JP2011131000A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体の体動に伴って変位する部位の位置の検出精度が高い磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【解決手段】信号強度プロファイルに基づいて、横隔膜の位置の第１候補Ｘｍを検出し、位相プロファイルに基づいて、横隔膜の位置の第２候補Ｘｐを検出する。その後、位相プロファイルにおける位相差の最大値Δθmaxを、予め定められた所定の基準値Δθｔと比較し、Δθmax＞Δθｔである場合、横隔膜の位置の第２候補Ｘｐを、ナビゲータシーケンスＮＰ１が実行されたときの横隔膜の位置Ｘ１として決定する。一方、Δθmax≦Δθｔの場合は、横隔膜の位置の第１候補Ｘｍを、ナビゲータシーケンスＮＰ１が実行されたときの横隔膜の位置Ｘ１として決定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、被検体の撮影領域から磁気共鳴信号を収集する磁気共鳴イメージング装置に関する。

従来より、磁気共鳴イメージング装置による撮像において、呼吸による体動アーチファクト（artifact）を低減する種々の方法が提案されている。例えば、被検体から撮影領域のデータを収集するためのイメージングシーケンスを実行した直後に、呼吸運動に伴って変位する横隔膜の位置を検出する方法が知られている。この方法では、検出した横隔膜の位置が、所定の範囲内からはみ出た場合は、イメージングシーケンスが呼吸による体動の大きい間に実行されたとして、データが取り直される。したがって、体動アーチファクトによる画像の質の低下を低減することができる。
この方法に用いる横隔膜の位置検出の手法として、Du法が知られている（非特許文献１参照）。

Du YP, Saranathan M, Foo TK. An accurate,robust, and computationally efficient navigator algorithm for measuringdiaphragm positions. J Cardiovasc Magn Reson. 2004;6:483-490.

しかし、非特許文献１の方法では、肝臓の信号と、肺領域に流れる血流の信号とが連続的に現れた場合、横隔膜の位置の検出精度が低くなるという問題があり、この問題を解消することが望まれている。

第１の磁気共鳴イメージング装置は、
被検体の体動に伴って変位する所定の部位を含むナビゲータ領域から磁気共鳴信号を収集するためのナビゲータシーケンスと、前記被検体の撮影領域から磁気共鳴信号を収集するためのイメージングシーケンスとを実施するための第１のスキャンを行うスキャン手段と、
前記第１のスキャンにおけるナビゲータシーケンスを実施して得られる磁気共鳴信号の位相プロファイルに基づいて、前記所定の部位の位置を求める手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第１のスキャンにおけるナビゲータシーケンスは、前記所定の部位の磁化と、前記ナビゲータ領域を流れる体液の磁化との間に位相差を設けるための勾配磁場を有している。

第２の磁気共鳴イメージング装置は、
被検体の体動に伴って変位する第１の部位と前記被検体の体動に伴って変位する第２の部位とを含むナビゲータ領域から磁気共鳴信号を収集するためのナビゲータシーケンスと、前記被検体の撮影領域から磁気共鳴信号を収集するためのイメージングシーケンスとを実施するためのスキャンを行うスキャン手段と、
前記スキャンにおけるナビゲータシーケンスを実施して得られる磁気共鳴信号の位相プロファイルに基づいて、前記第１の部位の位置を求める手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記スキャンにおけるナビゲータシーケンスは、前記第１の部位の磁化と、前記第２の部位の磁化との間に位相差を設けるための勾配磁場を有している。

ナビゲータシーケンスに、所定の部位の磁化と、ナビゲータ領域を流れる体液の磁化との間に位相差を設けるための勾配磁場を備えることにより、所定の部位と体液との区別をすることが容易となり、所定の部位の位置の検出精度を高めることができる。
また、ナビゲータシーケンスに、第１の部位の磁化と第２の部位の磁化との間に位相差を設けるための勾配磁場を備えることにより、第１の部位の磁化と第２の部位との区別をすることが容易となり、第１の部位の位置の検出精度を高めることができる。

本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置１を示す図である。 被検体１３を撮影するときに実行されるスキャンの説明図である。 スキャン領域を示す図である。 表示装置１２に表示された領域設定用のＭＲ画像の一例を示す図である。 横隔膜の位置を検出するまでの処理フローを説明する図である。 ナビゲータデータの処理の手順を説明する図である。 ナビゲータシーケンスＮＰ１〜ＮＰが実行されている間の横隔膜の位置を示す位置プロファイルである。 実験結果を示す図である。 ９０°−１８０°の線励起スピンエコー型のナビゲータシーケンスの一例を示す図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることは無い。

