JPH02140145A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、磁気共鳴（Ｍ　Ｒ：　ｍａｇｎｅｔｉｃｒｅ
ｓｏｎａｎｃｅ　）現象を利用して被検体（生体）の形
態情報やスペクトロスコピー等の機能情報を得るＭＲＩ
装置（磁気共鳴イメージング装置）におけるデータ収集
・処理方式に関する。

（従来の技術） 磁気共鳴現象は、静磁場中に置かれた零でないスピン及
び磁気モーメントを持つ原子核が特定の周波数の電磁波
のみを共鳴的に吸収・放出する現象であり、この原子核
は下記式に示す角周波数ω０　（ωｏ＝２πシ０．シ０
　；ラーモア周波数）で共鳴する。

ω０−γＨＯ ここで、γは原子核の種類に固有の磁気回転比であり、
また、Ｈ，は静磁場強度である。

以上の原理を利用して生体診断を行う装置は、上述の共
鳴吸収の後に誘起される上記と同じ周波数の電磁波を信
号処理して、原子核密度、縦緩和時間ＴＩ、横緩和時間
Ｔ２．流れ、化学シフト等の情報が反映された診断情報
例えば被検体のスライス像等を無侵襲で得るようにして
いる。

そして、磁気共鳴による診断情報の収集は、静磁場中に
配置した被検体の全部位を励起し且つ信号収集すること
ができるものであるが、装置構成上の制約やイメージン
グ像の臨床上の要請から、実際の装置としては特定の部
位に対する励起とその信号収集とを行うようにしている
。

この場合、イメージング方法としては位相エンコード法
である２次元フーリエ変換法や３次元フリエ変換法が多
用されている。２次元フーリエ変換法によれば被検者の
特定２次元面（ある厚みを持つ）からのデータつまり２
次元データを収集することができ、３次元フーリエ変換
法によれば被検者の特定３次元領域からのデータつまり
３次元データ（ボリュームデータ）を収集することがで
きる。そして、これらのデータを画像再構成処理するこ
とにより、スライス像である２次元画像や立体像である
３次元画像を生成することができるようになる。

ここで、データ収集に関する２次元フーリエ変換法を、
２次元フーリエ変換データ収集法と称し、データ収集に
関する３次元フーリエ変換法を、３次元フーリエ変換デ
ータ収集法と称する。また、画像再構成に関する２次元
フーリエ変換法を、２次元フーリエ変換画像再構成法と
称し、画像再構成に関する３次元フーリエ変換法を、３
次元フーリエ変換画像再構成法と称する。

そして、２次元フーリエ変換データ収集法のデータ収集
を行うことにより２次元データ（スライスデータ）を得
ることができ、この２次元データに対して２次元フーリ
エ変換画像再構成法の処理を施すことによりスライス画
像を生成することができ、診断のための表示を行うこと
ができる。また、３次元フーリエ変換データ収集法のデ
ータ収集を行うことにより３次元データ（ボリュームデ
ータ）を得ることができ、この３次元データに対して３
次元フーリエ変換画像再構成法の処理と高速任意断面画
像再構成法の処理とを施すことにより、任意断面画像を
得ることができ、また、前記３次元データに対して３次
元フーリエ変換画像再構成法の処理と３次元表面表示法
の処理とを施すことにより、任意方向から見た立体画像
を得ることができ、いずれも診断のための表示を行うこ
とができる。

上述した任意断面画像又は立体画像は、診断及び手術の
シミュレーションを行う際にに好適な手段となる。すな
わち、例えば、診断対象部位として頭部全体をボリュー
ムスキャンし、その立体画像と、この立体画像の任意部
位のサジタル、コロナル、アキシャル断面を表示するこ
とにより、頭巾に存在する病変部の立体的な位置やその
広がり明確に把握することができる。

しかし乍、上述した立体画像や任意断面を得るためには
、データ収集に数分〜数十分を要し、処理には専用演算
装置を用いたとしても数分を要するものである。

このように３次元フーリエ変換によるデータ収集及び画
像再構成法を用いた病変部の立体的な位置やその広がり
明確に把握するため診断法では、スキャンの開始から表
示までに長時間を要し、その間は診断の基になる画像が
表示されないものであるため、医師等は何もしないで画
像の表示がなされるまでただ待つという、極めて非効率
の診断形態となっていた。

そこで本発明は、３次元フーリエ変換によるデータ収集
及び画像再構成法を用いた病変部の立体的な位置やその
広がり明確に把握することができる上、診断効率の向上
も図り得るＭＲＩ装置におけるデータ収集・処理方式を
提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために次
のような手段を講じた構成としている。

