ｂ）の信号Ｗ１を示す図、図７（ｃ）は、信号Ｗ１から高調波成分を除去することにより得られた信号Ｗ１′である。
【００５０】
図７（ａ）と図７（ｂ）とを比較すると、図７（ｂ）の信号Ｗ１の周期Ｔ０は、ベローズを用いて取得された呼吸信号ＳＲの周期Ｔｒとほぼ一致していることがわかる。したがって、エコー信号の振幅の時間変化を求めることによって、呼吸信号が得られることがわかる。尚、信号Ｗ１は、ベローズにより取得された呼吸信号ＳＲと比較すると、ノイズが目立つので、ノイズはできるだけ低減することが好ましい。ノイズを低減するためには、図７（ｃ）に示すように、高調波成分が除去された信号Ｗ１′を作成すればよい。高調波成分を除去することによって、ベローズにより取得された呼吸信号ＳＲの波形に更に近づけることができる。高調波成分を除去する方法としては、移動平均法などを用いることができる。
【００５１】
したがって、図５〜図７を参照しながら説明したように、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２のエコー信号の振幅によって、心拍センサやベローズを用いなくても、心拍信号および呼吸信号が得られることがわかる。
【００５２】
次に、図２に示すナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を用いて心拍信号および呼吸信号を取得しながら被検体の肝臓を撮影する方法の一例について説明する。
【００５３】
図８は、被検体の肝臓を撮影するときに実行されるシーケンスチャートと、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２によって得られた心拍信号Ｗ２′および呼吸信号Ｗ１′とを示す図である。尚、図８では、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を見やすくするため、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２の幅を広くしてある。
【００５４】
先ず、ナビゲータシーケンスＮＡＶ１およびＮＡＶ２を交互に実行し、エコー信号を取得する。呼吸信号作成手段９１（図１参照）は、取得されたエコー信号の振幅を算出し、エコー信号の振幅の時間変化を求める。これによって、図７を参照しながら説明したように、被検体の呼吸情報を含む呼吸信号Ｗ１が得られる。尚、信号Ｗ１は、ベローズにより取得された呼吸信号ＳＲ（図７（ａ）参照）と比較すると、ノイズが目立つ。そこで、呼吸信号作成手段９１は、ノイズをできるだけ低減するために、呼吸信号Ｗ１から高調波成分が除去された呼吸信号Ｗ１′を作成する。高調波成分を除去することによって、ベローズにより取得された呼吸信号ＳＲの波形に更に近づけることができる。高調波成分を除去する方法としては、移動平均法などを用いることができる。
【００５５】
また、心拍信号作成手段９２（図１参照）は、取得されたエコー信号の振幅の差を算出し、エコー信号の振幅の差の時間変化を求める。これによって、図５を参照しながら説明したように、被検体の心拍情報を含む心拍信号Ｗ２が得られる。尚、信号Ｗ２は、心拍センサにより取得された心拍信号ＳＣ（図５（ｅ）参照）と比較すると、ノイズが目立つ。そこで、心拍信号作成手段９２は、ノイズをできるだけ低減するために、心拍信号Ｗ２から高調波成分が除去された心拍信号Ｗ２′を作成する。高調波成分を除去することによって、心拍センサにより取得された心拍信号ＳＣの波形に更に近づけることができる。高調波成分を除去する方法としては、移動平均法などを用いることができる。
【００５６】
一方、ピーク検出手段９３（図１参照）は、呼吸信号作成手段９１が作成した呼吸信号Ｗ１′のピークを検出する。図８では、時点ｔ１において、呼吸信号Ｗ１′のピークＰｒ１が現れるので、ピーク検出手段９３は、ピークＰｒ１を検出する。このピークＰｒ１が検出されたら、ピーク検出手段９３は、呼吸信号Ｗ１′のピークＰｒ１の後に現れる心拍信号Ｗ２′のピークを検出する。そして、ピーク検出手段９３が、呼吸信号Ｗ１′のピークＰｒ１から３番目に現れる心拍信号Ｗ２′のピークＰＣ３を検出したら、待ち時間Δｔだけ待って、肝臓のデータを取得するためのデータ収集シーケンスＡＣＱを実行する。
【００５７】
被検体の呼吸周期は、概ね４秒程度であり、心拍周期は概ね１秒程度であるので、上記の手順に従ってデータ収集シーケンスＡＣＱを実行することによって、被検体の呼吸による体動が小さい期間Ａに肝臓のデータを収集することができる。また、待ち時間Δｔは、データ収集シーケンスＡＣＱが心臓の拡張期Ｂに実行されるように設定されている。したがって、呼吸による体動アーチファクトが低減され、且つ血流が十分に描出された画像データを取得することができる。
【００５８】