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１を示す図である。
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging））装置１は、磁場発生装置２と、テーブル３と、クレードル４と、受信コイル５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を印加し、勾配コイル２３は、周波数エンコード方向、位相エンコード方向、およびスライス選択方向に勾配磁場を印加する。また、送信コイル２４はＲＦパルスを送信する。尚、本実施形態では、超伝導コイル２２が用いられているが、超伝導コイル２２の代わりに、永久磁石を用いてもよい。

クレードル４は、テーブル３からボア２１に移動できるように構成されている。クレードル４によって、被検体１３はボア２１に搬送される。

受信コイル５は、被検体１３の胸部から腹部に渡って取り付けられている。受信コイル５は、後述するイメージングシーケンスおよびナビゲータシーケンスが実行されたときに被検体１３から発生する磁気共鳴信号を受信する。

ＭＲＩ装置１は、更に、シーケンサ６、送信器７、勾配磁場電源８、受信器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６は、中央処理装置１０の制御を受けて、横隔膜の位置を求めるためのナビゲータシーケンスや、被検体１３の画像データを収集するためのイメージングシーケンスを実行するための情報を、送信器７および勾配磁場電源８に送る。具体的には、シーケンサ６は、中央処理装置１０の制御を受けて、ナビゲータシーケンスおよびイメージングシーケンスのＲＦパルスの情報（中心周波数、バンド幅など）を送信器７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８に送る。

送信器７は、シーケンサ６から送られた情報に基づいて、送信コイル２４を駆動する駆動信号を出力する。

勾配磁場電源８は、シーケンサ６から送られた情報に基づいて、勾配コイル２３を駆動する駆動信号を出力する。

受信器９は、受信コイル５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。

中央処理装置１０は、シーケンサ６および表示装置１２に必要な情報を伝送したり、受信器９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。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。中央処理装置１０は、課題を解決するための手段に記載された所定の部位の位置を求める手段の一例であり、所定のプログラムを実行することにより、この手段として機能する。

入力装置１１は、オペレータ１４の操作に応答し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。

尚、磁場発生装置２と、シーケンサ６と、送信器７と、勾配磁場電源８とを合わせたものが、課題を解決するための手段に記載されたスキャン手段に相当する。

次に、本実施形態において、被検体１３を撮影するときに実行されるスキャンについて説明する。

図２は、被検体１３を撮影するときに実行されるスキャンの説明図、図３は、スキャン領域を示す図である。

本実施形態では、プレスキャンが実行された後、本スキャンが実行される。
プレスキャンは、後述する横隔膜の位置の許容範囲ＡＷ（図７参照）を決定するために実行されるスキャンである。横隔膜の位置の許容範囲ＡＷについては、後述する。

プレスキャンでは、ナビゲータシーケンスＮＰ_ｉ（ｉ＝１〜ｒ）が実行される。ナビゲータシーケンスＮＰ_ｉは、横隔膜の位置を検出するために実行されるシーケンスである。図２には、ナビゲータシーケンスＮＰ_ｉの一例として、シリンドリカルグラジエントエコー型ナビゲータシーケンスが示されている。ｘgradはｘ軸方向に印加する勾配磁場、ygradはｙ軸方向に印加する勾配磁場、zgradはｚ軸方向に印加する勾配磁場を示し、ＲＦは高周波パルスを示す。

ナビゲータシーケンスＮＰ_ｉでは、ＲＦパルスを送信する際に、ｙ方向およびｚ方向に極性が交互に連続的に変化するように勾配磁場を印加することにより、線状に領域選択する。本実施形態では、肝臓１３ａ、横隔膜１３ｂ、および肺１３ｃに跨る直線状のナビゲータ領域Ｒｎａ（図３参照）がスライス選択される。その後、ｘ方向に、読み取り勾配磁場を印加し、ナビゲータデータが収集される。尚、ナビゲータシーケンスＮＰ_ｉは、ｙgradに、バイポーラグラディエントＧ１およびＧ２を有している。バイポーラグラディエントＧ１およびＧ２は、肝臓１３ａおよび横隔膜１３ｂの磁化と、肺１３ｃ側に流れる血液１３ｄの磁化との間に位相差φを設けるための勾配磁場である。位相差φは、以下の式で与えられる。
φ＝γＡ・Ｔｉ・ｖ ・・・（１）
ただし、γ：磁気回転比
Ａ：バイポーラグラディエントＧ１およびＧ２の各々のローブの面積
Ｔｉ：グラディエントＧ１のローブの中心から、グラディエントＧ２のローブの中心までの時間
ｖ：血流速度

