JP5450000B2

JP5450000B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP5450000B2
Application number: JP2009269695A
Authority: JP
Inventors: 実保長沢; 善洋尾田; ショパンアントワン; 壮久保田
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: US8742758B2; CN102138791A; US20110128001A1; CN102138791B; JP2011110232A

Description

本発明は、複数のコイルエレメントの中から被検体の磁気共鳴信号を受信するために使用されるコイルエレメントを選択する磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴信号を受信するためのコイルとして、フェーズドアレイコイル（Phased Array
Coil）が知られている。フェーズドアレイコイルを用いて被検体を撮影する場合、オペレータは、フェーズドアレイコイルの中から、被検体の撮影部位に応じたコイルエレメントの組合せを選択する必要がある。オペレータがコイルエレメントの組合せを選択する技術として、例えば、特許文献１の技術が知られている。

特開2006-1750588号公報

しかし、特許文献１の方法では、事前に低分解能の画像を取得するためのスキャンを行い、オペレータが、その低分解能の画像を参考にしてコイルエレメントの組合せを選択している。したがって、コイルエレメントの組合せを選択するまでの作業が煩雑になるという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑み、コイルエレメントの組合せを容易に選択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ことを目的とする。

上記の問題を解決する本発明の磁気共鳴イメージング装置は、
被検体の磁気共鳴信号を受信するためのコイルエレメントを複数有し、前記複数のコイルエレメントの中から、被検体の磁気共鳴信号を受信するために使用されるコイルエレメントの組合せを選択する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記磁気共鳴イメージング装置は、前記複数のコイルエレメントの中から選択可能なコイルエレメントの組合せを複数用意しており、
前記コイルエレメントの組合せの各々の感度領域を記憶する感度領域記憶手段と、
スキャン領域を設定する設定手段と、
前記スキャン領域と前記感度領域とのオーバーラップ領域が前記スキャン領域に占める割合を表すスキャンボリューム率と、前記オーバーラップ領域が前記感度領域に占める割合を表す感度ボリューム率とを算出する算出手段と、
前記スキャンボリューム率と前記感度ボリューム率とに基づいて、複数のコイルエレメントの組合せの中から、前記被検体の磁気共鳴信号を受信するために使用するコイルエレメントの組合せを選択する選択手段と、
を有する。

本発明では、前記スキャンボリューム率と前記感度ボリューム率とに基づいて、複数のコイルエレメントの組合せの中から、前記被検体の磁気共鳴信号を受信するために使用するコイルエレメントの組合せを選択している。したがって、最適なコイルエレメントの組合せを容易に選択することができる。

本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置である。コイル装置４１の側面図である。コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎを示す説明図である。コイルエレメントの組合せSet１およびSet２の感度領域の説明図である。コイルエレメントの組合せSet３およびSet４の感度領域の説明図である。コイルエレメントの組合せSet５およびSet６の感度領域の説明図である。コイルエレメントの組合せSet７およびSet８の感度領域の説明図である。コイルエレメントの組合せSet９およびSetｎの感度領域の説明図である。被検体を撮影するときのＭＲＩ装置１の処理フローを示す図である。被検体１３がクレードル４に寝かされた様子を示す図である。被検体１３がボア２１に搬送された様子を示す図である。コイルエレメントの組合せSet１およびSet２の感度領域ＣＲ１およびＣＲ２とスキャン領域１００とのオーバーラップ領域ＶＲ１およびＶＲ２を示す図である。コイルエレメントの組合せSet３およびSet４の感度領域ＣＲ３およびＣＲ４とスキャン領域１００とのオーバーラップ領域ＶＲ３およびＶＲ４を示す図である。コイルエレメントの組合せSet５およびSet６の感度領域ＣＲ５およびＣＲ６とスキャン領域１００とのオーバーラップ領域ＶＲ５およびＶＲ６を示す図である。コイルエレメントの組合せSet７およびSet８の感度領域ＣＲ７およびＣＲ８とスキャン領域１００とのオーバーラップ領域ＶＲ７およびＶＲ８を示す図である。コイルエレメントの組合せSet９およびSetｎの感度領域ＣＲ９およびＣＲｎとスキャン領域１００とのオーバーラップ領域ＶＲ９およびＶＲｎを示す図である。オーバーラップ領域ＶＲ１〜ＶＲｎの体積Ｖoverを示す表である。スキャンボリューム率Ｃscanおよび感度ボリューム率Ｃsenseの値の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されることはない。

