核磁共振成像裝置的製作方法
2023-06-16 22:01:21 2
專利名稱：核磁共振成像裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及醫用核磁共振成像裝置以及核磁共振成像方法，特別涉及不使用心電同步裝置自身而實質上根據心電同步觸發掃描執行非造影MRA(MRAngiography)的核磁共振成像裝置。
背景技術：
核磁共振(MR)成像，是用其拉莫爾(ラ—モァ)頻率的高頻信號磁激勵在靜磁場中放置的受檢體的原子核旋轉，使用伴隨該激勵發生的MR信號再構成圖像的攝影法。實施該攝影法的核磁共振成像裝置現在已經是必備的醫用設施。
在根據該核磁共振成像的醫用圖像診斷中，描出受檢體的血管圖像的MRA正在成為重要的攝影方法之一。該MRA，作為其一的分類法，根據是否對受檢體投放造影劑而分為造影MRA和非造影MRA。
造影MRA是對受檢體投放造影劑實施MR掃描的攝影法，但是因為為了投放造影劑而必須進行侵入受檢體的處置，所以患者的精神和體力的負擔大。另外檢查費用也高。再有，由於患者的體質等，也有不能投放造影劑的情況。因此，臨床上希望非造影MRA。
該非造影MRA之一有反映血液中的水成分的非造影MRA法。作為歸入這一類別的方法，有如在特開平11-338409號公報中可見，利用血液的T2緩和時間的模糊(blurring)效果描出流速比較快的肺血管的SPEED(Swap phaseencode data)方法，和如在特開平11-047115號公報中可見，使用ECG同步法在血流速度比較穩定的時間定時(時相)掃描從心臟泵出的血液的FBI(FreshBlood Imaging)方法。
SPEED方法和FBI方法，因為基於FSE(Fast SE)方法進行，所以如果在回波相互之間發生的受檢體的運動對數據收集的影響有大的變動的話，則在再構成的圖像上容易發生重影，圖像質量惡化。因此，在血流速度穩定的時間定時進行掃描十分重要。特別在描出動脈的場合，必須在血液的流速比較緩的時間定時(心周期中的擴張期)進行掃描。因此，ECG同步方法的並用是不可缺的。
但是如在上述特開平11-338409號公報和特開平11-047115號公報中所見，在必需ECG同步方法的非造影MRA的場合，因為需要把心電同步裝置的信號檢測用的多個電極粘貼在受檢體上，所以指出了伴隨該電極設置未解決的問題。即，對於進行核磁共振成像準備的操作者來說向受檢體進行粘貼的作業成為相應數量的負擔，即使對於作為受檢體的患者來說，也增加了對粘貼電極的精神上的負擔和物理上的負擔。再有，有時在該電極所檢測的ECG信號中重疊了掃描用的傾斜磁場的信號，有可能成為檢測出來的ECG信號的波形紊亂的原因。如果ECG波形的紊亂變大，則有時難於檢測出R波。因此，除有時再構成的圖像的圖像質量降低外，還有由於設置或掃描的返工等而使核磁共振成像的掃描時間比所需要的時間長，患者的通過量減少的情況。
發明內容
本發明就是鑑於從上述現有技術的非造影MRA具有的ECG同步方法派生出來的未解決的問題而提出的，其目的是提供能夠減輕伴隨使用ECG同步方法對受檢體的負擔、防止圖像質量降低、進而防止患者通過量降低的非造影MRA用的核磁共振成像裝置。
為實現上述目的，作為本發明的一個形態的核磁共振成像裝置是在受檢體的希望的心時間定時從該受檢體的攝影區域開始收集基於核磁共振現象的數據的裝置，其特徵在於具有心時間定時推斷設備，其用於監視基於該受檢體的所述核磁共振現象的特定信息來推定所述希望的心時間定時；和掃描設備，其在通過所述心時間定時推斷設備推定出所述希望的心時間定時時，開始執行向所述攝影區域的成像用掃描而收集所述數據。
優選的是具備預先測定所述受檢體的心周期的各心時間定時中的所述特定信息的量的變化信息的測定設備；從通過該測定設備測定的變化信息推定所述心周期的擴張期的時期的收縮期擴張期推定設備，其中所述心時間定時推斷設備構成為使所述監視的特定信息反映到所述變化信息以及所述推定的擴張期的時期中，推定該擴張期中的所述希望的心時間定時。
