JPH07163537A

JPH07163537A - Ｎｍｒイメージング方法

Info

Publication number: JPH07163537A
Application number: JP6208457A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sano; 耕一佐野; Tetsuo Yokoyama; 哲夫横山; Hideaki Koizumi; 英明小泉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】特殊なハードウェアを用いることなく、ＮＭ
Ｒ検査装置本体のみで呼吸の動きを検出し、また、その
影響を補正可能としたＮＭＲイメージング方法を提供す
ること。【構成】静磁場，傾斜磁場，高周波磁場の発生手段
と、検査対象物からのＮＭＲ信号を取出す検出手段と、
検出された信号に対し画像再構成を含む各種演算を行う
手段とを有するＮＭＲ検査装置におけるイメージング方
法において、画像信号計測時に呼吸の動きに関する情報
を画像信号とともに計測し、計測した動きに関する情報
に基づいて前記画像信号を補正することを特徴とするＮ
ＭＲイメージング方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＮＭＲイメージング方
法、すなわち、ＮＭＲ現象を利用した体内断層撮影方式
に関し、特にハードウェアを用いることなしに、呼吸性
の動きに基づく影響を補正するようにしたイメージング
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＭＲ検査装置におけるイメージングに
おいては、撮影に２〜２０分程度の時間を要するため、
胸部や腹部を撮影する場合、呼吸の影響により、画像の
ぼけやアーチファクトを生ずるという問題がある。この
ため、通常は、何等かの手段により、呼吸の動きを検出
して同期をとったり、計測データを補正する手法が用い
られている。例えば、従来の装置では、下記の如き検出
方式が用いられていた。 (１)エアバッグ方式：腹部に固定したエアバッグ内の圧
力が、呼吸に応じて変化することを利用して検出する方
式。 (２)バンド方式：硫酸亜鉛溶液が満たされたチューブを
腹部に巻き付け、呼吸に応じてこのチューブが伸展し、
電気抵抗が変化することを利用して検出する方式。 (３)サーミスタ方式：サーミスタを鼻孔近くに取り付
け、呼吸によって変化する温度を検出する方式。なお、この種の装置と関連するものとしては、「呼吸同
期ＮＭＲの開発」(ＮＭＲ医学,vol.５,Ｎo.１(1985))に
記載されたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、いず
れも、専用ハードウェアを新たに付加する必要があると
同時に、撮影時の操作性にも問題があった。すなわち、
呼吸と同期をとって撮影するため、撮影時間が通常の６
〜８倍かかるという問題もあった。本発明は上記事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来
の技術における上述の如き問題を解消し、特殊なハード
ウェアを用いることなく、ＮＭＲ検査装置本体のみで呼
吸の動きを検出し、また、その影響を補正可能としたＮ
ＭＲイメージング方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、静
磁場，傾斜磁場，高周波磁場の発生手段と、検査対象物
からのＮＭＲ信号を取出す検出手段と、検出された信号
に対し画像再構成を含む各種演算を行う手段とを有する
ＮＭＲ検査装置におけるイメージング方法において、画
像信号計測時に呼吸の動きに関する情報を画像信号とと
もに計測し、呼吸の動きに関する情報を位相情報として
得て、これに基づいて前記画像信号を補正することを特
徴とするＮＭＲイメージング方法，画像信号を計測した
直後に、静止物体には影響を与えず、動く物体にのみ影
響を与える傾斜磁場を印加して、呼吸の動きに関する情
報を、速度に応じて異なる信号になるように計測し、こ
れに基づいて前記画像信号を補正することを特徴とする
ＮＭＲイメージング方法、または、画像信号を計測する
際に、呼吸の動きに関する情報を、呼吸で動く方向が位
相エンコード方向と一致するようにして、同時期に計測
し、該計測データに基づいて画像信号を補正することを
特徴とするＮＭＲイメージング方法によって達成され
る。