図１は、本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置である。
磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置と呼ぶ）１は、磁場発生装置２、テーブル３、クレードル４、コイル装置４１などを有している。

磁場発生装置２は、被検体１３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Ｂ0を形成し、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。

テーブル３には、被検体１３が載置されるクレードル４が備えられている。クレードル４がボア２１内に移動することによって、被検体１３がボア２１内に搬送される。

コイル装置４１は、クレードル４に対して予め決められた位置に設置される。
図２は、コイル装置４１の側面図である。
コイル装置４１は、被検体１３の磁気共鳴信号を受信するための複数のコイルエレメント４ａ〜４ｈを有している。図２では、説明の便宜上、８個のコイルエレメントが示されているが、コイルエレメントの数は、８個に限られず、必要に応じて、変更してもよい。また、図２では、説明の便宜上、コイルエレメント４ａ〜４ｈは、２列に並ぶように配置された状態で示されているが、コイルエレメントは、任意の位置に配置可能である。

ＭＲＩ装置１は、更に、シーケンサ５、送信器６、勾配磁場電源７、受信器８、データベース９、中央処理装置１０、入力装置１１、および表示装置１２を有している。

シーケンサ５は、中央処理装置１０の制御を受けて、ＲＦパルスの情報（中心周波数、バンド幅など）を送信器６に送り、勾配磁場の情報（勾配磁場の強度など）を勾配磁場電源７に送る。

送信器６は、シーケンサ５から送られた情報に基づいて、送信コイル２４を駆動する。

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。

受信器８は、コイル装置４１で受信された磁気共鳴信号を信号処理し、中央処理装置１０に伝送する。

データベース９は、クレードル４と後述する感度領域（図４〜図８参照）を記憶する。

中央処理装置１０は、受信器８から受け取った信号に基づいて画像を再構成するなど、ＭＲＩ装置１の各種の動作を実現するように、ＭＲＩ装置１の各部の動作を総括する。また、中央処理装置１０は、データベース９に記憶されている感度領域に基づいて、複数のコイルエレメント４ａ〜４ｈの中から、被検体１３の磁気共鳴信号を受信するときのコイルエレメントを選択する。中央処理装置１０は、例えばコンピュータ（computer）によって構成される。尚、中央処理装置１０は、本発明における設定手段、算出手段、および選択手段の一例であり、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。

入力装置１１は、操作者１４の操作に応じて、種々の命令を中央処理装置１０に入力する。表示装置１２は種々の情報を表示する。

ＭＲＩ装置１は、上記のように構成されている。
次に、コイル装置４１の複数のコイルエレメント４ａ〜４ｈについて説明する。本実施形態では、被検体１３の磁気共鳴信号を受信する場合、８個のコイルエレメント４ａ〜４ｈの中から、被検体１３の磁気共鳴信号を受信するのに適したコイルエレメントの組合せが選択される。本実施形態では、ｎ通りのコイルエレメントの組合せSet１〜Setｎが選択可能である。

図３は、コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎを示す説明図である。
図３は、コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎのうちの一部のコイルエレメントの組合せについて、具体的に示している。例えば、コイルエレメントの組合せSet１は２個のコイルエレメント４ａおよび４ｂから構成されている。尚、図３に示されているコイルエレメントの組合せは、二つ以上のコイルエレメントから構成されているが、本発明において、コイルエレメントの組合せとは、一つのコイルエレメントから構成されている場合も含む概念である。したがって、コイルエレメントの組合せは、例えば、コイルエレメント４ａのみから構成されていてもよい。

次に、コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎの感度領域について説明する。
図４〜図８は、コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎの感度領域の説明図である。
図４〜図８は、コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎのうちの一部のコイルエレメントの組合せの感度領域について、具体的に示している。例えば、図４（ａ）には、コイルエレメントの組合せSet１の感度領域ＣＲ１が示されている。感度領域ＣＲ１は、コイルエレメントの組合せSet１が高品質なＭＲ画像を得るのに十分な感度を有していると考えられる領域である。感度領域ＣＲ１の広さは、コイルエレメントの組合せSet１の感度特性を事前に調べておき、この感度特性に基づいて決定される。データベース９には、感度領域ＣＲ１の情報（感度領域ＣＲ１の位置情報、感度領域ＣＲ１の体積など）が記憶されている。