尚、上記の説明では、呼吸信号Ｗ１′のピークＰｒ１から３番目に現れる心拍信号Ｗ２′のピークＰＣ３が検出されたら、待ち時間Δｔだけ待って、データ収集シーケンスＡＣＱを実行している。しかし、別の方法でデータ収集シーケンスＡＣＱを実行してもよい。例えば、呼吸信号Ｗ１′のピークＰｒ１が検出されたら、呼吸による体動の小さい期間Ａの開始時点ｔ２を待ち、期間Ａの開始時点ｔ２の後に最初に現れる心拍信号Ｗ２′のピークＰＣ３が検出されたら、待ち時間Δｔだけ待ってデータ収集シーケンスＡＣＱを実行してもよい。期間Ａの開始時点ｔ２になったか否かを判断する方法の一例としては、ピークＰｒ１の時点ｔ１と、期間Ａの開始時点ｔ２との間の時間Δａを事前に決めておき（例えば、Δａ＝１．５秒）、ピークＰｒ１から時間Δａが経過した時点を、期間Ａの開始時点ｔ２とする方法がある。尚、被検体の呼吸周期を算出し、算出された呼吸周期の値に応じて、時間Δａの値を変更してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
４ 受信コイル
５ シーケンサ
６ 送信器
７ 勾配磁場電源
８ 受信器
９ 中央処理装置
１０ 操作部
１１ 表示部
１２ 被検体
２１ ボア
９１ 呼吸信号作成手段
９２ 心拍信号作成手段
９３ ピーク検出手段
１００ ＭＲ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場を有する第１のシーケンスを用いて、被検体内の液体を含む領域から磁気共鳴信号を収集し、前記流速補正傾斜磁場を有していない第２のシーケンスを用いて前記領域から磁気共鳴信号を収集する手段と、
前記第１のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号と、前記第２のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号とに基づいて、被検体の生体信号を作成する生体信号作成手段と、
を有する、磁気共鳴装置。
【請求項２】
前記液体は血液であると共に、前記生体信号は心拍信号である、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
【請求項３】
前記生体信号作成手段は、
前記第１のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号の第１の振幅と、前記第２のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号の第２の振幅とを求め、前記第１の振幅と前記第２の振幅との差の時間変化を表す第１の信号に基づいて、前記心拍信号を作成する、請求項２に記載の磁気共鳴装置。
【請求項４】
前記生体信号作成手段は、
前記第１の信号から、高調波成分を除去する、請求項３に記載の磁気共鳴装置。
【請求項５】
前記生体信号作成手段は、
移動平均法を用いて、前記高調波成分を除去する、請求項４に記載の磁気共鳴装置。
【請求項６】
前記液体は血液であると共に、前記生体信号は呼吸信号である、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
【請求項７】
前記生体信号作成手段は、
前記第１のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号の第１の振幅と、前記第２のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号の第２の振幅とを求め、前記第１の振幅と前記第２の振幅との時間変化を表す第２の信号に基づいて、前記呼吸信号を作成する、請求項６に記載の磁気共鳴装置。
【請求項８】
前記生体信号作成手段は、
前記第２の信号から高調波成分を除去する、請求項７に記載の磁気共鳴装置。
【請求項９】
前記生体信号作成手段は、
移動平均法を用いて、前記高調波成分を除去する、請求項８に記載の磁気共鳴装置。
【請求項１０】
前記第１のシーケンスは、
前記流速補正傾斜磁場と、
前記流速補正傾斜磁場とは反対の極性を有する第１の傾斜磁場と、
前記流速補正傾斜磁場と同じ極性を有する第２の傾斜磁場と、
を有し、
前記流速補正傾斜磁場の面積と、前記第１の傾斜磁場の面積と、前記第２の傾斜磁場の前半部分の面積は、１：２：１である、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
【請求項１１】
前記第２のシーケンスは、
前記流速補正傾斜磁場とは反対の極性を有する第３の傾斜磁場と、
前記流速補正傾斜磁場と同じ極性を有する第４の傾斜磁場と、
を有し、
前記第３の傾斜磁場の面積と、前記第４の傾斜磁場の前半部分の面積は、１：１である、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
【請求項１２】
流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場を有する第１のシーケンスを用いて、被検体内の液体を含む領域から磁気共鳴信号を収集し、前記流速補正傾斜磁場を有していない第２のシーケンスを用いて前記領域から磁気共鳴信号を収集する磁気共鳴装置のプログラムであって、