例えば、血流速度ｖ＝１０ｃｍ/ｓで流れる血流について考えると、面積Ａ＝３９００ｕｓ・Ｇ/ｃｍ、時間Ｔｉ＝３ｍｓとすることにより、位相差φ≒１８０度にすることができる。ナビゲータシーケンスＮＰ_ｉにバイポーラグラディエントＧ１およびＧ２を設ける理由については、後述する。

本スキャンでは、実際に画像化したい領域（以下、「撮影領域」と呼ぶ）Ｒim（図３参照）のイメージングデータを収集するためのイメージングシーケンスＩＳ_ｊ（ｊ＝１〜ｎ）と、横隔膜の位置を検出するためのナビゲータシーケンスＮＭ_ｊ（ｊ＝１〜ｎ）とが実行される。ナビゲータシーケンスＮＭ_ｊは、プレスキャンにおいて実行されるナビゲータシーケンスＮＰ_ｉと同じシーケンスである。

以下に、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１を用いて、被検体１３を撮像する際の動作について説明する。

先ず、オペレータ１４は、ナビゲータ領域Ｒnaおよび撮影領域Ｒimを設定するために使用される領域設定用のＭＲ画像を取得する。オペレータ１４は、領域設定用のＭＲ画像を取得するために、入力装置１１を操作して、領域設定用のＭＲ画像を取得するためのスキャンの実行命令を入力する。この実行命令が入力されると、領域設定用のＭＲ画像を取得するためのスキャンが実行され、表示装置１２に、領域設定用のＭＲ画像が表示される（図４参照）。

図４は、表示装置１２に表示された領域設定用のＭＲ画像の一例を示す図である。
表示装置１２には、領域設定用のＭＲ画像１２１が表示される。図４では、領域設定用のＭＲ画像１２１として、コロナル（Coronal）画像が表示されている。オペレータ１４は、入力装置１１を操作して、領域設定用のＭＲ画像１２１に、ナビゲータ領域Ｒnaを設定する。本実施形態では、肝臓１３ａ、横隔膜１３ｂ、および肺１３ｃに跨る直線状の領域を、ナビゲータ領域Ｒnaとして設定する。

また、オペレータ１４は、入力装置１１を操作して、領域設定用のＭＲ画像１２１に、撮影領域Ｒinを設定するためのスライスＳＬ１〜ＳＬｚを設定する。スライスＳＬ１〜ＳＬｚを入力することにより、スライスＳＬ１〜ＳＬｚの範囲が、撮影領域Ｒimとして設定される。

尚、ナビゲータ領域Ｒnaおよび撮影領域Ｒimを設定するために使用される領域設定用のＭＲ画像１２１は、コロナル断面の他に、アキシャル（Axial）断面やサジタル（Sagittal）断面であってもよい。

オペレータ１４は、ナビゲータ領域Ｒnaおよび撮影領域Ｒimを設定した後、プレスキャンおよび本スキャンを実行するための実行命令を入力する。この実行命令が入力されると、プレスキャンおよび本スキャンが実行される（図２参照）。以下に、プレスキャンにおけるＭＲＩ装置の動作と、本スキャンにおけるＭＲＩ装置の動作について、順に説明する。

（１）プレスキャンにおけるＭＲＩ装置１の動作について
プレスキャンにおいては、ナビゲータシーケンスＮＰ_ｉ（ｉ＝１〜ｒ）が実行される（図２参照）。このとき、ＭＲＩ装置１は、ナビゲータシーケンスＮＰ_ｉを実行することにより収集されたナビゲータデータに基づいて、ナビゲータシーケンスＮＰ_ｉが実行された時点における横隔膜の位置を検出する。以下に、ＭＲＩ装置１が、横隔膜の位置を検出するときの処理フローについて説明する。

