特開 2024-157831 磁気共鳴信号収集装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157831

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】磁気共鳴信号収集装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 311

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072433

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹島 秀則

【テーマコード（参考）】

4C096

【Ｆターム（参考）】

4C096AA13

4C096AB37

4C096AB38

4C096AB39

4C096AD06

4C096DC28

(57)【要約】

【課題】３軸局所励起による複数領域に対する信号収集法において、信号収集領域の位置の設定の自由度を向上しつつ信号収集時間を短縮すること。
【解決手段】
実施形態に係る磁気共鳴信号収集装置は、設定部と収集部とを有する。設定部は、３軸局所励起による信号収集対象である第１の収集領域と第２の収集領域とを、第１の収集領域が第２の収集領域のための第２の励起領域に３次元的に重複せず且つ第２の収集領域が第１の収集領域のための第１の励起領域に３次元的に重複しないように設定する。収集部は、第１の励起領域を選択的に励起して第１の磁気共鳴信号を収集し、第１の励起領域を再び励起する前に、第２の励起領域を選択的に励起して第２の磁気共鳴信号を収集する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

３軸局所励起による信号収集対象である第１の収集領域と第２の収集領域とを、前記第１の収集領域が前記第２の収集領域のための第２の励起領域に３次元的に重複せず且つ前記第２の収集領域が前記第１の収集領域のための第１の励起領域に３次元的に重複しないように設定する設定部と、
前記第１の励起領域を選択的に励起して第１の磁気共鳴信号を収集し、前記第１の励起領域を再び励起する前に、前記第２の励起領域を選択的に励起して第２の磁気共鳴信号を収集する収集部と、
を具備する磁気共鳴信号収集装置。

【請求項2】

前記設定部は、前記第１の収集領域と共に、前記第１の収集領域で３軸直交する３個の帯領域からなる前記第１の励起領域を設定し、前記第２の収集領域と共に、前記第２の収集領域で３軸直交する３個の帯領域からなる前記第２の励起領域を設定する、請求項１記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項3】

前記第１の収集領域と前記第２の収集領域とを設定するためのユーザインタフェース画面を表示機器に表示する表示制御部を更に備え、
前記設定部は、前記ユーザインタフェース画面を介したユーザ指示に基づき前記第１の収集領域と前記第２の収集領域とを設定する、
請求項１記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項4】

前記表示制御部は、３次元的に特定の角度だけ傾いた前記第１の収集領域と前記第２の収集領域とを表示する、請求項３記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項5】

前記ユーザインタフェース画面は、前記特定の角度を指定するためのＧＵＩ部品を有する、請求項４記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項6】

前記設定部は、
前記ユーザインタフェース画面を介したユーザ指示に基づき前記第１の収集領域の位置と前記第２の収集領域の位置とを初期的に設定し、
前記第１の収集領域が前記第２の励起領域に重複し及び／又は前記第２の収集領域が前記第１の励起領域に重複する場合、前記第１の収集領域と前記第２の励起領域とが及び／又は前記第２の収集領域と前記第１の励起領域とが重複しないように、前記第１の収集領域及び／又は前記第２の収集領域の３次元的な傾き角度を自動的に調整する、
請求項３記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項7】

前記設定部は、物理的な信号収集不可領域に対する前記第１の収集領域と前記第２の収集領域との設定を制限する、請求項３記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項8】

前記信号収集不可領域は、前記第１の収集領域及び前記第２の収集領域各々を覆い、特定の幅を有する空間領域に設定される、請求項７記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項9】

前記収集部は、前記第１の収集領域のための磁場不均一補正に関する第１の補正値と前記第２の収集領域のための磁場不均一補正に関する第２の補正値とを、前記第１の励起領域に対する磁場印加前と前記第２の励起領域に対する磁場印加前とに交互に切り替える、請求項１記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項10】

前記収集部は、前記第１の補正値及び前記第２の補正値を、前記第１の励起領域及び前記第２の励起領域についての前記第１の磁気共鳴信号及び前記第２の磁気共鳴信号の収集シーケンスにおける水抑制パルスの印加前又はＯＶＳ（Outer Volume Suppression）パルスの印加に先立ち、又は直前の前記第２の励起領域及び前記第１の励起領域における前記第２の磁気共鳴信号及び前記第１の磁気共鳴信号の収集シーケンスにおける読出傾斜磁場の印加に後続するスポイラー傾斜磁場の印加に後続して切り替える、請求項９記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項11】

前記収集部は、前記第１の収集領域のための水抑制に関する第１の制御値と前記第２の収集領域のための水抑制に関する第２の制御値とを、前記第１の励起領域に対する水抑制パルスの印加前と前記第２の励起領域に対する水抑制パルスの印加前とに交互に切り替える、請求項１記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項12】

前記第１の制御値と前記第２の制御値とは、水抑制パルスのフリップアングル及び／又はパルス間隔である、請求項１１記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項13】

前記設定部は、前記第１の収集領域と前記第２の収集領域との双方に重ならない位置にＯＶＳ（Outer Volume Suppression）パルスの印加領域を設定する、請求項１記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項14】

前記第１の磁気共鳴信号に基づいてケミカルシフト周波数毎の前記第１の磁気共鳴信号の信号強度の分布を表す第１のスペクトルを生成し、前記第２の磁気共鳴信号に基づいてケミカルシフト周波数毎の前記第２の磁気共鳴信号の信号強度の分布を表す第２のスペクトルを生成する生成部を更に備える、請求項１記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項15】

前記第１の収集領域及び前記第２の収集領域各々は、単一のボクセル又は複数のボクセルにより規定される、請求項１記載の磁気共鳴信号収集装置。

【請求項16】

前記第１の収集領域及び前記第２の収集領域各々は、３次元の空間領域である、請求項１記載の磁気共鳴信号収集装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴信号収集装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＲスペクトロスコピー（ＭＲＳ：magnetic resonance spectroscopic）は、関心ボクセル（ＶＯＩ：volume of interest）と呼ばれる信号収集領域を３軸局所励起して磁気共鳴信号を収集している。１回の繰り返し時間（ＴＲ：time of repetition）は１５００ｍｓ程度であり、６４～１２８回程度ＴＲが繰り返される。全体の信号収集時間は３～５分程度であり、比較的長いといえる。

【0003】

信号収集時間の短縮を目指したＭＲＳの信号収集方法として、マルチスライス法を用いたＭＲＳＩ（magnetic resonance spectroscopic imaging）による信号収集手法であるＭＵＳＣＬＥ（multi slice localized excitation）が知られている。ＭＵＳＣＬＥは、１回のＴＲにおいて、複数スライス各々についてＯＶＳ（outer volume suppression）のみを使用して信号を収集しているが、スライスの位置の自由度は限定的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１５４６１９号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Alexander Gussew等、”MUSCLE: MUlti SliCe Localized Excitation 31P-MRS”、Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 25 (2017)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、３軸局所励起による複数領域に対する信号収集法において、信号収集領域の位置の自由度を向上しつつ信号収集時間を短縮することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態に係る磁気共鳴信号収集装置は、設定部と収集部とを有する。前記設定部は、３軸局所励起による信号収集対象である第１の収集領域と第２の収集領域とを、前記第１の収集領域が前記第２の収集領域のための第２の励起領域に３次元的に重複せず且つ前記第２の収集領域が前記第１の収集領域のための第１の励起領域に３次元的に重複しないように設定する。前記収集部は、前記第１の励起領域を選択的に励起して前記第１の磁気共鳴信号を収集し、前記第１の励起領域を再び励起する前に、前記第２の励起領域を選択的に励起して第２の磁気共鳴信号を収集する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る磁気共鳴信号収集装置の構成例を示す図である。