【０００５】

【作用】本発明に係るＮＭＲイメージング方法において
は、撮影時、画像信号を計測する際、または、画像信号
を計測した直後に、呼吸に関する情報を含む信号を計測
するシーケンスを付加するようにしたものである。図４
〜図６に、その一例としての、撮影時、画像信号を計測
した直後に、呼吸に関する情報を含む信号を計測するた
めに付加するシーケンス例を示す。なお、図４〜図６中
の矢印で示した部分が、新しく付加された部分である。
また、ここでは、ｙ方向に動きがあるものとしている。
図４においては、位相エンコードパルス５８で同５７を
キャンセルし、５９で示す読出し用傾斜磁場をｙ方向に
印加する。このとき観測される信号６３をフーリエ変換
すると、ｙ軸に投影した画像信号が得られる。この信号
の端点位置から呼吸の位置を知ることができる。図５に
おいては、図４に示した例と同様に、位相エンコードパ
ルス７８で同７７をキャンセルし、読出し用傾斜磁場７
９をｙ方向に印加する。更に、上記位相位相エンコード
パルス７８と、傾斜磁場７９との間に、ｘ方向の位相回
りを押さえるため、ｘ方向傾斜磁場８２を印加する。こ
のとき観測される信号８４をフーリエ変換した信号の位
相を求めると、ｙ方向の各位置における速度を求めるこ
とができる。また、各計測時に得られた上記データを積
分することにより、ｙ軸に沿った呼吸の位置を知ること
ができる。

【０００６】図６においては、位相エンコードパルス９
８で同９７をキャンセルし、ｙ方向にフローエンコード
パルス９９を印加し、読出し用傾斜磁場１０２をｘ方向
に印加する。このとき観測される信号１０４をフーリエ
変換した信号の位相を求めると、ｘ方向の各位置におけ
る速度を求めることができる。また、図５に示した例と
同様に、各計測時に得られたデータを積分することによ
り、ｘ軸に沿った呼吸の位置を知ることができる。な
お、位相エンコードパルス自身、180⁰前後で２回印加さ
れているためフローエンコードパルスになっており、図
６に示すパルス９９を印加しなくても、動き(呼吸等)の
検出は可能であるが、傾斜磁場強度が計測毎に異なるた
め、呼吸による動きの速度に適した感度に設定するため
には、上述のフローエンコードパルス９９があった方が
良い。ここで、位相エンコードによるフローエンコード
の量の補正は、ソフトウェアで行っても良いし、パルス
シーケンスの中に組込んでも良い。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図２は、本発明の一実施例に係るＮＭＲイ
メージング装置の構成を示すブロック図である。図２に
おいて、２１は被検体からＮＭＲ信号を出力させるため
に発生させる各種パルスおよび磁場をコントロールする
機能を有するシーケンス制御部、２２は被検体の特定の
核種を共鳴させるために、高周波パルスを発生させる記
能を有する高周波パルス送信器、２３は後述する磁場駆
動部２４を制御して、ＮＭＲ信号の共鳴周波数を決定す
る静磁場と、強さおよび方向を任意にコントロールでき
る傾斜磁場を発生させる機能を有する磁場制御部を示し
ている。また、２４は上述の磁場制御部２３から出力さ
れるコントロール信号に基づいて、計測に必要な磁場を
発生させる磁場制御部、２５は被検体から発生するＮＭ
Ｒ信号を、検波後、計測を行う機能を有する受信器、２
６は該受信器２５から取込んだ計測信号を基に、画像再
構成および各種演算を行い、再構成された画像をＣＲＴ
ディスプレイ２７に表示する機能を有する処理装置、２
７はＣＲＴディスプレイを示している。

