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磁共振成像装置以及同步测量方法

  • 专利名称
    磁共振成像装置以及同步测量方法
  • 发明者
    后藤智宏, 泷泽将宏, 阿部贵之, 高桥哲彦
  • 公开日
    2012年5月23日
  • 申请日期
    2010年8月2日
  • 优先权日
    2009年8月12日
  • 申请人
    株式会社日立医疗器械
  • 文档编号
    A61B5/055GK102469953SQ20108003531
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种磁共振成像装置,其特征在于,具备摄影控制部,其基于非正交系取样法,以规定的重复时间间隔,使测量空间的部分区域为不同地,重复进行利用了摄影序列的拍摄,该摄影序列是收集与所述部分区域对应的1 个以上的回波信号的摄影序列;以及生物体信号接收部,其接收所述被检测体的周期性的生物体信号, 在所述生物体信号接收部接收到生物体信号后,所述摄影控制部在规定的延迟时间后开始所述摄影序列,并维持所述重复时间间隔来重复所述摄影序列2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,所述生物体信号接收部还具备生物体信号接收时刻存储部,该生物体信号接收时刻存储部在所述摄影控制部执行摄影序列的期间,每当接收到生物体信号时,将该接收时刻存储为生物体信号接收时刻, 所述摄影控制部具备时间差计算部,其每当所述拍摄时,计算该拍摄的开始时刻与从各生物体信号接收时刻起经过所述延迟时间后的延迟时刻之间的时间的最小值作为时间差;以及采用与否决定部,其在所述时间差超过了预先确定的阈值的情况下,将通过该拍摄所采集的回波信号决定为不采用,在从所述采用与否决定部决定为不采用的拍摄的拍摄开始起经过所述重复时间后,再次执行该拍摄3.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,所述生物体信号接收部还具备生物体信号接收时刻存储部,该生物体信号接收时刻存储部在所述摄影控制部执行摄影序列的期间,每当接收到生物体信号时,将该接收时刻存储为生物体信号接收时刻, 所述摄影控制部具备时间差计算部,其每当所述拍摄时,计算该拍摄的开始时刻与从各生物体信号接收时刻起经过所述延迟时间后的延迟时刻之间的时间的最小值作为时间差;以及信号强度补正部,其将随着所述时间差变大而减小的权重系数与通过所述拍摄而采集的回波信号相乘,来获得补正回波信号4.根据权利要求2所述的磁共振成像装置,其特征在于,所述摄影控制部还具备信号强度补正部,该信号强度补正部将随着所述时间差变大而减小的权重系数与通过所述拍摄所采集的回波信号相乘来获得补正回波信号,在从所述采用与否决定部决定为不采用的拍摄的拍摄开始起经过所述重复时间后,再次执行该拍摄5.根据权利要求3所述的磁共振成像装置,其特征在于,所述摄影控制部还具备第二信号强度补正部,该第二信号强度补正部将随着距所述回波信号的测量空间中的原点的距离的变大而増加的第二权重系数与所述补正回波信号进行相乘6.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,所述摄影序列是对具备切层编码倾斜磁场的三维测量空间进行测量的摄影序列, 所述生物体信号接收部具备生物体信号接收时刻存储部,该生物体信号接收时刻存储部在所述摄影控制部执行摄影序列的期间,每当接收到生物体信号时,将该接收时刻存储为生物体信号接收时刻, 所述摄影控制部还具备第二时间差计算部,其每当拍摄时,计算从最新的生物体信号接收时刻起经过所述延迟时间后的时刻与该拍摄的开始时刻之间的时间作为第二时间差;以及振幅控制部,其按照将通过所述第二时间差越小的拍摄所采集的回波信号配置在越接近于切层方向的测量空间的中心部的位置的方式来决定所述切层倾斜磁场脉冲的振幅7.根据权利要求2所述的磁共振成像装置,其特征在于,所述摄影序列是用于对具备切层编码倾斜磁场的三维测量空间进行测量的摄影序列, 所述摄影控制部还具备第二时间差计算部,其每当拍摄时,计算从最新的生物体信号接收时刻起经过所述延迟时间后的时刻与该拍摄的开始时刻之间的时间作为第二时间差;以及振幅控制部,其按照将通过所述第二时间差越小的拍摄所采集的回波信号配置在越接近于切层方向的测量空间的中心部的位置的方式来决定所述切层倾斜磁场脉冲的振幅8.