上記の説明では、コイルエレメントの組合せSet１の感度領域ＣＲ１について説明されているが、他のコイルエレメントの組合せSet２〜Setｎの感度領域ＣＲ２〜ＣＲｎについても同様である。

コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎの感度領域ＣＲ１〜ＣＲｎは、上記のように規定されている。

次に、被検体１３を撮影するときのフローについて説明する。
図９は、被検体１３を撮影するときのＭＲＩ装置１の処理フローを示す図である。尚、図９の説明に当たっては、必要に応じて、図１０〜図１８を参照しながら説明する。

ステップＳ１では、オペレータ１４は、被検体１３をクレードル４に寝かせる。
図１０は、被検体１３がクレードル４に寝かされた様子を示す図である。
図１０では、クレードル４は、ボアから一番離れた位置（以下、「基準位置」と呼ぶ）に存在している。
被検体１３をクレードル４に寝かせた後、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、被検体１３を更にボア２１内に搬送する。
図１１は、被検体１３がボア２１に搬送された様子を示す図である。
図１１の上段は、クレードル４を側面から見た図であり、下段は、クレードル４を上面から見た図である。
被検体１３をボア２１に搬送した後、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、オペレータ１４は、スライス位置およびスライス厚などを設定することにより、被検体１３に対してスキャンが行われるスキャン領域１００が設定される。スキャン領域１００を設定した後、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ｎ通りのコイルエレメントの組合せSet１〜Setｎ（図３参照）の中から、磁気共鳴信号を受信するために使用されるコイルエレメントの組合せを選択する。以下に、ステップＳ４において、どのようにしてコイルエレメントの組合せを選択しているかについて説明する。

先ず、サブステップＳ４１において、中央処理装置１０は、コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎの各感度領域ＣＲ１〜ＣＲｎと、スキャン領域１００とのオーバーラップする部分（以下、「オーバーラップ領域」と呼ぶ）の体積を算出する。

図１２〜図１６は、コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎの各感度領域ＣＲ１〜ＣＲｎとスキャン領域１００とのオーバーラップ領域ＶＲ１〜ＶＲｎを示す図である。図１２〜図１６では、オーバーラップ領域ＶＲ１〜ＶＲｎのうちの一部のオーバーラップ領域（斜線で示されている）について、具体的に示されている。例えば、図１２（ａ）には、オーバーラップ領域ＶＲ１が示されている。

図１７は、オーバーラップ領域ＶＲ１〜ＶＲｎの体積Ｖoverを示す表である。
図１７では、説明の便宜上、オーバーラップ領域ＶＲ１〜ＶＲｎの体積Ｖoverを、ｖ１〜ｖｎの文字で示してある。尚、図１３（ｂ）に示すように、感度領域ＣＲ４とスキャン領域１００の場合、オーバーラップ領域は存在しないので、オーバーラップ領域の体積Ｖover＝０となる。

オーバーラップ領域の体積を求めた後、サブステップＳ４２に進む。
サブステップＳ４２では、サブステップＳ４１で算出したオーバーラップ領域ＶＲ１〜ＶＲｎの体積Ｖoverに基づいて、スキャンボリューム率Ｃscanおよび感度ボリューム率Ｃsenseとを算出する。以下に、スキャンボリューム率Ｃscanと、感度ボリューム率Ｃsenseについて、順に説明する。

（１）スキャンボリューム率Ｃscanについて
スキャンボリューム率Ｃscanは、オーバーラップ領域がスキャン領域に占める割合を表す指標である。本実施形態では、スキャンボリューム率Ｃscanは、以下の式で表される。
Ｃscan＝（Ｖover／Ｖscan）×１００（％）・・・（１）
ここで、Ｖover：オーバーラップ領域ＶＲ１〜ＶＲｎの各々の体積
Ｖscan：スキャン領域１００の体積

したがって、スキャンボリューム率Ｃscanが大きいほど、スキャン領域１００が感度領域に重なっている割合が大きいことを意味し、一方、スキャンボリューム率Ｃscanが小さいほど、スキャン領域１００が感度領域に重なっている割合が小さいことを意味する。式（１）のＶoverは、サブステップＳ４１において算出されており、Ｖscanもスキャン領域１００に基づいて算出することができる。したがって、Ｖoverの値およびＶscanの値を式（１）に代入することによって、スキャンボリューム率Ｃscanを算出することができる。