【０００８】上述の如く構成された本実施例の動作を、
以下、図７に示した処理フローチャートに従って説明す
る。ステップ１１１：図４のパルスシーケンスにおいて、位
相エンコードパルス５７を順次変化させて、画像再生に
必要な回数分、以下のシーケンスで位置検出用信号６３
を計測する。ステップ１１２：位相エンコードパルス５７と同一の大
きさを有するパルス５８を印加して、位相エンコードパ
ルス５７の影響をキャンセルする。ここでは、180⁰パル
ス５２が印加されているため、パルス５８でパルス５７
の影響をキャンセルすることができるものである。ステップ１１３：ｙ方向読出し用傾斜磁場５９を印加
し、位置検出用信号６３を計測する。ステップ１１４：計測信号６３をフーリエ変換し、ｙ軸
に投影したデータを得る。ステップ１１５：上記投影データの上端点を検出する。
各データの上端点から呼吸の位置が検出できる。

【０００９】次に、図５に示したシーケンスを用いる方
法について説明する。図４に示したシーケンスと異なる
のは、ｘ方向傾斜磁場８２が印加される点である。これ
は、傾斜磁場８０と８１の影響で、ｘ方向の動きによる
位相変化が生ずるため、それをキャンセルするために行
うものである。このとき計測される信号８４をフーリエ
変換して位相を求めると、各ｙ方向の位置における速度
を得ることができることは前述の通りである。これは、
位相と速度とが比例関係にあるためである。なお、この
点に関しては、本出願人が先に提案した特願昭６０−１
５０１９４号「ＮＭＲ血流イメージング方式」の明細書の
記載を参照されたい。この速度を各計測データについて
積分すると位置を求めることができ、呼吸の位置を検出
することができる。また、フーリエ変換後のデータの絶
対値は、図４に示したシーケンスで得られる投影データ
と等しいので、図７に示した方法を併用し、精度を高め
ることができる。

【００１０】次に、図６に示したシーケンスについて、
図８の処理フローチャートに従って説明する。ステップ１２１：図６のパルスシーケンスにおいて、位
相エンコードパルス９７を順次変化させて、画像再生に
必要な回数分、以下のシーケンスで位置検出用信号１１
４を計測する。ステップ１２２：位相エンコードパルス９７と同一の大
きさを有するパルス９８を印加し、位相エンコードパル
ス９７の影響をキャンセルする。ステップ１２３：ｙ方向フローエンコードパルス９９を
印加し、ｙ方向の動きの速度に応じた位相変化を与え
る。ステップ１２４：ｘ方向読出し用傾斜磁場１０２を印加
し、速度検出用信号１０４を計測する。ステップ１２５：計測信号１０４のフーリエ変換を行
う。ステップ１２６：フーリエ変換後データの位相成分を求
め、各ｘ方向の位置における速度を得る。以上、位置の
検出から呼吸の状態を知ることができる。

【００１１】図９(ａ)〜(ｃ)は、それぞれ、図４〜図６
に示したシーケンスに対応するものである。図９(ａ)
は、図４に示したシーケンスにおいて、観測される信号
６３をフーリエ変換すると、ｙ軸に投影した画像信号１
３３が得られる。この信号の端点位置から、呼吸の位置
を知ることができる(矢印参照)。図９(ｂ)は、図５に示
したシーケンスにおいて、観測される信号８４をフーリ
エ変換した信号の位相を求めると、ｙ方向の各位置にお
ける速度を求めることができる(矢印参照)。図９(ｃ)
は、図６に示したシーケンスにおいて、観測される信号
１０４をフーリエ変換した信号の位相を求めると、ｘ方
向の各位置における速度を求めることができる(矢印参
照)。上記実施例によれば、特殊なハードウェアを用い
ることなく、ＮＭＲイメージング装置本体のみで信号計
測時の呼吸の動きを検出し、呼吸と同期をとることがで
き、経済的に、高画質の撮影を行うことができるという
効果が得られる。