根据权利要求1所述的磁共振成像装置,其特征在于,所述部分区域是具有各自与一个回波信号对应的相互并行的多个轨迹而形成的刀锋, 所述摄影控制部通过1次摄影序列针对与1个刀锋对应的1个以上的回波信号进行测量,使刀锋相对于所述测量空间的规定轴的角度为不同地,重复该摄影序列9.根据权利要求8所述的磁共振成像装置,其特征在于, 所述摄影序列是基于快速自旋回波序列的摄影序列10.一种磁共振成像装置中的同步测量方法,其特征在于,包括摄影步骤,基于非正交系取样法,以规定的重复时间间隔,使测量空间的部分区域为不同地,重复摄影序列,该摄影序列是用于收集与所述部分区域对应的1个以上的回波信号的摄影序列;以及生物体信号接收步骤,其接收所述被检测体的周期性的生物体信号, 在所述摄影步骤中,在接收到所述生物体信号后,在规定的延迟时间后开始所述摄影序列,并维持所述重复时间间隔,重复所述摄影序列
  • 技术领域
    本发明涉及利用核磁共振(以下,简称为“NMR”)现象来获得被检测体的检查部位的断层图像的磁共振成像(以下,简称为“MRI”)技术,特别是涉及同步摄影技术
  • 背景技术
  • 具体实施例方式
    (第一实施方式)以下,对适用本发明的第一实施方式进行说明以下,在说明本发明的实施方式的所有图中,对具有同一功能的部件赋予同一符号,并省略其重复的说明首先,对本实施方式的MRI装置进行说明图1是表示本实施方式的MRI装置10 的一个示例的整体构成的框图如图1所示,本实施方式的MRI装置10利用NMR现象来获取被检测体1的断层图像,其具备静磁场产生系2、倾斜磁场产生系3、定序器4、发送系5、 接收系6、信息处理系7、生物体信号检测部8静磁场产生系2在被检测体1周围的空间沿体轴方向或者与体轴正交的方向产生均勻静磁场,其由配置在被检测体1周围的永久磁铁方式或者以常电导方式或者超电导方式的磁场产生机构来构成倾斜磁场产生系3由卷绕在X、Y、Z的3轴方向上的倾斜磁场线圈31与用于驱动各倾斜磁场线圈的倾斜磁场电源32构成,基于来自后述的定序器4的命令来驱动各线圈的倾斜磁场电源32,由此,将具有X、Y、Z的3轴方向成分的倾斜磁场脉冲施加给被检测体1 例如,在X、Y、Z的任意1方向上施加切层方向倾斜磁场脉冲( ),设定针对被检测体1的切层面,在余下的2个方向,施加相位编码方向倾斜磁场脉冲(Gp)与频率编码方向倾斜磁场脉冲(Gf),由此针对回波信号进行各方向的位置信息的编码发送系5对构成被检测体1的生物体组织的原子的原子核自旋,照射用于使核磁共振产生的高频磁场(RF)脉冲,其具备高频振荡器52、调制器53、高频放大器M、发送侧的高频线圈(发送线圈)51从高频振荡器53输出的高频脉冲在基于来自定序器4的指令的定时,通过调制器53而进行振幅调制,并通过高频放大器M放大后,提供给与被检测体 1接近配置的发送线圈51,对被检测体1照射RF脉冲接收系6检测通过被检测体1的生物体组织的原子核自旋的核磁共振而发出的 NMR信号(回波信号),并具备接收侧的高频线圈(接收线圈)61、放大器62、正交相位检波器63、A/D变换器64关于由发送线圈51照射的RF脉冲而引起的被检测体1响应的回波信号,其通过与被检测体1接近配置的接收线圈61来进行检测,并通过放大器62放大后, 在基于来自定序器4的指令的定时,通过正交相位检波器63而分割为正交的二系统的信号,各自分别通过A/D变换器64变换为数字量后,作为接收信号而发送给信息处理系7定序器4是根据规定的摄影序列,重复进行RF脉冲的照射与倾斜磁场脉冲的施加的控制构件,在信息处理系7的控制下进行动作,将被检测体1的断层图像的数据采集时所需的各种命令分别发送给发送系5、倾斜磁场产生系3、以及接收系6摄影序列是基于测量的目的而预先制作的,作为程序以及数据而存储在信息处理系7内的后述的存储装置72等中信息处理系7进行MRI装置10的整体动作的控制、信号处理、图像重建处理等,具备CPU71、R0M、RAM等的存储装置72 ;光盘、磁盘等的外部存储装置73 ;显示器等的显示装置74 ;鼠标、跟踪球、键盘等的输入装置75在从接收系6输入接收信号时,信息处理系7 进行信号处理,对测量空间进行填充,进而进行图像的重建另外,将重建的被检测体1的断层图像显示于显示装置74中,并将其记录于存储装置72或者外部存储装置73中并且, 信息处理系7根据预先存储在存储装置72等中的摄影序列,对定序器4赋予指令信息处理系7的这些的处理是通过CPU71将预先存储于存储装置72等中的程序下载至存储器中并执行来实现的另外,摄影序列是信息处理系7利用由操作者输入的摄影参数、预先保持的脉冲序列而生成的,被保持在存储装置72等中生物体信号检测部8具备设置在被检测体上的心电传感器、脉搏传感器、呼吸传感器等的设备;以及基于这些的设备所检测得到的生物体信号来生成脉冲波的脉冲波生成部通过脉冲波生成部所生成的脉冲波被发送给信息处理系7信息处理系7与脉冲波同步地,将基于摄影序列的指示输出给定序器4另外,在本发明中,将由心电传感器或者脉搏传感器所获得的脉冲波称为心电波形,将由呼吸传感器获得的脉冲波称为呼吸波形