スキャン領域１００と他の感度領域との組合せにおけるスキャンボリューム率Ｃscanも同様に算出される。

（２）感度ボリューム率Ｃsenseについて
感度ボリューム率Ｃsenseは、オーバーラップ領域が感度領域に占める割合を表す指標である。本実施形態では、感度ボリューム率Ｃsenseは、以下の式で表される。
Ｃsense＝（Ｖover／Ｖsense）×１００（％）・・・（２）
ここで、Ｖover：オーバーラップ領域ＶＲ１〜ＶＲｎの各々の体積
Ｖsense：各感度領域ＣＲ１〜ＣＲｎの各々の体積

したがって、感度ボリューム率Ｃsenseが大きいほど、感度領域がオーバーラップ領域に一致している（適合している）割合が大きいことを意味し、感度ボリューム率Ｃsenseが小さいほど、感度領域がオーバーラップ領域に一致している（適合している）割合が小さいことを意味する。式（２）のＶoverは、サブステップＳ４１において算出されており、Ｖsenseは、データベース９に記憶されている。したがって、Ｖoverの値およびＶsenseの値を式（２）に代入することによって、感度ボリューム率Ｃsenseを算出することができる。スキャン領域１００と他の感度領域との組合せにおける感度ボリューム率Ｃsenseも同様に算出される。

上記のようにして、スキャンボリューム率Ｃscanおよび感度ボリューム率Ｃsenseを算出する。図１８に、スキャン領域１００と各感度領域ＣＲ１〜ＣＲｎとの組合せごとに、スキャンボリューム率Ｃscanおよび感度ボリューム率Ｃsenseの値の一例を示す。

スキャンボリューム率Ｃscanおよび感度ボリューム率Ｃsenseを算出した後、サブステップＳ４３に進む。

サブステップＳ４３では、スキャンボリューム率Ｃscanの値に基づいて、コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎ（図１２〜図１６参照）の中から、スキャン領域１００の磁気共鳴信号を受信するために使用するコイルエレメントの組合せを選択する。

上述したように、スキャンボリューム率Ｃscanの値が大きければ大きいほど、オーバーラップ領域がスキャン領域１００に占める割合が大きくなる。したがって、サブステップＳ４３では、スキャンボリューム率Ｃscanが最大値になるときの感度領域を持つコイルエレメントの組合せを、スキャン領域１００の磁気共鳴信号を受信するコイルエレメントの組合せとして選択する。ここでは、スキャンボリューム率Ｃscanの最大値は９０（％）であるとし、Ｃscan＝９０（％）になるときの感度領域は、感度領域ＣＲ８およびＣＲｎの２つが存在しているとする（図１８参照）。したがって、サブステップＳ４３では、以下の２つのコイルエレメントの組合せが選択される。
（１）感度領域ＣＲ８を有するコイルエレメントの組合せSet８
（２）感度領域ＣＲｎを有するコイルエレメントの組合せSetｎ
コイルエレメントの組合せSet８およびSetｎを選択した後、サブステップＳ４４に進む。

サブステップＳ４４では、サブステップＳ４３で選択されたコイルエレメントの組合せが複数選択されているのか否かを判断する。コイルエレメントの組合せが一つしか選択されていない場合には、ステップＳ５に進み、選択されたコイルエレメントの組合せを用いてスキャンを行い、フローを終了する。一方、コイルエレメントの組合せが複数選択されている場合には、サブステップＳ４５に進む。本実施形態では、コイルエレメントの組合せは２つ選択されているので（Set８およびSetｎ）、サブステップＳ４５に進む。

