磁共振成像装置以及其控制方法和程序与流程

1.本发明涉及磁共振成像装置(以下，称为mri装置)，特别涉及在基于mri装置的摄像中为了事先调整而进行的预扫描的控制。


背景技术：

2.在mri装置中，在开始用于获取被检测体的图像的摄像(正式摄像)前，需要将系统的设定调整(更新)为适合摄像的目的。该设定的更新被称为预扫描。需要进行预扫描，使得按每个摄像方法或者按每个图像种类得到最佳的画质，因此，用户根据应更新的内容设定预扫描，并执行。提出了与调整目的相应的各种预扫描(专利文献1、2等)。
3.例如，在专利文献1公开了通过预扫描求出线圈的灵敏度分布的技术。此外，在专利文献2提出了根据通过预扫描得到的核磁共振信号获取基于高频(rf)线圈的高频磁场的分布，并对照射增益调整进行调整。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2014-236987号公报
7.专利文献2：日本特开2018-202137号公报
8.通常，被检测体的摄像按照根据成为检查对象的部位、疾病等预先决定了多个图像种类的摄像的组合的检查协议进行。在检查协议中，例如，在获取用于进行检查对象的定位的扫描图(scanogram)后，在进行用于校正静磁场不均匀的匀场(shimming)、用于获取接收线圈的灵敏度信息的事先计测(预扫描)后，确定摄像任务的顺序，使得获取使组织的对比度不同的各种图像种类，例如t2强调图像、t1强调图像、扩散强调图像等。由于最佳的条件根据图像种类而不同，所以预扫描也大多按每个图像种类进行，且存在检查时间长时间化的问题。
9.此外，由于预扫描的序列、参数由操作者设定，所以根据熟练度也有设定不正确的情况，在该情况下，得不到良好的图像，变得需要重新摄像，从而检查效率下降。依赖于操作者的熟练度是因为，在检查中获取的图像种类、摄像部位、病变的位置、伪影(artifacts)产生源等的判断难以理解。