更優選的是，所述特定信息是基於所述攝影區域的旋轉的所述核磁共振現象的相移量。
本發明提供能夠減輕伴隨使用ECG同步方法對受檢體的負擔、防止圖像質量降低、進而防止患者通過量降低的非造影MRA用的核磁共振成像裝置。
圖1是表示涉及本發明的一個實施例的核磁共振成像裝置的概略結構的框圖。
圖2是說明在實施例中採用的測定掃描、準備用掃描和成像掃描的時間序列順序的圖。
圖3是表示通過主計算機執行的用於掃描的處理的概略流程圖。
圖4是說明心室內的血流速度和監視器掃描以及數據收集的關係的圖。
具體實施例方式
以下參考圖1～圖4說明本發明涉及的核磁共振成像裝置以及核磁共振成像方法的一個實施例。
圖1表示涉及該實施例的MRI(核磁共振成像)裝置的概略結構。
該MRI裝置具有放置受檢體的躺臥部、發生靜磁場的靜磁場發生部、用於給靜磁場附加位置信息的傾斜磁場發生部、收發高頻信號的收發部、擔負系統整體控制以及再構成圖像的控制運算部。
靜磁場發生部具有例如超導方式的磁鐵1、向該磁鐵1供給電流的靜磁場電源2，使在滑動插入受檢體P的圓筒狀的開口部(診斷用空間)的軸方向(Z軸方向)發生靜磁場H0。此外，在該磁鐵部上設置墊片線圈14。在該墊片線圈14上，在後述的主計算機的控制下，由墊片線圈電源15供給用於使靜磁場均勻的電流。躺臥部可以把載放受檢體P的平板以可退出方式插入磁鐵1的開口部。
傾斜磁場發生部具有安裝在磁鐵1上的傾斜磁場線圈單元3。該傾斜磁場線圈單元3具有用於發生相互正交的X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向的傾斜磁場的3組(種類)的x、y、z線圈3x～3z。傾斜磁場部另外還具有向x、y、z線圈3x～3z供給電流的傾斜磁場電源4。該傾斜磁場電源4基於後述的定序器5的控制，向x、y、z線圈3x～3z供給用於發生傾斜磁場的脈衝電流。
通過控制從傾斜磁場電源4供給x、y、z線圈3x～3z的脈衝電流，可以合成作為物理軸的3軸(X軸，Y軸，Z軸)方向的傾斜磁場，可以任意設定、變更由互相正交的切片方向傾斜磁場GS、相位編碼方向傾斜磁場GE、以及讀出方向(頻率編碼方向)傾斜磁場GR組成的邏輯軸方向。切片方向、相位編碼方向、以及讀出方向的各傾斜磁場重疊在靜磁場H0上。
收發部具有在磁鐵1內的攝影空間中設置在受檢體P的附近的RF線圈7和與該RF線圈7連接的發送器8T和接收器8R。該發送器8T和接收器8R基於後述的定序器5的控制而動作。通過該動作，發送器8T把用於激勵核磁共振(NMR)的拉莫爾頻率的RF電流脈衝供給RF線圈7。接收器8R取入所接收的MR信號(高頻信號)，在對其施行前置放大、中間頻率變換、相位檢波、低頻放大、濾波等各種信號處理後，進行A/D變換，生成MR信號的數字數據(原數據)。
再有，控制運算部具有定序器(也稱為順序控制器)5、主計算機6、運算單元10、存儲單元11、顯示器12、輸入器13，以及聲音發生器16。其內，主計算機6具有通過存儲的軟體步驟(未圖示)，在向定序器5指示脈衝序列信息的同時，統管裝置整體動作的功能。
定序器5具有CPU以及及存儲器，存儲從主計算機發送來的脈衝序列信息，按照這一信息控制傾斜磁場電源4、發送器8T、接收器8R的動作，同時一旦輸入了接收器8R輸出的MR信號的數字數據，就將其轉發到運算單元10。這裡，所謂脈衝序列信息是用於按照一系列的脈衝序列使傾斜磁場電源4、發送器8T、接收器8R動作所需要的全部信息，例如包含與向x、y、z線圈3x～3z施加的脈衝電流的強度、施加時間、施加定時等有關的信息。
作為該脈衝序列，是2維(2D)掃描或者3維(3D)掃描的序列，另外，作為該脈衝序列的形態，可以採用FE(梯度回波)方法、FFE(高速FE)方法、SE(旋轉回波)方法、FSE(高速SE)方法、FASE(Fast Asymmetric SE)方法、EPI(Echo Planar Imaging)方法等各種形態，進而還可以採用以分段方法實施基於這些方法的脈衝序列的形態。