【図2】図２は、本実施形態に係るＭＲＳパルスシーケンスの一例を示す図である。

【図3】図３は、収集領域及び励起領域の位置関係を３次元的に表す図である。

【図4】図４は、第２収集領域が第１収集領域の励起領域に重複する配置を３次元的に表す図である。

【図5】図５は、第２収集領域が第１収集領域の励起領域に重複しない配置を３次元的に表す図である。

【図6】図６は、磁気共鳴信号収集装置によるＭＲＳの処理手順を示す図である。

【図7】図７は、ステップＳ１において表示される設定画面の一例を示す図である。

【図8】図８は、第２の設定例による第１収集領域及び第２収集領域の設定方法を示す図である。

【図9】図９は、第３の設定例による第１収集領域及び第２収集領域の設定画面Ｉ３を示す図である。

【図10】図１０は、磁場不均一補正値の切り替えタイミングを例示する図である。

【図11】図１１は、不均一磁場補正のために重畳されるオフセット磁場の印加タイミングを例示する図である。

【図12】図１２は、水抑制制御値の切り替えタイミングを例示する図である。

【図13】図１３は、ＯＶＳパルスの印加領域（ＯＶＳ領域）と収集領域との位置関係を示す図である。

【図14】図１４は、収集領域の大きさを例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る磁気共鳴信号収集装置について詳細に説明する。

【0010】

図１は、本実施形態に係る磁気共鳴信号収集装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、磁気共鳴信号収集装置１は、架台１１、寝台１３、傾斜磁場電源２１、送信回路２３、受信回路２５、寝台駆動装置２７、シーケンス制御回路２９及びホストコンピュータ５０を有する。

【0011】

架台１１は、静磁場磁石４１と傾斜磁場コイル４３とを有する。静磁場磁石４１と傾斜磁場コイル４３とは架台１１の筐体に収容されている。架台１１の筐体には中空形状を有するボアが形成されている。架台１１のボア内には送信コイル４５と受信コイル４７とが配置される。

【0012】

静磁場磁石４１は、中空の略円筒形状を有し、略円筒内部に静磁場を発生する。静磁場磁石４１としては、例えば、永久磁石、超伝導磁石または常伝導磁石等が使用される。ここで、静磁場磁石４１の中心軸をＺ軸に規定し、Ｚ軸に対して鉛直に直交する軸をＹ軸に規定し、Ｚ軸に水平に直交する軸をＸ軸に規定する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、直交３次元座標系を構成する。

【0013】

傾斜磁場コイル４３は、静磁場磁石４１の内側に取り付けられ、中空の略円筒形状に形成されたコイルユニットである。傾斜磁場コイル４３は、傾斜磁場電源２１からの電流の供給を受けて傾斜磁場を発生する。より詳細には、傾斜磁場コイル４３は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応する３つのコイルを有する。当該３つのコイルは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を形成する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸に沿う傾斜磁場は合成されて互いに直交するスライス選択傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐ及び周波数エンコード傾斜磁場Ｇｒが所望の方向に形成される。スライス選択傾斜磁場Ｇｓは、任意に撮像断面（スライス）を決めるために利用される。位相エンコード傾斜磁場Ｇｐは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号と呼ぶ）の位相を変化させるために利用される。周波数エンコード傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じてＭＲ信号の周波数を変化させるために利用される。なお、以下の説明においてスライス選択傾斜磁場Ｇｓの傾斜方向はＺ軸、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐの傾斜方向はＹ軸、周波数エンコード傾斜磁場Ｇｒの傾斜方向はＸ軸であるとする。

【0014】

傾斜磁場電源２１は、シーケンス制御回路２９からのシーケンス制御信号に従い傾斜磁場コイル４３に電流を供給する。傾斜磁場電源２１は、傾斜磁場コイル４３に電流を供給することにより、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸に沿う傾斜磁場を傾斜磁場コイル４３により発生させる。当該傾斜磁場は、静磁場磁石４１により形成された静磁場に重畳されて被検体Ｐに印加される。

【0015】

送信コイル４５は、例えば、傾斜磁場コイル４３の内側に配置され、送信回路２３から電流の供給を受けて高周波パルス（以下、ＲＦパルスと呼ぶ）を発生する。

【0016】

送信回路２３は、被検体Ｐ内に存在する対象プロトンを励起するためのＲＦパルスを、送信コイル４５を介して被検体Ｐに印加するために、送信コイル４５に電流を供給する。ＲＦパルスは、対象プロトンに固有の共鳴周波数で振動し、対象プロトンを励起させる。励起された対象プロトンからＭＲ信号が発生され、受信コイル４７により検出される。送信コイル４５は、例えば、全身用コイル（ＷＢコイル）である。全身用コイルは、送受信コイルとして使用されても良い。

【0017】

受信コイル４７は、ＲＦパルスの作用を受けて被検体Ｐ内に存在する対象プロトンから発せられるＭＲ信号を受信する。受信コイル４７は、ＭＲ信号を受信可能な複数の受信コイルエレメントを有する。受信されたＭＲ信号は、有線又は無線を介して受信回路２５に供給される。図１に図示しないが、受信コイル４７は、並列的に実装された複数の受信チャネルを有している。受信チャネルは、ＭＲ信号を受信する受信コイルエレメント及びＭＲ信号を増幅する増幅器等を有している。ＭＲ信号は、受信チャネル毎に出力される。受信チャネルの総数と受信コイルエレメントの総数とは同一であっても良いし、受信チャネルの総数が受信コイルエレメントの総数に比して多くてもよいし、少なくてもよい。

【0018】

受信回路２５は、励起された対象プロトンから発生されるＭＲ信号を、受信コイル４７を介して受信する。受信回路２５は、受信されたＭＲ信号を信号処理してデジタルのＭＲ信号を発生する。デジタルのＭＲ信号は、空間周波数により規定されるｋ空間にて表現することができる。以下、デジタルのＭＲ信号をｋ空間データと呼ぶことにする。ｋ空間データは、ＭＲ信号の信号強度値を時間関数で表すデジタルデータである。ｋ空間データは、有線又は無線を介してホストコンピュータ５０に供給される。

【0019】

なお、上記の送信コイル４５と受信コイル４７とは一例に過ぎない。送信コイル４５と受信コイル４７との代わりに、送信機能と受信機能とを備えた送受信コイルが用いられても良い。また、送信コイル４５、受信コイル４７及び送受信コイルが組み合わされても良い。

【0020】

架台１１に隣接して寝台１３が設置される。寝台１３は、天板１３１と基台１３３とを有する。天板１３１には被検体Ｐが載置される。基台１３３は、天板１３１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸各々に沿ってスライド可能に支持する。基台１３３には寝台駆動装置２７が収容される。寝台駆動装置２７は、シーケンス制御回路２９からの制御を受けて天板１３１を移動する。寝台駆動装置２７は、例えば、サーボモータやステッピングモータ等の如何なるモータ等を含んでも良い。

【0021】

シーケンス制御回路２９は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）あるいはＭＰＵ（Micro Processing Unit）のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。シーケンス制御回路２９は、処理回路５１の設定機能５１１により設定された信号収集条件に基づいて傾斜磁場電源２１、送信回路２３及び受信回路２５を同期的に制御して、被検体Ｐから発せられるＭＲ信号を収集する。シーケンス制御回路２９は、収集部の一例である。