図５は、横隔膜の位置を検出するまでの処理フローを説明する図である。図５の説明に当たっては、図６を参照しながら説明する。

先ず、ステップＳ１において、ナビゲータシーケンスＮＰ１が実行される（図６（ａ）参照）。ナビゲータシーケンスＮＰ１が実行されることにより、ナビゲータ領域Ｒnaからナビゲータデータが収集される。ナビゲータシーケンスＮＰ１が実行された後、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ナビゲータ領域Ｒnaから収集されたナビゲータデータに対して、一次元逆フーリエ変換を実施する。一次元逆フーリエ変換を実施した後、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、ナビゲータデータに基づいて、被検体１３の横隔膜１３ｂの位置を検出する。ステップＳ３は、サブステップＳ３１〜Ｓ３７を有しているので、各サブステップについて順に説明する。

先ず、サブステップＳ３１において、ナビゲータ領域Ｒnaから得られたナビゲータデータの信号強度プロファイルを作成する（図６（ｂ）参照）。

図６（ｂ）は、信号強度プロファイルを示す図である。
信号強度プロファイルの横軸は、ナビゲータ領域Ｒnaの頭尾方向の位置Ｘを示し、縦軸は、ナビゲータデータの信号強度ＳＭを表している。尚、図６（ｂ）の信号強度プロファイルにおいて、信号強度の大きい左側が肝臓側に相当し、信号強度の小さい右側が肺側に相当する。信号信号強度プロファイルを作成した後、サブステップＳ３２に進む。

サブステップＳ３２では、図６（ｂ）に示す信号強度プロファイルにおいて、強度が急激に変化する位置Ｘｍを、横隔膜１３ｂの位置の第１候補として検出する。本実施形態では、強度が急激に変化する位置Ｘｍを、Ｄｕ法によって検出しているが、Ｄｕ法以外の別の方法を用いてもよい。横隔膜１３ｂの位置の第１候補Ｘｍを検出した後、サブステップＳ３３に進む。

サブステップＳ３３では、ナビゲータ領域Ｒnaから得られたナビゲータデータの位相プロファイルを作成する（図６（ｃ）参照）。

図６（ｃ）は、位相プロファイルを示す図である。
位相プロファイルの横軸は、ナビゲータ領域Ｒnaの頭尾方向の位置Ｘを示し、縦軸は、ナビゲータデータの位相Ｐを表している。位相プロファイルを参照すると、位相が急激に変化する位置Ｘｐが存在する。上述したように、ナビゲータシーケンスＮＰ_ｉは、肝臓１３ａおよび横隔膜１３ｂの磁化と、肺１３ｃ側に流れる血液１３ｄの磁化との間に位相差φを設けるためのバイポーラグラディエントＧ１およびＧ２を有しているので（図２参照）、位相が急激に変化する位置Ｘｐは、横隔膜１３ｂの位置の可能性が高いと考えられる。そこで、本実施形態では、位相Ｐが急激に変化する位置Ｘｐを、横隔膜１３ｂの位置の第２候補として検出する。位相Ｐが急激に変化する位置Ｘｐの検出は、サブステップＳ３４〜Ｓ３６で行われる。以下に、各サブステップについて説明する。

サブステップＳ３４では、位相プロファイルの横軸に対して、位相Ｐが急激に変化する位置Ｘｐを検出するために解析する範囲を設定する。本実施形態では、位相Ｐが急激に変化する位置Ｘｐを検出するために解析する範囲として、範囲Δｘが設定される。尚、範囲Δｘを設定せずに、位相プロファイルの全範囲に渡って、位相Ｐが急激に変化する位置Ｘｐを検出するための解析を行ってもよい。ただし、位相Ｐが急激に変化する位置Ｘｐは、横隔膜の実際の位置から大きく離れた位置に現れることもあるので、位相プロファイルの全範囲に渡って解析を行った場合、検出された位置Ｘｐが、必ずしも横隔膜の実際の位置に対応していないことがある。そこで、本実施形態では、位相Ｐが急激に変化する位置Ｘｐを検出するために解析する範囲を、範囲Δｘに制限している。本実施形態では、範囲Δｘは、横隔膜１３ｂの位置の第１候補Ｘｍから肝臓側に所定の長さΔｘ（例えば、３ｃｍ）の範囲としている。範囲Δｘを設定した後、サブステップＳ３５に進む。