前記第１のシーケンスにより収集された信号と、前記第２のシーケンスにより収集された信号とに基づいて、被検体の生体信号を作成する生体信号作成処理を計算機に実行させるためのプログラム。
【請求項１】
流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場を有する第１のシーケンスを用いて、被検体内の液体を含む領域から磁気共鳴信号を収集し、前記流速補正傾斜磁場を有していない第２のシーケンスを用いて前記領域から磁気共鳴信号を収集する手段と、
前記第１のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号と、前記第２のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号とに基づいて、被検体の生体信号を作成する生体信号作成手段と、
を有する、磁気共鳴装置。
【請求項２】
前記液体は血液であると共に、前記生体信号は心拍信号である、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
【請求項３】
前記生体信号作成手段は、
前記第１のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号の第１の振幅と、前記第２のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号の第２の振幅とを求め、前記第１の振幅と前記第２の振幅との差の時間変化を表す第１の信号に基づいて、前記心拍信号を作成する、請求項２に記載の磁気共鳴装置。
【請求項４】
前記生体信号作成手段は、
前記第１の信号から、高調波成分を除去する、請求項３に記載の磁気共鳴装置。
【請求項５】
前記生体信号作成手段は、
移動平均法を用いて、前記高調波成分を除去する、請求項４に記載の磁気共鳴装置。
【請求項６】
前記液体は血液であると共に、前記生体信号は呼吸信号である、請求項１に記載の磁気共鳴装置。
【請求項７】
前記生体信号作成手段は、
前記第１のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号の第１の振幅と、前記第２のシーケンスにより収集された磁気共鳴信号の第２の振幅とを求め、前記第１の振幅と前記第２の振幅との時間変化を表す第２の信号に基づいて、前記呼吸信号を作成する、請求項６に記載の磁気共鳴装置。
【請求項８】
前記生体信号作成手段は、
前記第２の信号から高調波成分を除去する、請求項７に記載の磁気共鳴装置。
【請求項９】
前記生体信号作成手段は、
移動平均法を用いて、前記高調波成分を除去する、請求項８に記載の磁気共鳴装置。
【請求項１０】
前記第１のシーケンスは、
前記流速補正傾斜磁場と、
前記流速補正傾斜磁場とは反対の極性を有する第１の傾斜磁場と、
前記流速補正傾斜磁場と同じ極性を有する第２の傾斜磁場と、
を有し、
前記流速補正傾斜磁場の面積と、前記第１の傾斜磁場の面積と、前記第２の傾斜磁場の前半部分の面積は、１：２：１である、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
【請求項１１】
前記第２のシーケンスは、
前記流速補正傾斜磁場とは反対の極性を有する第３の傾斜磁場と、
前記流速補正傾斜磁場と同じ極性を有する第４の傾斜磁場と、
を有し、
前記第３の傾斜磁場の面積と、前記第４の傾斜磁場の前半部分の面積は、１：１である、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
【請求項１２】
流速に応じてスピンの位相を変化させるための流速補正傾斜磁場を有する第１のシーケンスを用いて、被検体内の液体を含む領域から磁気共鳴信号を収集し、前記流速補正傾斜磁場を有していない第２のシーケンスを用いて前記領域から磁気共鳴信号を収集する磁気共鳴装置のプログラムであって、
前記第１のシーケンスにより収集された信号と、前記第２のシーケンスにより収集された信号とに基づいて、被検体の生体信号を作成する生体信号作成処理を計算機に実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４８７８０（Ｐ２０１３−４８７８０Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８９９９（Ｐ２０１１−１８８９９９）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【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２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【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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