【0022】

本実施形態に係るシーケンス制御回路２９は、ケミカルシフト計測の一種であるＭＲスペクトロスコピー（以下、ＭＲＳともいう）のための信号収集を実行する。ケミカルシフト計測は、化学的環境の違いに応じて生じる、水素原子核等の対象プロトンの共鳴周波数の微小な差異であるケミカルシフトを計測する技術である。ケミカルシフト値毎のＭＲ信号強度を解析することにより収集対象領域に含まれる代謝物の物質量を計測することが可能である。

【0023】

シーケンス制御回路２９は、信号収集条件に基づくＭＲＳパルスシーケンスに従い、被検体Ｐ内に設定された収集対象領域に対する信号収集を実行する。ＭＲＳパルスシーケンスを実行することにより被検体Ｐの体内から自由誘導減衰（ＦＩＤ：Free induction decay）信号又はスピンエコー信号等のＭＲ信号が発生される。受信回路２５は、受信コイル４７を介してＭＲ信号を受信し、受信されたＭＲ信号を信号処理して、測定対象に関するデータを収集する。

【0024】

図１に示すように、ホストコンピュータ５０は、処理回路５１、メモリ５２、ディスプレイ５３、入力インタフェース５４及び通信インタフェース５５を有するコンピュータである。処理回路５１、メモリ５２、ディスプレイ５３、入力インタフェース５４及び通信インタフェース５５間のデータ通信は、バスを介して行われる。

【0025】

処理回路５１は、ハードウェア資源としてＣＰＵ等のプロセッサを有する。処理回路５１は、磁気共鳴信号収集装置１の中枢として機能する。例えば、処理回路５１は、各種プログラムの実行により設定機能５１１、収集機能５１２、生成機能５１３及び表示制御機能５１４を実現する。

【0026】

設定機能５１１により処理回路５１は、本実施形態に係るＭＲＳの信号収集条件を設定する。信号収集条件としては、一例として、収集領域及び当該収集領域に付随する励起領域の位置が挙げられる。本実施形態に係る収集領域及び励起領域各々は、２個以上設定される。具体的には、処理回路５１は、３軸局所励起による信号収集対象である第１収集領域と第２収集領域とを、第１収集領域が第２収集領域のための第２励起領域に３次元的に重複せず且つ前記第２収集領域が第１収集領域のための第１励起領域に３次元的に重複しないように設定する。処理回路５１は、第１収集領域と共に、第１収集領域で３軸直交する３個の帯領域からなる第１励起領域を設定し、第２収集領域と共に、第２収集領域で３軸直交する３個の帯領域からなる第２励起領域を設定する。なお、本実施形態において設定可能な収集領域の個数は２個に限定されず、３個以上でもよい。

【0027】

信号収集条件は、収集領域及び励起領域の位置の他、ＭＲＳの基本シーケンスの種類、磁場不均一補正の補正値、水抑制の制御値、ＯＶＳ、繰り返し時間（ＴＲ）、エコー時間（ＴＥ）、積算回数（ＮＥＸ：number of excitation）、スペクトル幅、サンプリング数、領域選択パルス等の条件項目がある。撮像条件は、ユーザにより手動的に又はアルゴリズムに従い自動的に設定されればよい。

【0028】

収集機能５１２により処理回路５１は、設定機能５１１により設定された信号収集条件に基づくＭＲスペクトロスコピーの実行を、シーケンス制御回路２９に指令する。シーケンス制御回路２９は、処理回路５１からの指令に従いＭＲスペクトロスコピーを実行する。ＭＲスペクトロスコピーにおいてシーケンス制御回路２９は、第１収集領域に対する信号収集と第２収集領域に対する信号収集とを交互に繰り返す。この際、シーケンス制御回路２９は、第１励起領域を選択的に励起して第１ＭＲ信号を収集し、第１励起領域を再び励起する前に、第２励起領域を選択的に励起して第２ＭＲ信号を収集する。第１ＭＲ信号は第１収集領域から発生されると期待されるＭＲ信号を、第２ＭＲ信号は第２収集領域から発生されると期待されるＭＲ信号を意味する。第１及び第２ＭＲ信号は、受信回路２５により受信され、デジタル変換される。デジタル変換後の第１及び第２ＭＲ信号は、処理回路５１に伝送される。処理回路５１は、受信回路２５から伝送された第１及び第２ＭＲ信号を取得する。収集機能５１２は収集部の一例である。

【0029】

生成機能５１３により処理回路５１は、収集機能５１２により収集された第１ＭＲ信号に基づいて、ケミカルシフト周波数毎の第１ＭＲ信号の信号強度の分布を表す第１スペクトルを生成し、第２ＭＲ信号に基づいてケミカルシフト周波数毎の第２ＭＲ信号の信号強度の分布を表す第２スペクトルを生成する。更に処理回路５１は、第１及び第２スペクトルに基づいて第１及び第２収集領域に含まれる代謝物の物質量の絶対値及び／又は相対値等を推定してもよい。生成機能５１３は生成部の一例である。

【0030】

表示制御機能５１４により処理回路５１は、種々の情報をディスプレイ５３等の表示機器に表示する。一例として処理回路５１は、収集領域及び／又は励起領域の設定画面を表示する。表示制御機能５１４は表示制御部の一例である。

【0031】

メモリ５２は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、メモリ５２は、ＣＤ－ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。

【0032】

ディスプレイ５３は、表示制御機能５１４による制御に従い種々の情報を表示する。ディスプレイ５３としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。

【0033】

入力インタフェース５４は、ユーザからの各種指令を受け付ける入力機器を含む。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ、タッチスクリーン、タッチパッド等が利用可能である。なお、入力機器は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限らない。例えば、磁気共鳴信号収集装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、受け取った電気信号を種々の回路へ出力するような電気信号の処理回路も入力インタフェース５４の例に含まれる。また、入力インタフェース５４は、マイクロフォンにより収集された音声信号を指示信号に変換する音声認識装置でもよい。

【0034】

通信インタフェース５５は、ＬＡＮ（Local Area Network）等を介して磁気共鳴信号収集装置１と、ワークステーションやＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）、ＨＩＳ（Hospital Information System）、ＲＩＳ（Radiology Information System）等とを接続するインタフェースである。通信インタフェース５５は、各種情報を接続先のワークステーション、ＰＡＣＳ、ＨＩＳ及びＲＩＳとの間で送受信する。

【0035】

次に、本実施形態に係る磁気共鳴信号収集装置１の動作例について説明する。まず、本実施形態に係るＭＲＳパルスシーケンスについて説明する。なお、本実施形態に係るＭＲＳは２個以上の収集領域に対して信号収集を実施するが、収集領域の個数は一例として２個であることを想定する。収集領域の個数が３個以上である場合にも２個の例に倣い同様に実施可能である。

【0036】

図２は、本実施形態に係るＭＲＳパルスシーケンスの一例を示す図である。図２に示すように、本実施形態に係るＭＲＳパルスシーケンスでは、第１収集領域に対する信号収集と第２収集領域に対する信号収集とが交互に繰り返される。各収集領域に対するパルスシーケンスは、水抑制及びＯＶＳのための事前処理部６１と、当該事前処理部６１に後続する信号収集部６２とを含む。事前処理部６１は、収集領域に含まれる自由水の信号を抑制するための水抑制シーケンスと、ＯＶＳ領域からの信号を抑制するためのＯＶＳのためのＯＶＳシーケンスとを含む。