【００１２】以下、本発明の他の実施例として、画像信
号を計測した直後に、動きに関する情報を含む信号を計
測するシーケンスを付加するとともに、該計測情報に基
づいて計測画像信号を補正する方式について説明する。
信号の計測方式としては、先に図４〜図６に示したシー
ケンスを用いるものとする。なお、図４に示したシーケ
ンスはｙ軸に投影した画像信号を得る方式、他はｙ方向
およびｘ方向の速度を得る方式であり、速度からは積分
することにより位置を知ることが可能である。まず、図
１０に従って、検出信号の補正の原理を説明する。今、
図１０に示す如く、ｙ方向だけに動きがある場合を考え
る。ｙ方向だけなので、以後、一次元データとして説明
する。息を吸って、最も腹部が伸びたときの状態が斜線
で示されているとすると、このときの投影データは、図
１０(ｂ)の斜線部のようになる。このときの、上端と下
端との間隔をＬ、画像中心と最下端との距離をｈとす
る。また、任意の時刻ｔの、息を吸ったときの状態を破
線で示し、それをＬ／ａ(ｔ)で表わす。

【００１３】このとき、斜線の投影データに相当する計
測信号、すなわち、投影データのフーリエスペクトルを
Ｆ(ω)とすると、破線部の計測信号Ｇ(ω)は、

【外１】と表わされる。従って式(１)中の変数ａ(ｔ)，ｈの値が
わかっていれば、計測信号Ｇ(ω)からＦ(ω)を求めるこ
とができる。この処理は、上述の式(１)より、位相変化

【外２】の補正と、

【外３】からＦ(ω)を求めるリサンプリング処理の２つから成る
ことがわかる。つまり、ｈとａ(ｔ)の値がわかれば、補
正ができる。

【００１４】ここで、ｈの値は通常の画像再生を行うこ
とで簡単に求められ、ａ(ｔ)の値は先に示した図４〜図
６のシーケンスで計測できる。以上の処理を、実際の画
像の計測信号レベルで示すと、図１１のようになる。ｙ
方向のみに動きがあるものとすれば、計測信号は

【外４】となる。ｘ方向の動きがないので、横方向にフーリエ変
換すると、

【外５】となる。従来の方法では、このデータをそのまま、縦方
向にフーリエ変換し、画像Ｉ(ｘ，ｙ)’が得られる。こ
の画像には、動きの影響が含まれており、画質が劣化し
ている。

【００１５】これに対して、本実施例においては、横方
向にフーリエ変換した後、位相補正とリサンプリング処
理から成る体動補正処理を行い、動きを含まない計測信
号Ｆ(ｘ，ω_y)を求めた後、縦方向フーリエ変換を行っ
て、動きの影響を補正した画像Ｉ(ｘ，ｙ)を求める。以
下、具体例により説明を続ける。本実施例においては、
図２に示した如き装置を用いて、図１２に示す処理フロ
ーチャートに従って処理を行うものとする。ステップ１５１：図４のパルスシーケンスにおいて、位
相エンコードパルス５７，５８を順次変化させて、画像
再生に必要な回数分、画像計測信号６２および位置検出
用信号６３を計測する。ステップ１５２：前ステップで得た画像計測信号から、
そのまま再生した画像を得て、図１０(ｂ)のパラメータ
ｈの値を求める。また、位置検出用信号６３をフーリエ
変換し、各信号計測時のｙ軸への投影データを求め、息
を最も吸った状態の長さＬを求める。そのＬから、各計
測時点ａ(ｔ)を求める。以上で、補正に必要なパラメー
タｈ，Ｌ，ａ(ｔ)が得られる。

【００１６】ステップ１５３：計測信号を横方向にフー
リエ変換して、前記式(４)の信号を求める。ステップ１５４：各計測信号毎に、ａ(ｔ)，ｈの値から
次式の値を求め、上記式(４)の値に掛ける。

【外６】このとき、次の位相補正された信号が得られる。

【外７】ステップ１５５：上記式(６)の値から、縦方向であるω
_y軸方向にリサンプリング処理により、(ｘ，ω_y)を求
める。ここでリサンプリング処理としては、どのよう
な補間方法を用いても良く、例えば、線形補間あるいは
スプライン補間が適用できる。