另外，運算單元10，通過定序器5輸入由接收器8R輸出的數字數據(也稱為原數據或者原始數據)，在由其內部存儲器形成的2維或者3維的k空間(也稱為富立葉空間或者頻率空間)中配置該數字數據，對該數據按組施行2維或者3維的富立葉變換，再構成為實空間的圖像數據。另外運算單元根據需要能夠執行關於圖像的數據的合成處理或者差分運算處理。在該合成處理中，包含對每一像素的加法處理、最大值投影(MIP)處理等。另外，作為上述合成處理的另外的例子，也可以在富立葉空間進行多個幀的軸的匹配，將原數據原封不動地合成為一幀的原數據。此外，在加法處理中包含單純加法處理、加法平均處理、加權加法處理等。
存儲單元11，不僅可以保存再構成的圖像數據，而且可以保存執行了上述的合成處理或者差分處理的圖像數據。顯示器12例如用於顯示再構成圖像。另外通過輸入器13可以向主計算機6輸入做手術的人希望的參數信息、掃描條件、脈衝序列、於圖像合成或者差分運算相關的信息等。
聲音發生器16在有來自主計算機6的指令時，可以作為聲音發出開始停止呼吸和結束停止呼吸的消息。
在本實施例中，不採用實際使用ECG(心電圖)測量裝置從受檢體獲得ECG信號這樣的結構，但是模擬地進行基於心電同步的成像掃描。因此，需要獲得成為能夠推定受檢體的心時間定時的指標的信號或者信息。作為這樣的信號或者信息，在本發明的場合，使用流過心室內的血流速度的變化(亦即血流的旋轉相移量的變化)、從心臟(心室)得到的MR信號值的變化、心室的大小的變化等。在以下的說明中，作為用於推定受檢體的心時間定時的指標，使用流過心室內的血流速度的變化。亦即，在本實施例中，使用表示該血流速度的周期的變化的數據，可以模擬地執行通過心電同步方法進行的成像。
該主計算機6在成像時如圖2所示按順序進行測定掃描、準備掃描以及成像掃描。在成像掃描中包含監視掃描。
測定掃描，是用於預先測定與成為受檢體的心時間定時指標的心室內的血流速度的關係、判斷心周期的擴張期的時期的掃描。在本實施例中，使用相位對比度(PC)方法沿心室長軸進行血流速度的編碼，連續測定在這樣的長軸上的希望的ROI位置的血流速度的變化，獲得表示其血流速度沿心時間定時(亦即心周期的各定時)的變化的數據。根據通過這一掃描得到的血流速度的變化數據，判別成為心周期的收縮期和擴張期的是何種流速值的時期。其結果是，作為擴張期的時期離開一定的基準位置(例如表示變化數據的波形反覆的峰值)的時間而確定。
此外，這一測定掃描，不必須總在成像時執行，而也可以在成像前進行測定。但是，在本實施例中，因為是根據這樣的血流速度的變化來推定心時間定時的變化，因此從儘量正確推定實際的受檢體的心時間定時的觀點出發，希望儘可能就在實際成像時之前立即實施。
準備用掃描，是在包含血流速度的周期變化中的擴張期而指定的多個時間定時進行的血流描出確認用的掃描。亦即，在這樣的多個時間定時進行2維掃描，再構成多張2維圖像並在顯示器12上顯示。在該準備用掃描中，也包含通過用於檢測出作為開始該掃描的定時的時間定時的PC方法而測定血流的掃描。
用2維掃描實現這一準備掃描的理由是這一掃描僅用於確認血流的描出程度。因此，用2維進行可以縮短掃描時間。另外，理想的是在該準備用掃描中使用的脈衝序列的種類和在成像掃描中使用的相同。這是因為可以在更接近實際的成像的狀態下觀察血流的描出程度。進而，理想的是該準備用掃描最好對和在後述的成像掃描中進行攝影的部位相同的部位或者包含同一希望區域的部位執行。
把在準備用掃描中得到的多張圖像顯示在顯示器12上，作為一例，供手術者觀看確認。因此，手術者從輸入器13指定對比度最佳地描出觀察對象的血流的圖像。由此，因為這樣的指定信息被供給主計算機6，因此，主計算機6可以識別出指定的圖像是用血流速度的變化數據中的哪個值(亦即哪一個心時間定時)收集的。即，主計算機6通過這樣的準備用掃描，作為血流速度的設定值可以保持心周期中的擴張期中的特定的時間定時。