サブステップＳ３５では、先ず、図６（ｄ）に示すように、範囲Δｘ内において、隣接する２つのピクセルの位置Ｘ_ｋおよびＸ_ｋ＋１（ｋ＝１〜ｍ−１）を考え、位置Ｘ_ｋにおけるピクセルと、位置Ｘ_ｋ＋１におけるピクセルとの位相差Δθｋを算出する。位相差Δθｋを算出した後、位相差Δθｋの最大値Δθmaxを求める。図６（ｄ）では、位置Ｘ_ｐにおけるピクセルと、位置Ｘ_ｐ＋１におけるピクセルとの位相差Δθｐが、最大値Δθmaxとなる。したがって、位相差Δθｐが現れるピクセルの位置Ｘｐが、位相Ｐが急激に変化する位置Ｘｐとなる。この位置Ｘｐを、横隔膜１３ｂの位置の第２候補として検出する。横隔膜１３ｂの位置の第２候補を検出した後、サブステップＳ３６に進む。

サブステップＳ３６では、最大値Δθmaxを、予め定められた所定の基準値Δθｔと比較し、この比較結果に基づいて、横隔膜１３ｂの位置の２つの候補（ＸｍおよびＸｐ）のうち、横隔膜１３ｂの位置として採用する候補を決定する。本実施形態では、基準値Δθｔは、例えば、肝臓又は横隔膜の磁化と、肺側に流れる血液の磁化との位相差として、経験的に求めることができる値である。基準値Δθｔの値は、例えば、３０度である。Δθmax＞Δθｔである場合、位相プロファイルを用いて検出した横隔膜１３ｂの位置の第２候補Ｘｐが、強度プロファイルを用いて検出した横隔膜１３ｂの位置の第１候補Ｘｍよりも、横隔膜の位置の可能性が高いと判断し、横隔膜１３ｂの位置の第２候補Ｘｐを、ナビゲータシーケンスＮＰ１が実行されたときの横隔膜の位置Ｘ１として決定する。一方、Δθmax≦Δθｔの場合は、強度プロファイルを用いて検出した横隔膜１３ｂの位置の第１候補Ｘｍが、位相プロファイルを用いて検出した横隔膜１３ｂの位置の第２候補Ｘｐよりも、横隔膜の位置の可能性が高いと判断し、横隔膜１３ｂの位置の第１候補Ｘｍを、ナビゲータシーケンスＮＰ１が実行されたときの横隔膜の位置Ｘ１として決定する。本実施形態では、Δθmax＞Δθｔであるとする。したがって、横隔膜の位置Ｘ１＝Ｘｐと決定される。
上記のようにして、フローが終了する。

尚、図５および図６では、ナビゲータシーケンスＮＰ１が実行されたときの横隔膜の位置Ｘ１を求める手順について説明したが、他のナビゲータシーケンスＮＰ２〜ＮＰｒが実行されたときの横隔膜の位置Ｘ２〜Ｘｒについても、図５に示すフローに従って求められる。したがって、ナビゲータシーケンスＮＰ１〜ＮＰｒを実行したときの横隔膜の位置を求めることができる（図７参照）。

図７は、ナビゲータシーケンスＮＰ１〜ＮＰｒが実行されている間の横隔膜の位置を示す位置プロファイルである。
位置プロファイルの横軸は、各ナビゲータシーケンスＮＰ１〜ＮＰｒを示しており、縦軸は、ナビゲータシーケンスＮＰ１〜ＮＰｒを実行したときの横隔膜の位置Ｘ１〜Ｘｒを表す。

中央処理装置１０は、位置プロファイルに基づいて、被検体１３が息を吐き終わった時の横隔膜１３ｂの位置である最大呼気位置Ｘｅを決定する。最大呼気位置Ｘｅを決定する方法としては、例えば、位置プロファイルにおいて、プロットされた位置のうち座標が最大（座標の正負の取り方によっては最小）となる位置を、最大呼気位置Ｘｅとして決定する方法が考えられる。

最大呼気位置Ｘｅを決定した後、最大呼気位置Ｘｅに基づいて、被検体の呼吸による体動が小さいときの横隔膜の位置の許容範囲ＡＷを設定する。ＡＷの幅は、例えば、最大呼気位置Ｘｅを中心として±２ｍｍの範囲とする。