すなわち、本発明は、ＭＲＩ装置で３次元フーリエ変換
データ収集法により被検者の特定３次元領域からから３
次元データを収集し、これを３次元フーリエ変換画像再
構成法により画像再構成処理を行なうに際し、この処理
と同時に前記３次元データにおける一方向の特定位置の
２次元データを２次元フーリエ変換画像再構成法により
画像再構成処理を行なうことを特徴とし、同じ目的を達
成するために、ＭＲＩ装置で被検者の特定３次元領域か
ら磁気共鳴による３次元データを収集するに際し、２次
元フーリエ変換データ収集法により前記３次元データに
おける一方向の特定位置の２次元データを収集し且つこ
の２次元データに対して２次元フーリエ変換画像再構成
法により画像再構成処理を行なうと共に、前記２次元デ
ータを収集した後に残る部分の３次元データを３次元フ
ーリエ変換データ収集法により収集し、この３次元デー
タに対して３次元フーリエ変換画像再構成法により画像
再構成処理を行なうことを特徴とし、また、前記特定位
置として中心位置を設定することを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、３次元フーリエ変換画側再構
成法により再構成処理した画像が生成される前に、３次
元データにおける一方向の特定位置の２次元データを２
次元フーリエ変換画像再構成法により再構成処理した画
像を得ることができるので、３次元フーリエ変換による
データ収集及び画像再構成のスキャンの開始から表示ま
での間に、先に得られた画像に基づく診断を行うことが
でき、また、３次元画像に基づく病変部の立体的な位置
やその広がり明確に把握するため診断を行うことができ
る。従って、効率的な画像診断を実現できる。また、特
定位置として中心位置を設定することにより、先に得ら
れる画像は透視像となり、透視像に基づく診断と３次元
画像に基づく診断とを行うことができる。

（実施例） 以下本発明のＭＲＩ装置におけるデータ収集・処理方式
の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の実施例方式を実施することができるＭ
ＲＩ装置の構成図、第２図は同装置において実施される
３次元フーリエ変換データ収集法のパルスシーケンスを
示す図、第３図は３次元フーリエ変換データ収集法及び
画像再構成法を示す図、第４図は３次元フーリエ変換デ
ータ収集法による３次元データにおける一方向の特定位
置として中心位置の２次元データ及び生成される画像と
の関係を示す図、第５図は本発明の第１の実施例方式を
示すデータ処理系統図である。

第１図に示すように、被検体Ｐを内部に収容することか
できるようになっているマグネットアッセンブリＭＡと
して、常電導又は超電導方式による静磁場コイル（永久
磁石を用いる構成であって−もよい。）１と、磁気共鳴
信号の誘起部位の位置情報付与のための傾斜磁場を発生
するためのＸ。

Ｙ、Ｚ軸の傾斜磁場発生コイル２と、回転高周波磁場（
ＲＦパルス）を送信すると共に誘起された磁気共鳴信号
（ＭＲ倍信号エコー信号やＦＩＤ信号）を検出するため
の送受信系である例えば送信コイル及び受信コイルから
なるプローブ３とを有している。

そして、超電導方式であれば冷媒の供給制御系を含むも
のであって主として静磁場電源の通電制御を行う静磁場
制御系４、ＲＦパルスの送信制御を行う送信器５、誘起
ＭＲ倍信号受信制御を行う受信器６、ｘ、ｙ、ｚ軸の傾
斜磁場発生コイル２のそれぞれの励磁制御を行うＹ軸、
Ｙ軸、２軸傾斜磁場電源７，８，９、励起及びデータ収
集のためのパルスシーケンスを実施することができるシ
ーケンサ１０、これらを制御すると共に検出信号の信号
処理及びその表示を行うコンピュータシステム１１、表
示装置１２により構成されている。

ここで、データ収集のためのパルスシーケンスしては、
９０＠−１８０’パルス系列のＳＥ（パルス拳スピン・
エコー）法やこのＳＥ法の１８０°パルスを傾斜磁場の
反転にて置換えるようにしたＦＥ法（グラデイエンド・
フィールド・エコー法）を適用した２次元フーリエ変換
データ収集法、又はＳＥ法やＦＥ法を適用した３次元フ
ーリエ変換データ収集法によるシーケンスがある。

これらのいずれかのシーケンスにおいて例えば第２図に
示すＦＥ法を適用した３次元フーリエ変換データ収集法
によるシーケンスでは、先ず、送信器５を駆動し、プロ
ーブ３の送信コイルから例えば第３図（ａ）に示す被検
者Ｐにおける３次元の励起部位Ｖを決定するＲＦパルス
（α　パルス）を加えると共に傾斜磁場電源７，８．９
を駆動して傾斜磁場発生コイル２からは傾斜磁場Ｇｘ。