這樣設定的血流速度的設定值的作用，在ECG波形中相當於來自作為基本波的例如R波的特定的延遲時間的量。因此，通過給定該設定值，可以在擴張期中在一定的心時間定時(亦即數據收集定時)開始成像掃描。
此外，該準備用掃描並不是必須的，不執行該準備掃描時，手術者也可以從輸入器13，根據經驗值或者從過去的診斷推定希望的值即希望的血流速度值。另外，也可以每次選擇進行這樣的指定和準備用掃描中的任何一個。
完成這樣的準備後，可以執行成像掃描。為了通過成像掃描進行數據收集(主掃描)，需要檢測上述擴張期中希望的一定的心時間定時(血流速度的設定值)。為了檢測這點，在收集數據前開始監視掃描。通過在每一一定時間(例如100毫秒)，例如沿心室長軸使有相位對比(PC)方法得到的脈衝序列進行速度編碼，來執行該監視掃描。由此，可以求得每一定時間心室內的希望的ROI部分的血流速度的值。把該速度值與預先存儲的速度的設定值(亦即上述那樣設定的數據收集定時)進行比較。通過這一比較，在判斷出兩者一致或者被視為一致的場合，開始數據收集。使用3維的脈衝序列進行該數據收集。
下面說明涉及本實施例的全體的作用及其效果。
如圖2所示，在成像掃描前，執行測定掃描及準備用掃描。
因此，主計算機6順序進行圖3所示的概要處理，執行測定掃描、準備用掃描、以及成像掃描。
主計算機6最初根據來自輸入器13的輸入信息，判斷手術者是否指示了執行測定掃描(步驟S1)。在有這樣的指令的場合，把規定的脈衝序列信息供給定序器5，執行對受檢體的心室的上述測定掃描(步驟S2)。由此，通過血流旋轉的相移量的檢測，例如如圖4(a)那樣得到心室的希望位置的血流速度的變化數據。
接著，主計算機6針對求得的血流速度的變化曲線，推定一個心周期以及大體的收縮期和擴張期(步驟S3)。在這一推定時，參照從血流速度數據所表示的流向和心律數逆算出的RR間隔。由此，主計算機6設定並存儲血流速度的變化數據中的基準時間定時(在這裡是波形為峰值的定時)和擴張期的時間定時(步驟S4)。
接著，主計算機6根據來自輸入器13的輸入信息，判斷手術者是否指示了執行準備用掃描(步驟S5)。在該判斷是YES的場合，輸入多次準備用掃描開始的血流速度值等執行準備用掃描所必要的掃描條件(步驟S6)。此時，可以要求手術者指定為準備用掃描的執行定時也包含在擴張期中。
此後，在這樣的掃描條件下，由主計算機6指示定序器5對心室執行準備用掃描(步驟S7)。伴隨該準備用掃描，為了了解指定的血流速度值的到來，和上述同樣，通過PC方法檢測心室內的血流速度。在每次該檢測結果表示指定的血流速度值時執行準備用掃描。
然後，通過大於等於一次的準備用掃描，在顯示器12上顯示一張或一張以上的心室內的血管描出確認用的2維圖像(步驟S8)。
接著，主計算機6等待通過輸入器13給出的將顯示的圖像中的哪一個圖像指定為希望的圖像的操作信息(步驟S9)。因此，手術者通常從顯示的一張或一張以上的圖像中指定血流對比度最好的圖像作為希望圖像。
由手術者指定希望的圖像後，主計算機6確定指示了收集該圖像時的血流速度值並存儲(步驟S10)。
此外，在步驟S5的判斷是NO、亦即決定不執行準備用掃描時，從手術者接受希望的血流速度值的輸入(步驟S11，S12)。
接著，主計算機6根據手術者通過輸入器13輸入的操作信息，一邊判斷是否執行成像掃描一邊待機(步驟S13)。在執行成像掃描的場合，最初，開始以一定間隔執行的監視掃描(步驟S14)。如前所述，通過使用PC方法求出血流旋轉的相移量，並把該相移量換算成血流速度值，來執行該監視掃描。
主計算機6判定通過監視掃描檢測出來的心室的血流速度是否為在步驟S10或者步驟S11設定或者指定的、擴張期中的血流速度值或者是否可視為該值的接近值(步驟S15)。在該判定為NO時，再次執行監視掃描。這樣，在得到通過準備用掃描而設定的血流速度值或者手術者指定的血流速度值以前，如圖4(b)所示，重複進行監視掃描。