サブステップＳ４５では、感度ボリューム率Ｃsenseの値に基づいて、サブステップＳ４３において選択されたコイルエレメントの組合せSet８およびSetｎのうち、スキャン領域１００の磁気共鳴信号を受信するために使用するコイルエレメントの組合せを選択する。サブステップＳ４５では、コイルエレメントの組合せSet８およびSetｎの中で、感度ボリューム率Ｃsenseが一番大きい感度領域を持つコイルエレメントの組合せを選択する。コイルエレメントの組合せSet８およびSetｎの感度領域ＣＲ８およびＣＲｎは、図１８に示すように、スキャンボリューム率Ｃscanは９０（％）であるが、感度ボリューム率Ｃsenseは、６０（％）および４０（％）である。つまり、コイルエレメントの組合せSetｎの感度領域ＣＲｎよりも、コイルエレメントの組合せSet８の感度領域ＣＲ８の方が、感度ボリューム率Ｃsenseが大きい。したがって、コイルエレメントの組合せSet８およびSetｎのうち、感度ボリューム率Ｃsenseが大きい方のコイルエレメントの組合せSet８（Ｃscan＝９０（％）、Ｃsense＝６０（％））が選択される。コイルエレメントの組合せSet８を選択した後、ステップＳ５に進み、選択されたコイルエレメントの組合せSet８を用いてスキャンを行い、フローを終了する。

本実施形態では、スキャンボリューム率Ｃscanおよび感度ボリューム率Ｃsenseに基づいて、コイルエレメントの組合せSet１〜Setｎの中から、磁気共鳴信号を受信するために使用するコイルエレメントの組合せを選択している。したがって、スキャン領域１００をスキャンするのに適したコイルエレメントの組合せを容易に選択することができる。

尚、スキャン領域１００やコイル感度領域は、直方体、多面体、球体などの一つの領域として規定してもよいし、形状の異なる複数の領域の組合せとして規定してもよい。

本実施形態では、スキャンボリューム率Ｃscanおよび感度ボリューム率Ｃsenseは、それぞれ式（１）および（２）で定義されている。しかし、別の式で定義してもよい。

本実施形態では、ｎ通りのコイルエレメントの組合せの各々について、スキャンボリューム率Ｃscanおよび感度ボリューム率Ｃsenseを算出している。しかし、必要に応じて、ｎ通りのコイルエレメントの組合せのうちの一部の組合せについてのみ、スキャンボリューム率Ｃscanおよび感度ボリューム率Ｃsenseを算出してもよい。

１ＭＲＩ装置
２磁場発生装置
３テーブル
４クレードル
５シーケンサ
６送信器
７勾配磁場電源
８受信器
９データベース
１０中央処理装置
１１入力装置
１２表示装置
１３被検体
１４オペレータ
２２超伝導コイル
２３勾配コイル
２４送信コイル
４１コイル装置

Claims

被検体の磁気共鳴信号を受信するためのコイルエレメントを複数有し、前記複数のコイルエレメントの中から、被検体の磁気共鳴信号を受信するために使用されるコイルエレメントの組合せを選択する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記磁気共鳴イメージング装置は、前記複数のコイルエレメントの中から選択可能なコイルエレメントの組合せを複数用意しており、
前記コイルエレメントの組合せの各々の感度領域を記憶する感度領域記憶手段と、
スキャン領域を設定する設定手段と、
前記スキャン領域と前記感度領域とのオーバーラップ領域が前記スキャン領域に占める割合を表すスキャンボリューム率と、前記オーバーラップ領域が前記感度領域に占める割合を表す感度ボリューム率とを算出する算出手段と、
前記スキャンボリューム率と前記感度ボリューム率とに基づいて、複数のコイルエレメントの組合せの中から、前記被検体の磁気共鳴信号を受信するために使用するコイルエレメントの組合せを選択する選択手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置。
前記選択手段は、
前記スキャンボリューム率に基づいて、複数のコイルエレメントの組合せの中から、前記被検体の磁気共鳴信号を受信するために使用するコイルエレメントの第１の組合せを選択し、前記第１の組合せが複数存在する場合、前記感度ボリューム率に基づいて、複数の前記第１の組合せの中から、前記被検体の磁気共鳴信号を受信するために使用するコイルエレメントの組合せを選択する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記算出手段は、
前記オーバーラップ領域の体積を算出し、前記オーバーラップ領域の体積に基づいて、前記スキャンボリューム率と、前記感度ボリューム率とを算出する、請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記スキャンボリューム率は、前記オーバーラップ領域の体積と、前記スキャン領域との比であり、
前記感度ボリューム率は、前記オーバーラップ領域の体積と、前記感度領域との比である、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記感度領域記憶手段は、
前記コイルエレメントの組合せの感度領域の位置および体積を記憶する、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。