Ｇｙ、Ｇｚをスライス用傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード
用傾斜磁場Ｇｅ、　　リード用傾斜磁場Ｇｒとして加え
、前記励起部位Ｖからの磁気共鳴信号（エコー信号）を
プローブ３の受信コイルにより収集する。

このシーケンスを画像マトリックスに対応する回数だけ
繰返して実行してデータ群ＶＤを得（第３図（ｂ））で
コンピュータシステム１１内のメモリにストアし、コン
ピュータシステム１１が備えている画像再構成装置は、
このデータ群ＶＤに対して３次元フーリエ変換画像再構
成法の処理を施すことにより、第３Ｍ　（ｃ）に示すよ
うに、３次元画像データＶＩを生成し、適宜３次元表面
画像や励起部位Ｖの任意断面画像を表示装置１２に表示
するようにしている。

以上の如くのＭＲＩ装置にあって、本発明によるデータ
収集・処理方式の第１の実施例方式は次のような処理手
順で行われる。

先づ、ステップ１としてＦＥ法を適用した３次元フーリ
エ変換データ収集法によるシーケンスにて、空間Ｓ　（
Ｘ、　Ｙ、　　Ｚ）にある被検者Ｐにおける３次元の励
起部位からの磁気共鳴信号（エコー信号）の収集を繰返
し実行してデータ群ＶＤを得、これをコンピュータシス
テム１１内のメモリにストアする。つまり、ステップ２
としてサンプリング空間で３次元データＦ（ξ、η、ζ
）をメモリストアする。

そして、メモリストアされた３次元データＦ（ξ、η、
ζ）における一方向の中心２次元ブタとしてζ−０での
Ｆ（ξ、η、ζ）つまり中心２次元データＦ。（ξ、η
、）と、３次元データＦ（ξ、η、ζ）とは、コンピュ
ータシステム１１が備えている画像再構成装置である３
次元フーリエ変換画像再構成法プロセッサ１３に送られ
る。この３次元フーリエ変換画像再構成法プロセッサ１
３では、３次元フーリエ変換処理（３ＤＦＴ）１３ａと
、これの一部である２次元フーリエ変換処理（２ＤＦＴ
）１３ｂとが行われるようになっている。

ここで、ステップ３として、中心２次元データＦｏ　　
（ξ、η、）に対する２次元フーリエ変換処理（２ＤＦ
Ｔ）が行われ、且つ３次元データＦ（ξ、η、ζ）に対
する３次元フーリエ変換処理（３ＤＦＴ）が行われる。

よって、ステップ５としてＦ。に対する２ＤＦＴにより
画像ｆ。が生成され、また、Ｆに対する３ＤＦＴにより
画像ｆが生成される。

ここで、Ｆｏに対して２ＤＦＴすることにより生成され
る画像ｆｏと、Ｆに対して３ＤＦＴすることにより生成
される画像ｆとの関係を第５図を参照して説明する。

エコー信号である３次元データＦ（ξ、η、ζ）は下記
のように表わされる。

Ｆ（ξ、η、ζ） ζ−０つまりサンプリング空間の座標ζにおける中心の
２次元データＦｏ　　（ξ、η、）は下記のように表わ
される。ただし、Ｅは励起領域である。

Ｆｏ　（ξ、η） 従って、Ｆｏに対してフーリエ変換（２ＤＦＴ）を施し
たデータｆｏは下記式のようになる。

ｆｏ　　（ｘ。

ｙ）　−ａＪ’ｆ （ｘ、ｙ、ｚ）ｄｚ よって、２軸方向の投影データつまりスキャノ像（透視
像）となる。これは、中心断面定理と称されている。そ
して、画像データｆは、３次元表面画像や励起部位の任
意断面画像に用いられる。

次に、本実施例におけるデータ収集及び処理における所
要時間について第６図を参照して説明する。

データ収集を時刻ｔｌＯにて開始し、時刻ｔｌ＋にて終
了して、データ収集時間はＴｌｌである。そして、Ｆｏ
は時刻ｔｌｌにてただちにプロセッサに送られ、これ対
する２ＤＦＴが行われ、時刻ｔ１２にてｆｏが生成され
る。つまり、Ｆｏに対する処理時間はＴＩ２である。一
方、Ｆも時刻ｔｌｌにてただちにプロセッサに送られ、
これ対する３ＤＦＴが行われ、時刻ｔｔａにてｆが生成
される。つまり、Ｆに対する処理時間はＴ１３である。