【0037】

信号収集部６２では、ＭＲＳパルスシーケンスの基本シーケンスが実施される。基本シーケンスとしては、ＰＲＥＳＳ（Point resolved spectroscopy）、ＳＴＥＡＭ（Stimulated echo acquisition mode）、ＬＡＳＥＲ（Localization by adiabatic selective refocusing）、ｓｅｍｉ－ＬＡＳＥＲ、ＳＰＥＣＩＡＬ（spin-echo full-intensity acquired localized spectroscopy）及びこれらの発展法その他の手法が使用されればよい。具体的には、信号収集部６２は、収集領域を選択するためのローカライザ部と、ＭＲ信号を収集するリードアウト部とを含む。ローカライザ部では、Ｚ軸方向に領域選択するための傾斜磁場パルスと当該傾斜磁場パルスに重畳した９０度励起パルスとが印加され、次にＹ軸方向に領域選択するための傾斜磁場パルスと当該傾斜磁場パルスに重畳した１８０度再収束パルスとが印加され、次にＸ軸方向に領域選択するための傾斜磁場パルスと当該傾斜磁場パルスに重畳した１８０度再収束パルスとが印加される。９０度励起パルスにより励起される励起領域、１番目の１８０度再収束パルスにより励起される励起領域及び２番目の１８０度再収束パルスにより励起される励起領域に交差する３次元の空間領域が収集領域である。このような領域選択操作は、３軸局所励起と呼ばれる。

【0038】

リードアウト部では、リードアウト傾斜磁場の印加と共に受信回路２５によりＭＲ信号が受信される。ＭＲ信号の受信後、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向各々に対してスポイラーパルスが印加され、励起領域に残留する磁化が低減される。

【0039】

図２に示すように、第１収集領域に対する信号収集と第２収集領域に対する信号収集とが交互に繰り返される。第１収集領域に対する信号収集後、第１収集領域に付随する第１励起領域において飽和した磁化が完全に回復する前に、第２収集領域に対する信号収集が行われる。第２収集領域に対する信号収集後、第２収集領域に付随する第２励起領域において飽和した磁化が完全に回復する前に、第１収集領域に対する信号収集が行われる。これにより、第１収集領域に対する信号収集と第２収集領域に対する信号収集との信号収集時間を短縮する。本実施形態に係る信号収集法によれば、第１収集領域に対する信号収集時間と第２収集領域に対する信号収集時間との和に相当する時間がＴＲとなる。

【0040】

次に、本実施形態に係る収集領域及び励起領域について説明する。

【0041】

図３は、収集領域Ｖ０及び励起領域Ｅ０の位置関係を３次元的に表す図である。収集領域Ｖ０は、３軸局所励起により選択される、ＭＲ信号の収集対象の空間領域である。収集領域Ｖ０は、単一のボクセル（シングルボクセル）により規定されるものとする。収集領域Ｖ０は、ＶＯＩ（volume of interest）とも呼ばれる。励起領域Ｅ０は、収集領域Ｖ０を空間的に選択するために３軸局所励起される帯状（スラブ状）の空間領域である。具体的には、励起領域Ｅ０は、スライス選択傾斜磁場の傾斜方向Ｚに関するスラブ状の励起領域Ｅ０Ｚ、位相エンコード傾斜磁場の傾斜方向Ｙに関するスラブ状の励起領域Ｅ０Ｙ、リードアウト傾斜磁場の傾斜方向Ｘに関するスラブ状の励起領域Ｅ０Ｘを有する。励起領域Ｅ０Ｚ、Ｅ０Ｙ及びＥ０Ｘが交差する３次元空間領域が収集領域Ｖ０に設定される。

【0042】

次に、複数の収集領域を設定するときの問題点について説明する。図４は、第２収集領域Ｖ２が第１収集領域Ｖ１の励起領域Ｅ１Ｘに重複する配置を３次元的に表す図である。図４に示すように、収集領域Ｖ１のＸ方向に関する励起領域Ｅ１Ｘに第２収集領域Ｖ２が一部重なっていることを想定する。上記の通り、信号収集時においては、第１収集領域Ｖ１に対する信号収集と第２収集領域Ｖ２に対する信号収集とが交互に繰り返し行われるので、励起領域Ｅ１Ｘは第２収集領域Ｖ２に対する信号収集に先立ち励起されることとなる。励起領域Ｅ１Ｘに重複する第２収集領域Ｖ２に関する第２ＭＲ信号の収集時点において、励起領域Ｅ１Ｘ内に磁化が残留する場合、第２ＭＲ信号の信号強度は、磁化が残留しない場合に比して低減する。すなわち、ある収集領域が他の収集領域に付随する励起領域に重畳している場合、正確な強度のＭＲ信号を収集することができないおそれがある。

【0043】

図５は、第２収集領域Ｖ２が第１収集領域Ｖ１の励起領域Ｅ１に重複しない配置を３次元的に表す図である。図５に示すように、第１収集領域Ｖ１と第２収集領域Ｖ２とは、図４と同様の位置関係にあるものとする。すなわち、第２収集領域Ｖ２は、励起領域Ｅ１ＸがＸ軸に平行に配置される場合において当該励起領域Ｅ１Ｘに重複する位置に配置され、第１収集領域Ｖ１は、励起領域Ｅ２ＸがＸ軸に平行に配置される場合において当該励起領域Ｅ２Ｘに重複する位置に配置されている。

【0044】

図５に示すように、設定機能５１１の実現により、処理回路５１は、３軸局所励起による信号収集対象である第１収集領域Ｖ１と第２収集領域Ｖ２とを、第１収集領域Ｖ１が第２収集領域Ｖ２のための第２励起領域Ｅ２Ｘ，Ｅ２Ｙ，Ｅ２Ｚに３次元的に重複せず且つ第２収集領域Ｖ２が第１収集領域Ｖ１のための第１励起領域Ｅ１Ｘ，Ｅ１Ｙ，Ｅ１Ｚに、２次元的にではなく、３次元的に重複しないように設定する。具体的には、第１励起領域Ｅ１Ｘ，Ｅ１Ｙ，Ｅ１Ｚ及び／又は第２励起領域Ｅ２Ｘ，Ｅ２Ｙ，Ｅ２Ｚを、初期３次元角度から３次元的に特定３次元角度に回転（オブリーク）させることにより、第１収集領域Ｖ１を第２励起領域Ｅ２Ｘ，Ｅ２Ｙ，Ｅ２Ｚに、第２収集領域Ｖ２を第１励起領域Ｅ１Ｘ，Ｅ１Ｙ，Ｅ１Ｚに重複なく配置する。

【0045】

「３次元角度」は、Ｘ軸に対する角度、Ｙ軸に対する角度及びＺ軸に対する角度の組合せで規定される。「初期３次元角度」は、初期的に設定された３次元角度を意味し、例えば、Ｘ軸に対する角度、Ｙ軸に対する角度及びＺ軸に対する角度各々が０度を意味する。「特定３次元角度」は、第１収集領域Ｖ１を第２励起領域Ｅ２Ｘ，Ｅ２Ｙ，Ｅ２Ｚに、第２収集領域Ｖ２を第１励起領域Ｅ１Ｘ，Ｅ１Ｙ，Ｅ１Ｚに重複なく配置可能な３次元角度（以下、非重複角度）の中から任意に選択されればよい。非重複角度は、初期３次元角度から所定３次元角度ずつ又はランダムに探索する手法でもよいし、ベイズ最適化等の任意の最適化手法を用いてもよいし、あるいは、人手により指定された３次元角度の中から探索する手法でもよい。「特定３次元角度」はオブリーク角度ともいう。

【0046】

第１収集領域Ｖ１を第２励起領域Ｅ２Ｘ，Ｅ２Ｙ，Ｅ２Ｚに、第２収集領域Ｖ２を第１励起領域Ｅ１Ｘ，Ｅ１Ｙ，Ｅ１Ｚに重複なく、第１収集領域Ｖ１と第２収集領域Ｖ２とを設定することにより、第２励起領域Ｅ２Ｘ，Ｅ２Ｙ，Ｅ２Ｚの励起による磁化飽和に伴う第１ＭＲ信号の信号消失と第１励起領域Ｅ１Ｘ，Ｅ１Ｙ，Ｅ１Ｚの励起による磁化飽和に伴う第２ＭＲ信号の信号消失とを低減することが可能になる。