【００１７】ステップ１５６：位相補正とリサンプリン
グ処理を行った(ｘ，ω_y)に対して、縦方向にフーリエ
変換を行うことにより、呼吸による動きの影響を除去し
た画像を得る。上記実施例によれば、特殊なハードウェ
アを用いることなく、ＮＭＲイメージング装置本体のみ
で信号計測時の呼吸の動きを検出し、呼吸と同期をとる
ことなしに、経済的に、高画質の撮影を行うことができ
るという効果がある。なお、上記各実施例は本発明の一
例を示したものであり、本発明はこれに限定されるべき
ものではないことは言うまでもないことである。図３
は、本発明に関連する技術の例としての、撮影に先立っ
て短時間内に呼吸を検出するシーケンス例を示すもので
ある。ここでは、ｙ方向に動きがあるものとする。図の
破線で囲まれた部分が、この技術の特徴部分である。

【００１８】この技術では、短時間内に何回も繰り返し
て、信号を計測する。計測信号をフーリエ変換すること
によって、呼吸による動きの位置を振幅情報から、速度
を位相情報から、それぞれ、得ることができる。ＲＦパ
ルス３１で、スピンをα⁰(αは90〜180)倒す。180⁰に近
い程、緩和が早くなるので、繰り返し時間を短縮できる
が、計測信号が小さくなる。その後、180⁰パルス３２を
印加し、ｙ方向の傾斜磁場Ｇ_y４０を印加しながら、信
号４４を計測する。この信号から、呼吸による動きの位
置や速度を検出し、呼吸と同期して撮影するタイミング
を調べる。このタイミングとずれている場合には、該当
するタイミングまで、このシーケンスを繰り返し計測し
て、待つ。上述の呼吸の状態の検知は、次に述べる如き
原理による。

【００１９】上記計測信号４４をフーリエ変換したデー
タは、画像信号を、ｙ軸上に投影したデータとなってい
る。振幅は投影値であり、位相はその各投影データのｙ
方向の動きの速度に比例した値となっている。従って、
位置は投影データの端点位置を検出することにより、ま
た、速度は位相値から知ることができる。例えば、図３
の破線内のシーケンスを100msec単位で繰り返せば、最
大100msecの遅れで検出できる。上述の技術を、図２に
示したＮＭＲイメージング装置に適用した場合の動作に
ついて、図１に示したフローチャートにより説明してお
く。なお、ここでは、ｙ方向に呼吸性の動きがある場合
について説明するが、他の方向の場合でも、同様に考え
て良い。ステップ１１：図３のパルスシーケンスにおいて、位相
エンコードパルス４１を順次変化させて、画像再生に必
要な回数分、ステップ１２〜同１７まで、以下のシーケ
ンスで、画像信号を計測する。

【００２０】ステップ１２：ｙ方向の動きを伴なう呼吸
を検出するシーケンスで、信号４４を計測する。すなわ
ち、α⁰パルス(90≦α＜180)３１と180⁰パルス３２と
を、傾斜磁場Ｇ_z３５,３６とともに印加する。信号計測
時には斜磁場Ｇ_y４０を同時に印加する。ステップ１３：計測信号４４をフーリエ変換し、フーリ
エ変換後のデータの振幅と位相を求める。ステップ１４：振幅データは、画像信号のｙ軸への投影
したデータとなっているので、その値が“０”になる端
点の位置を検出する。ステップ１５：位相データは、投影データの各ｙ座標点
上の位相を示しているので、速度と位相との関係から、
速度を算出する。

【００２１】ステップ１６：予め定めた撮影すべき呼吸
の位置か否か、速度と位置から調べる。もし、該当位置
でなければ、ステップ１２に戻って、繰り返す。但し、
緩和時間の関係で、直ちに繰り返しても信号が出ないの
で、間を少しあける。また、もし、該当位置であれば、
ステップ１７に進む。ステップ１７：通常のパルスシーケンスで、撮影を行
い、画像信号４５を計測する。ステップ１８：呼吸に同期して、繰り返し得られた画像
信号に基づき、画像再生を行う。以上の処理手順を経て得られた画像は、呼吸に同期して
いるため、患者の動きに伴なうムービング・アーチファ
クト等の、画像劣化を生ずることがなく、高画質の画像
が得られる。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、ＮＭＲイメージング装置本体のみで呼吸の動きを
検出し、その影響を補正可能とするＮＭＲイメージング
方法を実現できるという顕著な効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関連する技術の例としての、撮影に先
立って短時間内に呼吸を検出する処理のフローチャート
である。