この場合、データ収集時間Ｔｌｌは一般に３次元フーリ
エ変換データ収集法では数分から数十分であり、ｆｏを
生成するための処理時間（１スライス）は数秒であり、
ｆを生成するための処理時間（ボリューム）は数分であ
る。なお、２ＤＦＴは３ＤＦＴの処理の一部あるから、
ｆを生成するに要する時間を増加させていない。

以上のように本実施例方式によれば、従来はデータ収集
終了から時間Ｔ１３つまり数分を経ないと画像を見るこ
とができなかったものが、時間Ｔ１２を経るつまり数秒
にて画像を見ることができる。

この場合、先に生成される画像ｆｏはスキャノ像であっ
て、これをリファレンス画像として用いることができ、
この後に、時間Ｔ　１１−　Ｔ　１２にて３次元画像ｆ
による観察を行えるので、全体観察と要部観察とを効率
的に行え、診断の高効率化が図られる。

次に、本発明によるデータ収集・処理方式の第２の実施
例を第７図を参照して説明する。

先づ、ステップ１としてデータ収集を行うが、この場合
、初めに、例えばＦＥ法を適用した２次元フーリエ変換
データ収集法によるシーケンスにて、３次元データ領域
における一方向として例えばη方向の中心っまりη−０
での２次元データＦｏを収集する。この収集の後に残る
３次元データＦ−Ｆｏを収集し、これをコンピュータシ
ステム１１内のメモリにストアする。つまり、ステップ
２としてサンプリング空間で２次元データＦ。

と３次元データＦ−Ｆｏとを合成したデータＦ（ξ、η
、ζ）をメモリストアする。

そして、ステップ３として、中心２次元データＦｏ　　
（ξ、η、）に対する２次元フーリエ変換処理（２ＤＦ
Ｔ）が行われ、また、ステップ４として３次元データＦ
（ξ、η、ζ）に対する３次元フーリエ変換処理（３Ｄ
ＦＴ）が行われる。よって、Ｆｏに対する２ＤＦＴによ
り画像ｆ。が生成され、また、Ｆに対する３ＤＦＴによ
り画像ｆが生成される。

よって、画像ｆ。は２軸方向の投影データつまりスキャ
ノ像（透視像）となり、そして、画像データｆは、３次
元表面画像や励起部位の任意断面画像に用いられる。

次に、本実施例におけるデータ収集及び処理における所
要時間について第８図を参照して説明する。

データ収集を時刻ｔ２０にて開始し、データＦ。

の収集を時刻ｔ２１にて終了して、データＦの収集を時
刻ｔ２３にて終了して、ここでデータＦ。のデータ収集
時間はＴ２１であり、データＦのデータ収集時間はＴ２
３である。そして、Ｆｏは時刻ｔ２１にてただちにプロ
セッサに送られ、これ対する２ＤＦＴが行われ、時刻ｔ
２２にてｆｏが生成される。つまり、Ｆｏに対する処理
時間はＴ２２である。

一方、Ｆは時刻ｔ２３にてただちにプロセッサに送られ
、これ対する３ＤＦＴが行われ、時刻ｔ　２４にてｆが
生成される。つまり、Ｆに対する処理時間はＴ２４であ
る。

この場合、データ収集時間Ｔ２１は一般に２次元フーリ
エ変換データ収集法では数秒であり、データ収集時間Ｔ
２４は一般に３次元フーリエ変換データ収集法では数分
から数十分であり、ｆｏを生成するための処理時間（１
スライス）は数秒であり、ｆを生成するための処理時間
（ボリューム）は数分である。なお、２ＤＦＴは３ＤＦ
Ｔの処理の一部　８ 部であるから、ｆを生成するに要する時間を増加させて
いない。

以上のように本実施例方式によれば、従来はデータ収集
終了から時間ＴＩ８つまり数分を経ないと画像を見るこ
とができながったものが、時間Ｔ　２１＋　Ｔ　２２を
経るつまり数秒にて画像（スキャノ像）を見ることがで
きる。この場合、先に生成される画像ｆｏはスキャノ像
であって、これをリファレンス画像として用いることが
でき、その後、時間（Ｔ２Ｂ−（Ｔ２１＋Ｔ２２）　）
　十Ｔ２４にて３次元画像ｆによる観察を行えるので、
データ収集の最中にスキャノ像によるリファレンス画像
が呈示され、その後に全体観察と要部観察とを効率的に
行え、診断の高効率化が図られる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、ζ−０
又はζ−０又はη−０としても良く、ζ≠０又はξ≠０
又はη≠０としても良い。もちろん、使用するデータ収
集法としてＳＥ法、ＦＥ法を特定するものではない。こ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できるのである。