【0047】

次に、本実施形態に係る磁気共鳴信号収集装置１の動作例について説明する。図６は、磁気共鳴信号収集装置１によるＭＲＳの処理手順を示す図である。図６に示すように、処理回路５１は、設定機能５１１の実現により、第１収集領域及び第２収集領域を設定する（ステップＳ１）。ステップＳ１において処理回路５１は、ユーザインタフェース画面（以下、設定画面）を介して第１収集領域及び第２収集領域を設定する。設定画面は、処理回路５１の表示制御機能５１４によりディスプレイ５３に表示される。処理回路５１は、ユーザインタフェース画面を介したユーザ指示に基づき第１収集領域と第２収集領域とを設定する。処理回路５１は、第１収集領域と共に、第１収集領域で３軸直交する３個の帯領域からなる第１励起領域を設定し、第２収集領域と共に、第２収集領域で３軸直交する３個の帯領域からなる第２励起領域を設定する。なお、第１及び第２励起領域は第１及び第２収集領域の位置及びオブリーク角度に応じて決定され、換言すれば、第１及び第２収集領域は第１及び第２励起領域の位置及びオブリーク角度に応じて決定される。以下の説明においては、特に言及のない限り、第１及び第２収集領域の位置及びオブリーク角度に応じて第１及び第２励起領域がそれぞれ決定されるものとする。

【0048】

図７は、設定画面Ｉ１の一例を示す図である。図７に示すように、設定画面Ｉ１には、ＭＲ画像Ｉ１１、表示枠Ｉ１２、表示枠Ｉ１３及び設定ボタンＩ１４が表示される。ＭＲ画像Ｉ１１としては、収集領域設定用の画像として予め生成された任意のＭＲ画像が表示されればよい。図７では、ＭＲ画像Ｉ１１として、頭部のアキシャル断面（ＸＹ断面）画像が例示されている。ＭＲ画像Ｉ１１には、第１収集領域を表すマーク（以下、第１ＶＯＩマーク）Ｉ１１１と第２収集領域を表すマーク（以下、第２ＶＯＩマーク）Ｉ１１２とが重畳される。また、ＭＲ画像Ｉ１１には、第１収集領域に付随する第１励起領域を表すマーク（以下、第１励起領域マーク）Ｉ１１３と第２収集領域に付随する第２励起領域を表すマーク（以下、第２励起領域マーク）Ｉ１１４とが重畳されてもよい。第１ＶＯＩマークＩ１１１、第２ＶＯＩマークＩ１１２、第１励起領域マークＩ１１３及び第２励起領域マークＩ１１４は、入力インタフェース５４を介して移動、回転、拡大及び縮小可能である。なお、ＭＲ画像Ｉ１１は、断面画像に限定されず、ボリュームレンダリング画像が表示されてもよい。この場合、各種マークＩ１１１、Ｉ１１２、Ｉ１１３及びＩ１１４は、３次元的に表示されることとなる。

【0049】

表示枠Ｉ１２には、第１収集領域（第１ＶＯＩ）に付随する第１励起領域のオブリーク角度が表示される。表示枠Ｉ１３には、第２収集領域（第２ＶＯＩ）に付随する第２励起領域のオブリーク角度が表示される。図７では、一例として、第１励起領域及び第２収集領域のオブリーク角度は、共に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に対して３５度である。表示枠Ｉ１２及び表示枠Ｉ１３に表示されるオブリーク角度は、入力インタフェース５４を介して任意に変更可能である。表示枠Ｉ１２及び表示枠Ｉ１３へのオブリーク角度の変更操作に連動して、第１ＶＯＩマークＩ１１１及び第２ＶＯＩマークＩ１１２が回転する。設定ボタンＩ１４は、設定画面Ｉ１における第１収集領域及び第２収集領域の位置及びオブリーク角度を確定させるためのＧＵＩ部品である。設定ボタンＩ１４が入力インタフェース５４を介して操作者により押下された場合、処理回路５１は、ＭＲ画像Ｉ１１に重畳されている第１ＶＯＩマークＩ１１１、第２ＶＯＩマークＩ１１２、第１励起領域マークＩ１１３及び第２励起領域マークＩ１１４の位置及びオブリーク角度に基づき、第１収集領域、第２収集領域、第１励起領域及び第２励起領域の３次元的な位置及びオブリーク角度を決定する。

【0050】

ここで、第１収集領域及び第２収集領域の設定の具体例について説明する。第１の設定例として処理回路５１は、オブリーク角度を初期的に制限し、当該制限内において第１収集領域及び第２収集領域を設定する。具体的には、まず処理回路５１は、任意のアルゴリズム又は操作者の指定角度に従い初期的なオブリーク角度を決定する。

【0051】

次に処理回路５１は、図７に示すように、決定されたオブリーク角度だけ３次元的に傾いた第１収集領域と第２収集領域とを表示する。具体的には、処理回路５１は、第１初期位置に第１収集領域を表す第１ＶＯＩマーク及び第１励起領域マークを表示し、第２初期位置に第２収集領域を表す第２ＶＯＩマーク及び第２励起領域マークを表示する。この際、処理回路５１は、第１ＶＯＩマーク、第１励起領域マーク、第２ＶＯＩマーク及び第２励起領域マークを、決定された初期的なオブリーク角度だけ傾けて表示する。操作者は、第１及び第２ＶＯＩマークを操作することにより第１及び第２収集領域の位置を任意に変更可能である。また、操作者は、表示枠Ｉ１２内の数値を任意値に変更することにより第１励起領域のオブリーク角度を、表示枠Ｉ１３内の数値を任意値に変更することにより第２励起領域のオブリーク角度を事後的に変更可能である。入力インタフェース５４を介して設定ボタンＩ１４が押下されることにより、処理回路５１は、押下時点での第１ＶＯＩマーク、第１励起領域マーク、第２ＶＯＩマーク及び第２励起領域マークの位置及びオブリーク角度に対応する第１収集領域、第１励起領域、第２収集領域及び第２励起領域を設定する。

【0052】

次に、第２の設定例について説明する。第２の設定例において処理回路５１は、設定画面を介したユーザ指示に基づき第１収集領域の位置と第２収集領域の位置とを初期的に設定し、第１収集領域が第２励起領域に重複し及び／又は第２収集領域が第１励起領域に重複する場合、第１収集領域と第２励起領域とが及び／又は第２収集領域と第１励起領域とが重複しないように、第１収集領域及び／又は第２収集領域のオブリーク角度を自動的に調整する。

【0053】

図８は、第２の設定例による第１収集領域及び第２収集領域の設定方法を示す図である。図８の左図に示すように、初期的な第１収集領域、第１励起領域、第２収集領域及び第２励起領域にそれぞれ対応する第１ＶＯＩマークＩ２１１、第１励起領域マークＩ２１３、第２ＶＯＩマークＩ２１２及び第２励起領域マークＩ２１４がＭＲ画像Ｉ２１に表示される。初期的なオブリーク角度において、第１ＶＯＩマークＩ２１１が第２励起領域マークＩ２１４に重畳し且つ第２ＶＯＩマークＩ２１２が第１励起領域マークＩ２１３に重畳するように、第１収集領域の位置（第１位置）と第２収集領域の位置（第２位置）とが指定されているとする。