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  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:磁共振成像装置以及同步测量方法一般来说,在MRI中,通过在相位编码方向上重复进行与频率编码方向平行取样的正交系(Cartesian)取样,来采集k空间(所谓“测量空间”的空间)上的各格子点的回波信号。在正交系取样中,一边变更相位编码量,一边对重复回波信号进行取样。但是,由于被检测体的随机体动或者脉搏等的周期性运动而导致所谓体动伪影在相位编码方向上产生。这是由于在摄影中,在对位置发生变化的对象进行摄影的情况下,回波信号中附加有随机的相位变化,因在相位编码方向的傅里叶变换时不能配置于正确的位置,进而产生伪影的缘故。为了降低周期性运动所引起的体动伪影,存在有下述的同步摄影法,S卩,使得从被检测体所获得的周期性的生物体信号与被称为“摄影序列”的摄影顺序的重复时间(TR)进行同步来执行的同步摄影法。作为主要的同步摄影法,存在有针对呼吸所引起的体动伪影进行抑制的呼吸同步法、对心脏的运动或脉搏所引起的体动伪影进行抑制的心电同步法。但是,同步摄影法由于重复时间(TR)受限于生物体的生理性周期,导致摄影参数的设定自由度降低。例如,获取Tl强调图像的情况下,在1. 5T的MRI装置中,优选将TR设为500msec程度。但是,在心电同步法中,由于需要与被检测体的心周期的间隔进行同步, 而将TR设为900msec Isec的范围。由此,在Tl强调图像的获取时且兼用心电同步法的情况下,不能设定最佳的摄影参数,难以获得正确的对比度。作为与周期性、随机性无关地可降低体动伪影的方法,提出了非正交系 (Non-cartesian)取样法。作为非正交系取样法,例如已知有径向(radial)法(例如,参照非专利文献1)、混合径向法(例如,参照非专利文献2)、螺旋法(例如,参照非专利文献 3)。径向法是一种以测量空间的大致一点(一般来说为“原点”)为旋转中心,一边改变旋转角一边呈放射状取样,以取得重建一张图像时所需的回波信号的技术。由于按照每一旋转角度来完成摄影,所以不易产生伪影。另外,由于呈放射状进行取样,所以,反复对测量空间的中心部进行测量,通过相加效果而不易产生明显伪影。更进一步,即使在产生伪影的情况下,由于没有在特定方向进行取样,伪影在图像内分散,较之于正交系取样法,伪影不明显。另外,混合径向法是径向法与相位编码进行组合的方法,将测量空间分割为取样方向不同的多个刀锋(blade)并取样,在刀锋内进行相位编码。混合径向法是在径向法特性的基础上,具有易适用于通过一次高频磁场的施加来获取多个回波信号的多回波法的序列这样的特征。另外,关于适用于混合径向法的多回波法,例如已知有快速自旋回波(FSE) 法或回波平面(planner)法等。螺旋法是一种以测量空间的大致一点(一般来说为“原点”)为旋转中心,一边改变旋转角及旋转半径,一边呈旋涡状进行取样,来取得一张图像重建时所需的回波信号的技术。螺旋法能够使在填补测量空间时所浪费的时间少,能高效率进行数据采集,由此作为高速摄影法而得到应用。并且,回波信号的读出时所利用的倾斜磁场脉冲波形并不是梯形波,而是正弦波与余弦波的组合,其除对于倾斜磁场系统而言效率高外,还具有在施加倾斜磁场时的噪声少的特征。在先技术文献非专利文献非专利文献 1 :G. H. Glover et. Al. , Projection Reconstruction Techniques for Redution of Motion Effects in MRI, Magnetic Resonance in Medicine 28 275-289(1992)非专禾Ij文献 2 James G. Pipe, Motion Correction With PROPELLER MRI Application to Head Motion and Free-Breathing Cardiac Imaging, Magnetic Resonance in Medicine 42 :963-969(1999)非专利文献3 :C. B. Ahn,High-Speed Spiral-Scan Echo Planar NMR Imaging-I, IEEE Trans. Med. Imag. 1986 vol MI-5 No. 1 :1-7发明概要发明所解决的课题但是,在即使利用非正交系取样法,对周期性运动的影响较大的部位进行摄影的情况下,根据摄影开始定时不同,摄影对象部位的状态较大地变化。由此,在重复相同部位的摄影的情况下,也会出现在每次摄影,图像的成像性发生变化的情形。另外,由于摄影开始定时的不同而运动的大小不同,所以,最终所获得的图像的品质也发生变化。为了规避此,若将非正交系取样法与同步摄影法进行组合,则不能获得最佳的图像的对比度。