［発明の効果コ このように本発明では、ＭＲＩ装置で３次元フーリエ変
換データ収集法により被検者の特定３次元領域からから
３次元データを収集し、これを３次元フーリエ変換画像
再構成法により画像再構成処理を行なうに際し、この処
理と同時に前記３次元データにおける一方向の特定位置
の２次元ブタを２次元フーリエ変換画像再構成法により
画像再構成処理を行ない、また、ＭＲＩ装置で被検者の
特定３次元領域から磁気共鳴による３次元ブタを収集す
るに際し、２次元フーリエ変換データ収集法により前記
３次元データにおける一方向の特定位置の２次元データ
を収集し且つこの２次元データに対して２次元フーリエ
変換画像再構成法により画像再構成処理を行なうと共に
、前記２次元データを収集した後に残る部分の３次元デ
ータを３次元フーリエ変換データ収集法により収集し、
この３次元データに対して３次元フーリエ変換画像再構
成法により画像再構成処理を行なうようにし、さらに、
前記特定位置として中心位置を設定するようにしている
。

この結果、３次元フーリエ変換画像再構成法により再構
成処理した画像が生成される前に、３次元データにおけ
る一方向の特定位置の２次元データを２次元フーリエ変
換画像再構成法により再構成処理した画像を得ることが
できるので、３次元フーリエ変換によるデータ収集及び
画像再構成のスキャンの開始から表示までの間に、先に
得られた画像に基づく診断を行うことができ、また、３
次元画像に基づく病変部の立体的な位置やその広がり明
確に把握するため診断を行うことができる。

従って、効率的な画像診断を実現できる。また、特定位
置として中心位置を設定することにより、先に得られる
画像は透視像となり、透視像に基づく診断と３次元画像
に基づく診断とを行うことができる。

よって、本発明によれば、３次元フーリエ変換によるデ
ータ収集及び画像再構成法を用いた病変部の立体的な位
置やその広がり明確に把握することができる上、診断効
率の向上も図り得るＭＲＩ装置におけるデータ収集・処
理方式を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法が適用される磁気共鳴イメージン
グ装置の構成を示す図、第２図は本発明の方法に適用さ
れる３次元フーリエ変換データ収集法の一例を示すパル
スシーケンスの図、第３図は同パルスシーケンスの実行
によりデータ収集を示す図、第４図は本発明の第１の実
施例の方法の処理手順を示す図、第５図は中心断面室゛
理を示す図、第６図は第４図に示すデータ収集・処理法
における所要時間を示す図、第７図は本発明の第２の実
施例の方法の処理手順を示す図、第８図は第４図に示す
データ収集・処理法における所要時間を示す図である。 ＭＡ・・・マグネットアッセンブリ、１・・・静磁場コ
イル、２・・・ｘ、ｙ、ｚ軸の傾斜磁場発生コイル、３
・・・プローブ、４・・・静磁場制御系、５・・・送信
器、６・・・受信器、７・・・Ｘ軸傾斜磁場電源、８・
・・Ｙ軸傾斜磁場電源、 ９・・・Ｚ軸傾斜磁場電源、 ０・・・シ ケンサ、 １・・・コンピュータシステム、 ２・・・表 爪装置、 １３・・・プロセッサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＭＲＩ装置で３次元フーリエ変換データ収集法に
   より被検者の３次元領域からから３次元データを収集し
   、これを３次元フーリエ変換画像再構成法により画像再
   構成処理を行なうに際し、この処理と同時に前記３次元
   データにおける一方向の特定位置の２次元データを２次
   元フーリエ変換画像再構成法により画像再構成処理を行
   なうことを特徴とするＭＲＩ装置におけるデータ収集・
   処理方式。
2. （２）ＭＲＩ装置で被検者の３次元領域から磁気共鳴に
   よる３次元データを収集するに際し、２次元フーリエ変
   換データ収集法により前記３次元データにおける一方向
   の特定位置の２次元データを収集し且つこの２次元デー
   タに対して２次元フーリエ変換画像再構成法により画像
   再構成処理を行なうと共に、前記２次元データを収集し
   た後に残る部分の３次元データを３次元フーリエ変換デ
   ータ収集法により収集し、この３次元データに対して３
   次元フーリエ変換画像再構成法により画像再構成処理を
   行なうことを特徴とするＭＲＩ装置におけるデータ収集
   ・処理方式。
3. （３）３次元データにおける一方向の特定位置を、中心
   位置としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＭ
   ＲＩ装置におけるデータ収集・処理方式。