【0054】

処理回路５１は、第１収集領域の第１位置と第２収集領域の第２位置とが指定された場合、初期３次元角度のもと、第１収集領域が第２励起領域に重畳し及び／又は第２収集領域が第１励起領域に重畳するか否かを判定する。重畳しないと判定された場合、処理回路５１は、初期３次元角度を第１収集領域及び第２収集領域の最終的なオブリーク角度に設定する。一方、重畳すると判定された場合、処理回路５１は、指定された第１位置及び第２位置において第１収集領域が第２励起領域に重畳せず且つ第２収集領域が第１励起領域に重畳しない３次元角度（許容角度）を探索し、許容角度を第１収集領域及び第２収集領域の最終的なオブリーク角度に設定する。許容角度が複数個存在する場合、任意の許容角度が最終的なオブリーク角度に設定されればよい。図８の右図に示すように、最終的なオブリーク角度に応じた第１ＶＯＩマークＩ２１１、第１励起領域マークＩ２１３、第２ＶＯＩマークＩ２１２及び第２励起領域マークＩ２１４がＭＲ画像Ｉ２２に表示される。

【0055】

次に第３の設定例について説明する。各収集領域の近傍領域は当該収集領域に対する励起に強い影響を受けるので、当該近傍領域から本来の信号強度のＭＲ信号を収集する事は期待できない。このような本来の信号強度のＭＲ信号の収集を期待できない空間領域は、物理的な信号収集不可領域として管理されることは望ましい。第３の設定例において処理回路５１は、物理的な信号収集不可領域に対する第１収集領域と第２収集領域との設定を制限する。信号収集不可領域は、第１収集領域及び第２収集領域各々を覆い、特定の幅を有する空間領域に設定される。

【0056】

図９は、第３の設定例による第１収集領域及び第２収集領域の設定画面Ｉ３を示す図である。図９に示すように、設定画面Ｉ３には、ＭＲ画像Ｉ３１、表示枠Ｉ３２、表示枠Ｉ３３、設定ボタンＩ３４及び表示枠Ｉ３５が表示される。ＭＲ画像Ｉ３１、表示枠Ｉ３２、表示枠Ｉ３３及び設定ボタンＩ３４は、それぞれ図７のＭＲ画像Ｉ１１、表示枠Ｉ１２、表示枠Ｉ１３及び設定ボタンＩ１４と同様である。なお、図９において第１励起領域及び第２励起領域のオブリーク角度は０度であるとする。

【0057】

図９に示すように、処理回路５１は、第１収集領域の位置が指定された場合、当該指定された位置に第１ＶＯＩマークＩ３１１を表示する。これに並行して処理回路５１は、第１収集領域に起因する信号収集不可領域を特定し、信号収集不可領域を示すマーク（以下、収集不可領域マーク）Ｉ３１３を表示する。信号収集不可領域は第１収集領域を包含し、信号収集不可領域の幅は、例えば、第１収集領域の幅の１／５程度に設定されればよい。信号収集不可領域の幅は、任意の値に設定可能である。処理回路５１は、信号収集不可領域内に対する他の収集領域の設定を制限する。具体的には、処理回路５１は、第１収集領域に起因する信号収集不可領域に重畳しない領域に第２収集領域の設定を制限する。例えば、処理回路５１は、収集不可領域マークＩ３１３内に第２収集領域の位置が指定された場合、「設定できません」等の警告メッセージを表示枠Ｉ３５に表示し、収集不可領域マーク外の位置を指定するよう操作者に促す。収集不可領域マークＩ３１３が表示されることにより、操作者は、収集不可領域マークＩ３１３に対する第２ＶＯＩマークＩ３１２の位置を視認できる。なお、処理回路５１は、第２収集領域の信号収集不可領域を設定してもよい。この場合、第２収集領域に起因する信号収集不可領域に重畳しない領域に第１収集領域の設定が制限される。

【0058】

ステップＳ１においては、第１収集領域、第２収集領域、第１励起領域及び第２励起領域の他、他の信号収集条件についても、自動的又は手動的に設定される。そして処理回路５１は、設定された信号収集条件に基づきＭＲＳパルスシーケンスを構築する。

【0059】

ステップＳ１が行われると処理回路５１は、収集機能５１２の実現により、第１収集領域及び第２収集領域に対する３軸局所励起により第１ＭＲ信号及び第２ＭＲ信号を収集する（ステップＳ２）。具体的には、処理回路５１は、第１収集領域及び第２収集領域に対する３軸局所励起を行うためのＭＲＳパルスシーケンスをシーケンス制御回路２９に伝送し、シーケンス制御回路２９は、ＭＲＳパルスシーケンスに従い傾斜磁場電源２１、送信回路２３及び受信回路２５を同期的に制御して、被検体Ｐから発せられるＭＲ信号を収集する。なお、ＭＲＳにおいては、第１収集領域及び第２収集領域に対する３軸局所励起による信号収集（本スキャン）の前に種々の事前スキャンが行われる。シーケンス制御回路２９による、典型的なＭＲＳによる信号収集手順は下記の通りである。

【0060】

１．まず、収集領域に合わせたシミングが行われる。１次以上の磁場不均一補正キャリブレーション用データが収集される。シミングは、一例として、２次元又は３次元のマルチエコーＳＰＧＲ（spoiled gradient echo）、ＦＡＳＴＭＡＰ（fast automatic shimming technology by mapping along projections）、ＦＡＳＴＥＳＴＭＡＰ（fast automatic shimming technology using echo-planar signal readout for mapping along projections）等の手法により行われればよい。

【0061】

２．次に、収集領域に合わせた中心周波数スキャン（center-frequency scan）が行われる。当該スキャンにより、共鳴周波数（上記の０次補正値）推定用キャリブレーションデータが収集される。

【0062】

３．次に、収集領域に合わせた水抑制キャリブレーションスキャン（water-saturation calibration scan）が行われる。当該スキャンにより、水抑制の性能を最大化する水抑制シーケンス調整用データが収集される。水抑制キャリブレーションスキャンとしては、ＷＥＴ（water suppression enhanced through T1 effects）、ＶＡＰＯＲ（variable power and optimized relaxations delays）その他の任意の手法により行うことが可能である。

【0063】

４．次に、収集領域に合わせた水参照スキャン（water-reference scan）が行われる。当該スキャンにより、装置出力参照データが収集される。装置出力参照データは、水抑制のＲＦの強度をゼロとしたサンプルを意味する。

【0064】

５．そして、収集領域に合わせた本スキャン（main scan）が行われる。当該スキャンにより、装置出力サンプルが収集される。装置出力サンプルは、スペクトル解析に使用するサンプルである第１ＭＲ信号及び第２ＭＲ信号を意味する。本スキャンにおいてシーケンス制御回路２９は、図２に示すパルスシーケンスに従い、第１励起領域を選択的に励起して第１ＭＲ信号を収集し、第１励起領域を再び励起する前に、第２励起領域を選択的に励起して第２ＭＲ信号を収集する。なお、第１及び第２励起領域をオブリークする場合、ＲＦパルス照射中のＧｘ、Ｇｙ及びＧｚを、第１及び第２励起領域をオブリークする方向に合わせて回転させる。本スキャンは、積算回数（ＮＥＸ）だけ繰り返される。

【0065】

ＭＲスペクトロスコピーにおいて収集される装置出力サンプル（第１ＭＲ信号及び第２ＭＲ信号）は、収集領域に対するキャリブレーションに強く依存する。すなわち、収集領域に特化した磁場不均一補正や水抑制性能の最大化を行う必要がある。そこでシーケンス制御回路２９は、第１収集領域と第２収集領域とで磁場不均一補正値と水抑制制御値とを動的に切り替える。