本发明是鉴于上述情况而提出的,其目的在于提供一种不管什么摄影对象部位都能以所希望的图像对比度来获得降低了被检测体的体动伪影的高品质且稳定的图像的技术。解决课题的手段本发明使利用非正交取样法的摄影序列与生物体信号仅在开始时刻进行同步并执行之,在摄影序列内的各拍摄(shot)间,维持重复时间(TR)并执行。具体而言,本发明提供一种磁共振成像装置,其特征在于具备摄影机构,其将测量空间分割为多个区域,以预先确定的重复时间间隔,重复进行基于非正交系取样法的拍摄,执行用于从被检测体收集一个以上的所述区域的回波信号的摄影序列;以及生物体信号接收机构,其接收所述被检测体的周期性的生物体信号,其中,所述摄影机构在所述生物体信号接收机构接收到生物体信号后,在规定的延迟时间后开始所述摄影序列,维持所述重复时间间隔并执行摄影序列。另外,提供一种磁共振成像装置中的同步测量方法,其特征在于包括摄影步骤, 基于非正交系取样法,以规定的重复时间间隔,使测量空间的部分区域为不同地,重复摄影序列,该摄影序列是收集与所述部分区域对应的1个以上的回波信号的摄影序列;以及生物体信号接收步骤,其接收所述被检测体的周期性的生物体信号,其中,在所述摄影步骤中,在接收到所述生物体信号后,在规定的延迟时间后开始所述摄影序列,并维持所述重复时间间隔,重复进行所述摄影序列。发明效果根据本发明,不管是什么摄影对象部位,都能以所希望的图像对比度来获取降低了被检测体的体动伪影的高品质且稳定的图像。图1是表示第一实施方式的MRI装置的整体构成的框图。图2是用于说明正交系FSEO^ast Spin Echo 快速自旋回波)序列的脉冲序列的说明图。图3是用于说明将通过正交系FSE序列所采集的回波信号群配置于测量空间中的样子的说明图。图4是用于说明混合径向FSE序列的脉冲序列的说明图。图5是表示将通过混合径向FSE序列所采集的回波信号群配置于测量空间中的样子的图,(a)是用于说明1刀锋的说明图,(b)是用于说明测量空间整体的说明图。图6是用于说明同步摄影法的图,(a)是用于说明心电同步的序列示例的说明图, (b)是用于说明将所采集的回波信号配置于测量空间中的样子的说明图。图7是用于说明第一实施方式的同步摄影法的概要的说明图。图8是第一实施方式的摄影处理的流程图。图9是第二实施方式的摄影处理的流程图。图10是第三实施方式的摄影处理的流程图。图11是用于说明第三实施方式的权重系数的计算法的图,(a)是表示基于时间差的权重系数计算函数示例的说明图,(b)是表示1刀锋内的回波信号的位置的说明图,(c) 是表示基于测量空间内的位置的权重系数计算函数示例的说明图。图12是第四实施方式的摄影处理的流程图。图13是用于说明第四实施方式的切层(slice)值决定函数的示例的说明图。图14是第四实施方式的振幅决定处理的流程图。

另外,在图1中,发送线圈51与接收线圈61、倾斜磁场线圈9设置在被检测体1的周围的空间所配置的静磁场产生系2的静磁场空间内。另外,在此,例示了发送线圈51与接收线圈61分开进行设置的情况,但本发明并不限于此。例如,能够以1个高频线圈而兼具两功能的构成。具有以上构成的MRI装置10通过将摄影对象自旋核素的密度的空间分布、激励状态的缓和现象的空间分布而进行图像化,以人体头部、腹部、四肢等的形态或者功能为2维或者三维地进行摄影。另外,当前临床中所普及的摄影对象自旋核素是被检测体的主要构成物质的质子。其次,对MRI装置10获取的图像的对比度进行说明。从接收系6发送给信息处理系7的接收信号的信号强度I通过以下的式(1)表示。[数1]


抑制由被检测体的随机体动以及周期性的运动所引起的两体动伪影并获得具有所希望的图像对比度的图像。为此,仅使得利用了非正交系取样法的摄影序列的开始时刻与生物体信号进行同步并执行,维持摄影序列内的各拍摄间的执行间隔即重复时间(TR)。并且,对延迟时刻与各拍摄的开始时刻之间的时间差进行计算,时间差在规定以上的拍摄在TR时间后再次被执行。



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