【図２】本発明の一実施例に係る、ＮＭＲイメージング
装置の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明に関連する技術の例としての、撮影に先
立って短時間内に呼吸を検出するシーケンス例を示す図
である。

【図４】一実施例に係る、撮影時、画像信号を計測した
直後に、呼吸に関する情報を含む信号を計測するために
付加するシーケンス例を示す図(その１)である。

【図５】一実施例に係る、撮影時、画像信号を計測した
直後に、呼吸に関する情報を含む信号を計測するために
付加するシーケンス例を示す図(その２)である。

【図６】一実施例に係る、撮影時、画像信号を計測した
直後に、呼吸に関する情報を含む信号を計測するために
付加するシーケンス例を示す図(その３)である。

【図７】実施例の動作を示す処理フローチャート(その
１)である。

【図８】実施例の動作を示す処理フローチャート(その
２)である。

【図９】図４〜図６に示したシーケンスの概念を説明す
る図である。

【図１０】動きの補正に必要なパラメータの説明図であ
る。

【図１１】他の実施例に係る、処理の概念を示す図であ
る。

【図１２】図１１に示した処理の詳細を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

２１シーケンス制御部２２高周波パルス送信部２３磁場制御部２４磁場駆動部２５受信器２６処理装置２７ＣＲＴディスプレイ５７,５８,７７,７８,９７,９８位相エンコードパル
ス６３画像信号８４,１０４速度信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静磁場，傾斜磁場，高周波磁場の発生手
段と、検査対象物からのＮＭＲ信号を取出す検出手段
と、検出された信号に対し画像再構成を含む各種演算を
行う手段とを有するＮＭＲ検査装置におけるイメージン
グ方法において、画像信号計測時に、呼吸の動きに関す
る情報を画像信号とともに計測し、呼吸の動きに関する
情報を位相情報として得て、これに基づいて前記画像信
号を補正することを特徴とするＮＭＲイメージング方
法。
【請求項２】静磁場，傾斜磁場，高周波磁場の発生手
段と、検査対象物からのＮＭＲ信号を取出す検出手段
と、検出された信号に対し画像再構成を含む各種演算を
行う手段とを有するＮＭＲ検査装置におけるイメージン
グ方法において、画像信号を計測した直後に、静止物体
には影響を与えず、動く物体にのみ影響を与える傾斜磁
場を印加して、呼吸の動きに関する情報を、速度に応じ
て異なる信号になるように計測し、これに基づいて前記
画像信号を補正することを特徴とするＮＭＲイメージン
グ方法。
【請求項３】前記計測信号を観測する際、読出し用傾
斜磁場を、呼吸の動きを検出したい方向に対して垂直な
方向に印加することを特徴とする、請求項２記載のＮＭ
Ｒイメージング方法。
【請求項４】静磁場，傾斜磁場，高周波磁場の発生手
段と、検査対象物からのＮＭＲ信号を取出す検出手段
と、検出された信号に対し画像再構成を含む各種演算を
行う手段とを有するＮＭＲ検査装置におけるイメージン
グ方法において、画像信号を計測する際に、呼吸の動き
に関する情報を、呼吸で動く方向が位相エンコード方向
と一致するようにして同時期に計測し、該計測データに
基づいて画像信号を補正することを特徴とするＮＭＲイ
メージング方法。
【請求項５】前記画像信号の補正を、呼吸の動きによ
る影響で生じた計測信号上の位相成分の変動に関して行
うことを特徴とする、請求項４記載のＮＭＲイメージン
グ方法。
【請求項６】前記画像信号の呼吸の動きによる影響で
生じた計測位置のずれを、リサンプリング処理により補
正することを特徴とする、請求項４または５記載のＮＭ
Ｒイメージング方法。