以上のようにして、被検体の呼吸による体動が小さいときの横隔膜の位置の許容範囲ＡＷが設定される。

横隔膜の位置の許容範囲ＡＷが設定されたら、プレスキャンから、本スキャンに移行する（図６（ａ）参照）。

（２）本スキャンにおけるＭＲＩ装置１の動作について
本スキャンでは、先ず、イメージングシーケンスＩＳ_ｊ（ｊ＝１〜ｎ）が実行され、その直後に、ナビゲータシーケンスＮＭ_ｊが実行される。ナビゲータシーケンスＮＭ_ｊが実行されると、図５に示すフローと同じ手順で、ナビゲータシーケンスＮＭ_ｊが実行されたときの横隔膜の位置Ｘ’_ｊ算出される。横隔膜の位置Ｘ’_ｊが、図７に示す横隔膜の位置の許容範囲ＡＷに含まれている場合、イメージングシーケンスＩＳ_ｊで収集されたイメージングデータは、呼吸による体動が小さい間に収集されたと判断され、ｋ空間を埋めるデータとして採用される。一方、横隔膜の位置Ｘ’_ｊが、図７に示す横隔膜の位置の許容範囲ＡＷからはずれた場合、イメージングシーケンスＩＳ_ｊで収集されたイメージングデータは、呼吸による体動が大きい間に収集されたと判断し、次のイメージングシーケンスＩＳ_ｊ＋１において、データが取り直される。
以上のようにして、本スキャンが実行される。

本実施形態によれば、プレスキャンにおけるナビゲータシーケンスＮＰ_ｉ、および本スキャンにおけるナビゲータシーケンスＮＭ_ｊは、肝臓１３ａおよび横隔膜１３ｂの磁化と、肺１３ｃ側に流れる血液１３ｄの磁化との間に位相差φを設けるためのバイポーラグラディエントＧ１およびＧ２を有している（図２参照）。したがって、位相プロファイルを参考にすることによって、横隔膜と、肺側の部位に流れる血液とを区別すること容易となり、横隔膜の位置の検出精度を高めることができるという効果がある。この効果が得られることを実証するために、実験を行った。実験の条件は、以下の通りである。
（１）Ｔｉ＝３００us （式（１）参照）
（２）Ａ＝２０００us・Ｇ/cm （式（１）参照）
（３）Δｘ＝４ｃｍ （図６（ｃ）参照）
（４）Δθｔ＝０．２rad （図５のサブステップＳ３６参照）

図８は、実験結果を示す図である。
図８（ａ）は、信号強度プロファイルのみに基づいて求められた横隔膜の位置を示す図、図８（ｂ）は、信号強度プロファイルと位相プロファイルとの両方に基づいて求められた横隔膜の位置を示す図である。

図８を参照すると、図８（ｂ）の方が、図８（ａ）よりも、横隔膜の位置を表す曲線Ｃの振幅が安定しており、検出精度が高いことがわかる。

尚、本実施形態では、バイポーラグラディエントＧ１およびＧ２は、勾配磁場ｙgradに印加されている（図２参照）。しかし、バイポーラグラディエントＧ１およびＧ２は、勾配磁場ｘgradに印加してもよいし、勾配磁場ｚgradに印加してもよい。また、バイポーラグラディエントＧ１およびＧ２は、勾配磁場ｘgrad、ｙgrad、およびｚgradのうちの二つ以上の勾配磁場に印加してもよい。

本実施形態では、肝臓１３ａおよび横隔膜１３ｂの磁化と、肺１３ｃ側に流れる血液１３ｄの磁化との間に位相差φを設けるために、バイポーラグラディエントＧ１およびＧ２を印加している。しかし、肝臓１３ａおよび横隔膜１３ｂの磁化と、肺１３ｃに流れる血液１３ｄの磁化との間に位相差φを設けることができるのであれば、バイポーラグラディエントＧ１およびＧ２を複数回印加してもよいし、バイポーラグラディエントＧ１およびＧ２とは異なる別の勾配磁場を印加してもよい。

本実施形態では、ナビゲータシーケンスの一例として、シリンドリカルグラジエントエコー型ナビゲータシーケンスが示されている（図２参照）。しかし、本発明では、ナビゲータシーケンスは、シリンドリカルグラジエントエコー型に限定されることはなく、他のナビゲータシーケンスでもよい。以下に、他のナビゲータシーケンスの一例について説明する（図９参照）。