【0066】

まず磁場不均一補正値の切り替えについて説明する。処理回路５１は、設定機能５１１により、１次以上の磁場不均一補正キャリブレーション用データと共鳴周波数推定用キャリブレーションデータとに基づいて、第１収集領域及び第２収集領域各々について磁場不均一補正値を算出する。具体的には、処理回路５１は、１次又は２次の磁場の強度を決める係数として磁場不均一補正値を算出する。算出方法は、特に限定されないが、最小二乗法等が用いられればよい。１次の磁場の強度としてはＧｘ、Ｇｙ及びＧｚの３成分が挙げられ、２次の磁場の強度としてはＧｚＧｘ、ＧｘＧｙ、ＧｙＧｚ、（ＧｚＧｚ－０．５＊（ＧｘＧｘ＋ＧｙＧｙ））、ＧｘＧｘ－ＧｙＧｙの５成分が挙げられる。シーケンス制御回路２９は、算出された磁場不均一補正値を、信号収集する収集領域に合わせて動的に切り替える。なお、１次の磁場の強度のための磁場不均一補正値のみが使用されてもよいし、３次以上の磁場の強度のための磁場不均一補正値が使用されてもよい。

【0067】

図１０は、磁場不均一補正値の切り替えタイミングを例示する図である。図１０に示すＭＲＳパルスシーケンスは図２と同様である。上記の通り、シーケンス制御回路２９は、第１収集領域のための信号収集と第２収集領域のための信号収集とを交互に繰り返す。なお、第１及び第２励起領域をオブリークする場合、ＲＦパルス照射中のＧｘ、Ｇｙ及びＧｚを、第１及び第２励起領域をオブリークする方向に合わせて回転させる。シーケンス制御回路２９は、第１収集領域のための磁場不均一補正に関する第１補正値と第２収集領域のための磁場不均一補正に関する第２補正値とを、第１励起領域に対する磁場印加前と第２励起領域に対する磁場印加前とに交互に切り替える。これにより各収集領域に適した磁場不均一補正で信号収集をすることができ、収集したＭＲ信号及び当該ＭＲ信号に基づくスペクトルの精度の向上が期待される。

【0068】

図１０に示すように、磁場不均一補正値の切り替えタイミングは２種類想定される。第１切り替えタイミングでは、第１励起領域に対する第１ＭＲ信号の収集シーケンス（以下、第１収集シーケンス）における水抑制パルス又はＯＶＳパルスの印加に先立ち、磁場不均一補正値が第１補正値に切り替えられる。同様に、第２励起領域に対する第２ＭＲ信号の収集シーケンス（以下、第２収集シーケンス）における水抑制パルス又はＯＶＳパルスの印加に先立ち、磁場不均一補正値が第２補正値に切り替えられる。第２切り替えタイミングでは、第１収集シーケンスの直前に行われる第２収集シーケンスにおけるリードアウト傾斜磁場の印加に後続するスポイラー傾斜磁場の印加に後続して、磁場不均一補正値が第１補正値に切り替えられる。同様に、第２収集シーケンスの直前に行われる第１収集シーケンスにおけるリードアウト傾斜磁場の印加に後続するスポイラー傾斜磁場の印加に後続して、磁場不均一補正値が第２補正値に切り替えられる。

【0069】

図１１は、不均一磁場補正のために重畳されるオフセット磁場の印加タイミングを例示する図である。図１１に示すように、「ＣＦ」は、中心周波数Ｆ０に関するオフセット磁場の強度［Ｈｚ］を表す。中心周波数Ｆ０は静磁場Ｂ０を調整するために調整される。「ΔＧｘ」は１次のＸ方向磁場に関するオフセット磁場の磁場勾配［Ｈｚ／ｍ］、「ΔＧｙ」は１次のＹ方向磁場に関するオフセット磁場の磁場勾配［Ｈｚ／ｍ］、「ΔＧｚ」は１次のＺ方向磁場に関するオフセット磁場の磁場勾配［Ｈｚ／ｍ］を表す。なお［Ｈｚ］を「ｍＴ」や「Ｇ」で表すことも可能である。オフセット磁場の磁場勾配の強度は、磁場不均一補正値に応じて決まり、一例として、傾斜磁場の磁場勾配の強度に比して１／１０や１／１００程度の小さい値を有する。

【0070】

図１１に示すように、中心周波数Ｆ０に関するオフセット磁場は、ローカライザ部における９０度励起パルス、１番目の１８０度再収束パルス及び番目の１８０度再収束パルスの各々に重畳される。１次のＸ方向磁場に関するオフセット磁場は、リードアウト傾斜磁場パルスに重畳され、１次のＹ方向磁場に関するオフセット磁場は、位相エンコード傾斜磁場パルスに重畳され、１次のＺ方向磁場に関するオフセット磁場は、スライス選択傾斜磁場パルスに重畳される。

【0071】

次に水抑制制御値の切り替えについて説明する。処理回路５１は、設定機能５１１により、水抑制シーケンス調整用データに基づいて、第１収集領域及び第２収集領域各々について水抑制制御値を算出する。水抑制制御値は、水抑制パルスのフリップアングル及び／又はパルス間隔により規定される。

【0072】

水抑制制御値は、例えば、以下の手順に従い算出される。まず、シーケンス制御回路２９は、第１収集領域及び第２収集領域各々について、水抑制制御値の複数の候補値で水抑制キャリブレーションスキャンを実施して複数の候補値にそれぞれ対応する複数のＭＲ信号を収集する。水抑制制御値の候補値は、ランダムに決定されてもよいし、過去の経験に基づき決定されてもよい。次に処理回路５１は、第１収集領域及び第２収集領域各々について、収集された複数のＭＲ信号に基づいて水抑制制御値の最適値を推定する。最適値として、例えば、当該ＭＲ信号のうちの水信号（水に由来するＭＲ信号の成分）の強度値が最も弱い値が推定される。最適値の推定方法は、如何なる手法が用いられてもよいが、例えば、２次関数フィッティングが用いられるとよい。この場合、処理回路５１は、縦軸が水信号強度値に規定され且つ横軸が水抑制制御値に規定されたグラフに複数のＭＲ信号をプロットし、複数のプロット点に対して２次関数フィッティングを行い、当該複数のプロット点に最も良く当て嵌まる２次関数を決定する。そして処理回路５１は、決定された２次関数の最下点を最適値として選択する。これにより第１収集領域及び第２収集領域各々について水抑制制御値が算出される。なお、フィッティングは２次関数に限定されるものではなく、如何なる関数で実施されてもよい。

【0073】

水抑制制御値は、信号収集対象の収集領域に合わせて本スキャン時において動的に切り替えられる。具体的には、シーケンス制御回路２９は、第１収集領域のための第１の水抑制制御値と第２収集領域のための第２の水抑制制御値とを、第１励起領域に対する水抑制パルスの印加前と第２励起領域に対する水抑制パルスの印加前とに交互に切り替える。これにより各収集領域に適した水抑制制御値で水抑制を行うことができ、収集したＭＲ信号及び当該ＭＲ信号に基づくスペクトルの精度の向上が期待される。

【0074】

図１２は、水抑制制御値の切り替えタイミングを例示する図である。図１２に示すＭＲＳパルスシーケンスは図２と同様である。図１２に示すように、シーケンス制御回路２９は、第１収集領域のための信号収集と第２収集領域のための信号収集とを交互に繰り返す。なお、第１及び第２励起領域をオブリークする場合、ＲＦパルス照射中のＧｘ、Ｇｙ及びＧｚを、第１及び第２励起領域をオブリークする方向に合わせて回転させる。シーケンス制御回路２９は、水抑制制御値を、第１収集領域のための水抑制パルスの印加前において第１の水抑制制御値に切り替え、第２収集領域のための水抑制パルスの印加前において第２の制御値に切り替える。