在這樣重複執行監視掃描的期間，在判斷出血流速度值成為設定值或其接近值後，主計算機6開始在定序器5中收集數據(主掃描)(步驟S16)。其結果，如圖4(c)所示，例如開始基於3維FASE方法的脈衝序列，從心室收集MR信號。根據該MR信號，再構成心臟、腹部、下肢等各種部位的MR圖像。
如上所述，根據本實施例，可以解決從現有技術的非造影MRA具有的ECG同步法派生的未解決的問題。亦即，不實際使用ECG測定裝置，亦即不在受檢體上安裝ECG傳感器，把從核磁共振信號得到的血流旋轉相移量亦即血流速度作為ECG信息的代替信號使用。由此，可以從這樣的代替信號模擬地確實推定擴張期的心時間定時。因此，減輕了伴隨安裝ECG傳感器對受檢體的麻煩或者負擔。另外，可以提供能夠防止由安裝ECG傳感器引起的圖像質量降低，進而防止患者通過量降低的非造影MRA用核磁共振成像裝置。
此外，本發明不限於上述實施例，在不脫離權利要求所記載的要義的範圍內，可以實施進一步適宜的變形。例如，作為成為能夠推定受檢體的心時間定時的指標的信號或者信息，代替心室內流動的血流速度的變化(即血流的旋轉相移量的變化)，可以使用從心臟(心室)得到的MR信號值的變化或者心室的大小的變化等。這樣的信號值通過收縮期以及擴張期而周期地變化，或者心室的大小也同樣。因此，通過從該周期的變化信息推定擴張期，而且，和上述同樣地設定擴張期的希望的時間定時，可以用這些MR信號值的變化或者心室的大小的變化的信息代替ECG信號。
權利要求
1.一種核磁共振成像裝置，在受檢體的希望的心時間定時下開始從該受檢體的攝影區域收集基於核磁共振現象的數據，其特徵在於具有心時間定時推斷設備，其用於監視該受檢體的基於所述核磁共振現象的特定信息，推定所述希望的心時間定時；成像用掃描設備，其在通過所述心時間定時推斷設備推定出所述希望的心時間定時時，開始執行時所述攝影區域的成像用掃描而收集所述數據。
2.權利要求1所述的核磁共振成像裝置，其特徵在於還具有預先測定所述受檢體的心周期的各心時間定時中的所述特定信息的量的變化信息的測定設備；從通過該測定設備測定的變化信息，推定所述心周期的擴張期的時期的收縮期擴張期推斷設備，其中所述心時間定時推斷設備使所述監視的特定信息反映到所述變化信息以及所述推定的擴張期的時期中，而推定該擴張期中的所述希望的心時間定時。
3.權利要求2所述的核磁共振成像裝置，其特徵在於還具有分別根據所述特定信息的不同的量，執行時所述攝影區域的準備用掃描，進行所述數據的收集的準備用掃描設備；根據通過該準備用掃描設備收集的數據，生成多個準備用圖像的準備用圖像生成設備；和使用所述多個準備用圖像決定所述特定信息的最適合量，把具有該最適合量的特定信息作為與所述擴張期中的所述希望的心時間定時相當的信息提供給所述心時間定時決定設備的設備。
4.權利要求3所述的核磁共振成像裝置，其特徵在於，所述準備用掃描是掃描所述攝影區域的2維區域的2維掃描，所述成像用掃描是掃描所述攝影區域的2維區域的3維掃描。
5.權利要求1～4中任何一項所述的核磁共振成像裝置，其特徵在於，所述特定信息是所述攝影區域的旋轉的基於所述核磁共振現象的相移量、基於所述核磁共振現象的信號的強度、以及在所述攝影區域中觀察的部位的大小中的任何一個。
全文摘要
本發明提供能夠減輕使用ECG同步法所伴隨的對受檢體的負擔、防止圖像質量降低、進而防止患者通過量降低的非造影MRA用的核磁共振成像裝置。該核磁共振成像裝置在受檢體的希望的心時間定時，從該受檢體的攝影區域開始收集基於核磁共振現象的數據。該裝置具有心時間定時推斷設備，其用於監視該受檢體的基於所述核磁共振現象的特定信息，推定所述希望的心時間定時；和成像用掃描設備，其在通過所述心時間定時推斷設備推定出所述希望的心時間定時時，開始執行對所述攝影區域的成像用掃描而收集所述數據。
文檔編號A61B5/055GK1692882SQ200510079250
公開日2005年11月9日 申請日期2005年3月25日 優先權日2004年3月26日
發明者高井博司, 葛西由守 申請人:株式會社東芝, 東芝醫療系統株式會社