図９は、９０°−１８０°の線励起スピンエコー型のナビゲータシーケンスの一例を示す図である。
図９に示すナビゲータシーケンスは、９０°ＲＦパルスと、１８０°ＲＦパルスとを有している。９０°ＲＦパルスは、第１のスライスを９０°励起するためのＲＦパルスであり、１８０°ＲＦパルスは、第１のスライスに交差する第２のスライスを１８０°励起するためのＲＦパルスである。第１のスライスと第２のスライスとの交差部から生じするスピンエコーを収集することによって、横隔膜の位置を検出することができる。

図９に示すナビゲータシーケンスは、ｚgradに２つの勾配磁場ＧａおよびＧｂが印加されている。２つの勾配磁場ＧａおよびＧｂは、肝臓１３ａおよび横隔膜１３ｂの磁化と、肺１３ｃ側に流れる血液１３ｄの磁化との間に位相差φを設けるための勾配磁場である。図９では、勾配磁場Ｇａと勾配磁場Ｇｂとの間に、１８０°ＲＦパルスが送信されているので、勾配磁場ＧａおよびＧｂは、同じ極性を有している。図９では、勾配磁場ＧａおよびＧｂは正の極性であるが、負の極性にしてもよい。２つの勾配磁場ＧａおよびＧｂによって、肝臓１３ａおよび横隔膜１３ｂの磁化と、肺１３ｃ側に流れる血液１３ｄの磁化との間に位相差φを設けることができるので、横隔膜の位置の検出精度を高めることができる。
このように、本発明は、種々のナビゲータシーケンスに対して適用可能である。

尚、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

本実施形態では、本スキャンの前に、プレスキャンを行っている。しかし、本発明は、プレスキャンを行わない場合にも適用できる。例えば、横隔膜の位置の許容範囲ＡＷ（図７参照）が予め分かっている場合は、プレスキャンを行わずに、本スキャンを行ってもよい。

本実施形態では、強度プロファイルと位相プロファイルとを用いて横隔膜の位置を検出しているが、これに限定されず、位相プロファイルのみを用いて横隔膜の位置を検出してもよい。

本実施形態では、本スキャンにおいて、イメージングシーケンスＩＳ_ｊを実施した直後に、ナビゲータシーケンスＮＭ_ｊを実施している。しかし、本スキャンにおける各シーケンスの順序はこれに限定されず、例えば、ナビゲータシーケンスＮＭ_ｊを実施した直後に、イメージングシーケンスＩＳ_ｊを実施してもよい。

本実施形態では、最大呼気位置Ｘｅに基づいて、被検体の呼吸による体動が小さいときの横隔膜の位置の許容範囲ＡＷを決定しているが、これに限定されることはない。例えば、被検体１３が息を吸い終わったときの横隔膜１３ｂの位置である最大吸気位置に基づいて、被検体の呼吸による体動が小さいときの横隔膜の位置の許容範囲ＡＷを決定してもよい。

本実施形態では、被検体の体動に伴って変位する所定の部位を横隔膜としているが、もちろんこれに限定されず、被検体の体動に伴って変位する部位であれば、他の部位であってもよい。例えば、肝臓、体表、心臓等であってもよい。また、本実施形態では、ナビゲータ領域を流れる体液を血液としているが、血液以外の体液（例えば、脳脊髄液）であってもよい。

本実施形態では、ナビゲータ領域Ｒnaは、肝臓１３ａ、横隔膜１３ｂ、および肺１３ｃに跨る領域に設けられているが（図３参照）、この領域に限定されることはない。例えば、ナビゲータ領域を、肝臓１３ａ、横隔膜１３ｂ、および心臓１３ｅに跨るように設けてもよい。この場合には、ナビゲータシーケンスに、横隔膜１３ｂ（および肝臓１３ａ）の磁化と心臓１３ｅの磁化との間に位相差を設けるための勾配磁場Ｇを備えればよい。横隔膜１３ｂ（および肝臓１３ａ）が変位するときの変位速度と、心臓１３ｅが変位するときの変位速度には、大きな差があるので、ナビゲータシーケンスに勾配磁場Ｇを備えることによって、位相プロファイルの中に、位相が急激に変化する位置Ｘｐ′が現れる。したがって、この位置Ｘｐ′を検出することによって、横隔膜１３ｂの位置を求めることができる。この場合、中央処理装置１０は、課題を解決するための手段に記載された第１の部位の位置を求める手段の一例として機能する。このように、本発明は、被検体の体動により変位する第１の部位（例えば、横隔膜１３ｂ）を、被検体の体動により変位する第２の部位（例えば、心臓１３ｅ）と区別する場合にも適用することができる。