【0075】

次に、ローカライザ部に先行するＯＶＳについて説明する。ＯＶＳは、３軸局所励起により収集されるＭＲ信号に、収集領域及び／又は励起領域外の他の領域からＭＲ信号が混入するのを抑制するため、当該他の領域に対して抑制パルス等のプリパルス（以下、ＯＶＳパルス）を印加する技術である。第１収集領域のためのＯＶＳの影響は、第２収集領域にも影響を与える。そこで処理回路５１は、第１収集領域と第２収集領域との双方に重ならない位置にＯＶＳパルスの印加領域を設定する。

【0076】

図１３は、ＯＶＳパルスの印加領域（以下、ＯＶＳ領域）ＲＸ，ＲＹと収集領域Ｖ１，Ｖ２との位置関係を示す図である。図１３に示すように、第１収集領域Ｖ１及び第２収集領域Ｖ２が、それぞれ第２励起領域（図１３に図示せず）及び第１励起領域（図１３に図示せず）に重複しないように設定されている。ＯＶＳ領域ＲＸ，ＲＹは、複数の単位領域の組合せで設定される。単位領域は、初期的にはＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸に平行する帯領域であり、収集領域のオブリーク角度に対して独立して傾けられてもよい。例えば、図１３に示すように、単位領域ＲＸは、第１収集領域Ｖ１及び第２収集領域Ｖ２に重ならず、且つＸ軸に対して任意角度だけ傾いて設定された帯領域である。単位領域ＲＹは、第１収集領域Ｖ１及び第２収集領域Ｖ２に重ならず、且つＹ軸に対して任意角度だけ傾いて設定された帯領域である。図１３には図示しないが、同様に、第１収集領域Ｖ１及び第２収集領域Ｖ２に重ならず、且つＺ軸に対して任意角度だけ傾いて設定された帯領域である単位領域が設定されてもよい。これら単位領域の和領域がＯＶＳ領域に設定される。

【0077】

具体的には、収集領域が２個の場合、図１３に示すように、処理回路５１は、２個の収集領域Ｖ１，Ｖ２の中心を線Ｌ１で結び、線Ｌ１に平行し且つ収集領域Ｖ１，Ｖ２に重複しない領域ＲＸ及び当該領域ＲＸに直交する平面ＲＹにＯＶＳ領域を設定する。

【0078】

収集領域が３個以上の場合、処理回路５１は、全ての収集領域に外接する矩形領域を設定し、設定された矩形領域に交差しない領域にＯＶＳ領域を設定すればよい。３方向が決定すれば、収集領域の位置から最適な矩形領域を決定することが可能である。処理回路５１は、例えば、等間隔の角度を候補として設定して探索し、その最小角度周辺に等間隔の角度を候補として設定して探索する操作を繰り返すことにより、最適な方向を決定することが可能である。なお、最適な方向は、抑制されない体積が最小になる方向を意味する。方向を角度で表現する場合は、Ｘ－Ｙのなす角度とＸ－Ｚのなす角度等の２つの角度で十分である。

【0079】

ステップＳ２が行われると処理回路５１は、生成機能５１３の実現により、第１ＭＲ信号に基づき第１スペクトルを、第２ＭＲ信号に基づき第２スペクトルを生成する（ステップＳ３）。具体的には、処理回路５１は、ＮＥＸ個の第１ＭＲ信号を積算する。積算によりノイズを低減することができる。処理回路５１は、各積算後の第１ＭＲ信号に対してフーリエ変換を施すことにより第１スペクトルを生成する。なお、第１スペクトルの生成過程においてゼロ充填処理や位相補正、ベースライン補正等の各種補正処理が行われてもよい。第１スペクトルは、第一軸が第１ＭＲ信号の信号強度に規定され、第一軸に直交する第二軸がケミカルシフト周波数に規定された信号分布を表す。第２ＭＲ信号も第１ＭＲ信号と同様の手法により生成可能である。

【0080】

ステップＳ３が行われると処理回路５１は、表示制御機能５１４の実現により、第１スペクトル及び第２スペクトルをディスプレイ５３に表示する（ステップＳ４）。これにより操作者は、第１スペクトル及び第２スペクトルを確認し、例えば、第１収集領域と第２収集領域との間で代謝物の物質量を比較することができる。

【0081】

以上により、本実施形態に係るＭＲＳが終了する。

【0082】

上記実施形態において収集領域は単一のボクセル（シングルボクセル）により規定されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。第１収集領域及び第２収集領域各々は、単一のボクセル又は複数のボクセルにより規定される。

【0083】

図１４は、収集領域の大きさを例示する図である。図１４に示すように、収集領域Ｖ２は、単一のボクセル（シングルボクセル）により規定される。収集領域Ｖ１は、２×２＝４個等の複数のボクセル（マルチボクセル）により規定される。なおマルチボクセルとしては、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に関して３次元的に複数のボクセル、例えば、２×２×２＝８個のボクセルを含んでもよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に関して同数のボクセルが配置されるのみならず、異なる個数のボクセルが配置されてもよい。

【0084】

上記実施形態において収集領域は３次元的な空間領域として設定されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。収集領域は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうちの何れか１軸に関して領域選択を施さないで局所励起することにより得られる、直方体状の２次元的な空間領域として設定されてもよい。

【0085】

上記の幾つかの実施形態によれば、磁気共鳴信号収集装置１は、処理回路５１とシーケンス制御回路２９とを有する。処理回路５１は、３軸局所励起による信号収集対象である第１の収集領域と第２の収集領域とを、第１の収集領域が第２の収集領域のための第２の励起領域に３次元的に重複せず且つ第２の収集領域が第１の収集領域のための第１の励起領域に３次元的に重複しないように設定する。シーケンス制御回路２９は、第１の励起領域を選択的に励起して第１の磁気共鳴信号を収集し、第１の励起領域を再び励起する前に、第２の励起領域を選択的に励起して第２の磁気共鳴信号を収集する。

【0086】

上記の構成によれば、一方の収集領域を他方の収集領域のための励起領域に３次元的に重複しないように設定することが可能になるので、収集領域の位置の設定の自由度を向上させることが可能になる。また、このように収集領域の位置を設定することにより、一方の収集領域について他方の励起領域の残留磁化に起因する信号消失を低減することができるので、収集信号の質の向上が期待される。また、一方の収集領域のための励起領域の磁化飽和の回復期間において他方の収集領域について信号収集を実行することができるので、第１収集領域及び第２収集領域双方に対する全体の信号収集時間を短縮することができる。

【0087】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、３軸局所励起による複数領域に対する信号収集法において、信号収集領域の位置の設定の自由度を向上しつつ信号収集時間を短縮することができる。

【0088】

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、プログラムが記憶回路に保存される代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

【0089】

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0090】

１ 磁気共鳴信号収集装置
１１ 架台
１３ 寝台
２１ 傾斜磁場電源
２３ 送信回路
２５ 受信回路
２７ 寝台駆動装置
２９ シーケンス制御回路
４１ 静磁場磁石
４３ 傾斜磁場コイル
４５ 送信コイル
４７ 受信コイル
５０ ホストコンピュータ
５１ 処理回路
５２ メモリ
５３ ディスプレイ
５４ 入力インタフェース
５５ 通信インタフェース
６１ 事前処理部
６２ 信号収集部
１３１ 天板
１３３ 基台
５１１ 設定機能
５１２ 収集機能
５１３ 生成機能
５１４ 表示制御機能

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】