１ ＭＲＩ装置
２ 磁場発生装置
３ テーブル
４ クレードル
５ 受信コイル
６ シーケンサ
７ 送信器
８ 勾配磁場電源
９ 受信器
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
２１ ボア
２２ 超伝導コイル
２３ 勾配コイル
２４ 送信コイル

Claims (12)

1. 被検体の体動に伴って変位する所定の部位を含むナビゲータ領域から磁気共鳴信号を収集するためのナビゲータシーケンスと、前記被検体の撮影領域から磁気共鳴信号を収集するためのイメージングシーケンスとを実施するための第１のスキャンを行うスキャン手段と、
   前記第１のスキャンにおけるナビゲータシーケンスを実施して得られる磁気共鳴信号の位相プロファイルに基づいて、前記所定の部位の位置を求める手段と、
   を有する磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記第１のスキャンにおけるナビゲータシーケンスは、前記所定の部位の磁化と、前記ナビゲータ領域を流れる体液の磁化との間に位相差を設けるための勾配磁場を有している、磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記所定の部位の位置を求める手段は、
   前記位相プロファイルにおいて隣り合うピクセルの位相差を算出し、算出された位相差に基づいて、前記所定の部位の位置を求める、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記所定の部位の位置を求める手段は、
   前記第１のスキャンにおけるナビゲータシーケンスを実施して得られる磁気共鳴信号の信号強度プロファイルに基づいて、前記所定の部位の位置の第１の候補を検出する第１の検出手段と、
   前記位相プロファイルに基づいて、前記所定の部位の位置の第２の候補を検出する第２の検出手段と、
   前記第１の候補および前記第２の候補のうちのいずれか一方の候補を、前記所定の部位の位置として決定する決定手段と、
   を有する、請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記第２の検出手段は、
   前記位相プロファイルにおいて隣り合うピクセルの位相差を算出し、算出された位相差が最大値になるときの所定のピクセルの位置を、前記第２の候補として検出する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記所定の部位の位置を求める手段は、
   前記位相プロファイルに対して、前記所定のピクセルの位置を検出するために解析される範囲を設定する解析範囲設定手段を有する、請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記スキャン手段は、
   前記第１のスキャンを実施する前に、ナビゲータシーケンスを繰り返し実施する第２のスキャンを行い、
   前記所定の部位の位置を求める手段は、
   前記第２のスキャンにおけるナビゲータシーケンスを実施して得られる磁気共鳴信号の位相プロファイルに基づいて、前記所定の部位の位置を求める、請求項１〜５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。
7. 前記第２のスキャンにおけるナビゲータシーケンスは、
   前記所定の部位の磁化と、前記第２の部位に流れる血液の磁化との間に位相差を設けるための勾配磁場を有している、請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記第２のスキャンにおいて求められた前記所定の部位の位置を表す位置プロファイルを作成する位置プロファイル作成手段を有する、請求項６又は７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記位置プロファイルに基づいて、前記被検体の呼吸による体動が小さいときの前記所定の部位の位置の範囲を設定する範囲設定手段を有する、請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記第１のスキャンにおいて求められた前記所定の部位の位置が、前記範囲設定手段により設定された範囲に含まれる場合、前記イメージングスキャンで得られたデータを、ｋ空間を埋めるデータとして採用し、
    前記第１のスキャンにおいて求められた前記所定の部位の位置が、前記範囲設定手段により設定された範囲から外れた場合、前記イメージングスキャンで得られたデータを、ｋ空間を埋めるデータとして採用しない、請求項９に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記所定の部位は横隔膜又は肝臓であり、前記体液は血液である、請求項１〜１０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。
12. 被検体の体動に伴って変位する第１の部位と前記被検体の体動に伴って変位する第２の部位とを含むナビゲータ領域から磁気共鳴信号を収集するためのナビゲータシーケンスと、前記被検体の撮影領域から磁気共鳴信号を収集するためのイメージングシーケンスとを実施するためのスキャンを行うスキャン手段と、
    前記スキャンにおけるナビゲータシーケンスを実施して得られる磁気共鳴信号の位相プロファイルに基づいて、前記第１の部位の位置を求める手段と、
    を有する磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記スキャンにおけるナビゲータシーケンスは、前記第１の部位の磁化と、前記第２の部位の磁化との間に位相差を設けるための勾配磁場を有している、磁気共鳴イメージング装置。