技术实现要素：

10.本发明的课题在于，尽可能使预扫描自动化，使得能够不依赖于操作者的熟练度而获取良好的图像，并且使预扫描所花费的时间最短。
11.用于解决课题的技术方案
12.为了解决上述课题，本发明根据登记在系统的协议整体，针对协议包含的摄像任务的各摄像条件，对照系统具备的基准状态而判定需要调整的条件，自动或半自动地判断是否需要事先计测(预扫描)的实施以及实施内容。
13.即，本发明的mr[装置具备：摄像部，按照给定的摄像序列获取nmr信号；处理部，处
理摄像部获取的nmr信号；以及控制部，控制摄像部以及所述处理部的动作。控制部具备：接受部，接受一种至多种摄像任务；调整项目判定部，判定用于执行接受部接受的摄像任务所需的调整项目；以及预扫描条件设定部，根据调整项目判定部的结果，设定包含预扫描的执行与否的预扫描条件，所述控制部按照预扫描条件设定部决定的预扫描条件，控制摄像部，使得实施预扫描以及摄像任务。
[0014]
此外，本发明的mri装置的控制方法是用于自动或半自动地实施摄像前调整的预扫描的mri装置的控制方法，该控制方法进行控制使得：对于多个摄像任务的图像种类，设定包括各图像种类的fov的总括fov，对于总括fov，判断通过预扫描进行调整的项目是否满足按每个图像种类所容许的条件，对于不满足所容许的条件的项目，实施与条件最严格的图像种类匹配地进行调整的预扫描。
[0015]
发明效果
[0016]
根据本发明，通过自动或半自动地判定调整项目，从而能够不需要预扫描的重复的实施，能够有效率地实施最小限度的数量的预扫描。由此，能够谋求全检查时间的缩短。此外，能够消除由预扫描的失败导致的重新摄像。
附图说明
[0017]
图1是示出应用本发明的mri装置的整体结构的框图。
[0018]
图2是实施方式1的mri装置的功能框图。
[0019]
图3是示出实施方式1的mri装置的摄像的流程的流程图。
[0020]
图4是本发明的mri装置的实施方式2的功能框图。
[0021]
图5是示出图3的流程的步骤s303的详情的流程图。
[0022]
图6是示出检查协议的一个例子的图。
[0023]
图7是说明本发明与现有技术的差别的图。
[0024]
图8是示出实施方式3的摄像的流程的流程图。
[0025]
附图标记说明
[0026]
10：mri装置，100：摄像部，101：被检测者，102：静磁场产生磁铁，1.03：倾斜磁场线圈，104：rf线圈(发送线圈)，105：rf探针(接收线圈)，106：rf发送部，107：信号检测部，108：倾斜磁场电源，109：床，110：处理部，120：信号处理部，130：图像处理部，150：控制部，170：ui部，171：输入装置，172：显示装置，190：存储装置，151：协议登记部，152：摄像控制部，155：预扫描设定部，156：fov设定部，157：调整条件判定部，158：预扫描条件设定部，159：图像分类蓄积部，20：pacs。
具体实施方式
[0027]
以下，参照附图对本发明的mri装置和其控制方法的实施方式进行说明。
[0028]
在图1示出应用本发明的典型的mri装置的结构。该mri装置10大致划分而具有摄像部100、对摄像部获取的nmr信号进行处理的处理部110(信号处理部120以及图像处理部130)以及控制部150，摄像部100具备对配置有被检测者101的摄像空间产生均匀的静磁场的磁铁102、对摄像空间产生倾斜磁场的倾斜磁场线圈103、产生使构成被检测者101的组织的原子的原子核产生核磁共振(nmr)的高频磁场的rf线圈(发送线圈)104、检测从被检测者
101产生的nmr信号的rf探针(接收线圈)105。被检测者101通常以躺卧在床109的状态配置在摄像空间。
[0029]
倾斜磁场线圈103包含x、y、z三个方向上的倾斜磁场线圈而构成，根据来自倾斜磁场电源108的信号，分别产生倾斜磁场。rf线圈104根据rf发送部106的信号，产生高频磁场。由rf探针105接收到的信号由信号检测部106检测，由信号处理部120进行信号处理。
[0030]
由信号处理部120进行信号处理的计测数据通过计算变换为图像信号，由图像处理部130进行针对摄像图像的运算处理，图像被显示在与mri装置连接的显示装置上。
[0031]
信号处理部120、图像处理部130以及控制部150的功能的一部分或全部能够通过具备cpu、gpu以及存储器的计算机或者工作站而构成，具备用于与用户进行交互的具备输入装置、显示装置等的ui部170以及存放计算中途的数据、作为计算结果的图像等的存储装置190。
[0032]
控制部150进行包含摄像部100、处理部110(信号处理部120、图像处理部130)、ui部170等的装置整体的控制。控制部150进行的控制中的摄像部100(倾斜磁场电源108、rf发送部107以及信号检测部106)的控制按照被称为脉冲序列的控制的时序图进行。脉冲序列根据摄像方法预先设定基本的序列。摄像方法也能够经由ui部170(图2：输入装置171)选择用户所希望的摄像方法，也存在通过选择预先根据检查部位、检查对象疾病等确定了一系列的摄像方法的实施顺序的检查协议，设定多个摄像方法的情况。若决定了摄像方法，且用户经由输入装置输入脉冲序列的生成所需的摄像条件、通常被称为摄像参数的参数的值等，则控制部150根据参数值和通过摄像方法决定的基本的脉冲序列计算用于摄像的脉冲序列，并经由定序器(sequencer)(不图示)控制摄像部100的动作。
[0033]
《实施方式1》
[0034]
本实施方式的mri装置10的结构的特征在于，以上述的典型的mri装置的结构为基础，控制部150除了进行获取被检测体101的图像的摄像(以下，称为主扫描)的控制以外，还进行在主扫描之前进行的预扫描的控制。
[0035]
将这样的控制部150的功能框图的一个例子示于图2。如图所示，控制部150具备登记检查协议的协议登记部151、按照所登记的检查协议进行控制以使得摄像部100进行摄像的摄像控制部152以及预扫描设定部155。此外，虽然未图示，控制部150还包含控制图像处理部130进行的用于图像数据的运算、显示在ui部170的显示装置173的显示图像的功能等。
[0036]
检查协议决定摄像任务的种类和顺序，协议登记部151作为通过接受检查协议来接受一种至多种摄像任务的接受部发挥功能。
[0037]
预扫描设定部155是摄像控制部152中特别控制预扫描的功能，自动地进行每个摄像任务的是否需要预扫描的设定、预扫描为“需要”的情况下的条件的设定等。此外，根据需要，经由ui部170(输入装置171)接受用户的条件设定，半自动地设定预扫描的条件。摄像控制部152进行控制，以使得按照预扫描设定部155设定的条件而由摄像部10()执行预扫描。
[0038]
包含上述的预扫描设定部155的控制部150的功能能够预先作为程序存放在作为控制部150发挥功能的计算机的存储装置或者外部存储装置190，通过cpu读取该程序来执行。功能的一部分也能够通过asic、fpga等硬件来实现。
[0039]
另外，作为mri装置的系统的功能(性能)、特性由构成上述的mri装置的各要素的性能、特性决定，受到限制。在以下的说明中，也将决定mri装置的功能或者特性的各要素综
合地称为“系统”。
[0040]
接着，参照图3对本实施方式的mri装置中的摄像的概略进行说明。
[0041]
首先，将被检测者设置在mri装置的检查空间(s300)，接受被检测者信息、检查单(order)(s301)。检查单包含与检查部位、疾病相关的信息，协议登记部151根据这些信息选择对应的检查协议，登记应处理的摄像任务。另外，检查协议的选择也可以自动地进行，也能够由用户经由输入装置171设定或编辑。接下来，经由输入装置171，从用户按每个摄像接受摄像条件(fov、摄像参数)(s302)。
[0042]
摄像控制部152基于所接受的摄像条件，生成脉冲序列。为了得到生成该脉冲序列所需的信息，根据需要事先实施计测(预扫描)。生成脉冲序列，使得可基于通过预扫描得到的信息得到适合的图像。因此，首先，预扫描设定部155按每个摄像自动或半自动地判断是否需要预扫描及其条件(s303)。
[0043]
由预扫描设定部155进行的判断基于协议整体的摄像条件来进行，以使得预扫描的时间变得更短。由此，能够谋求作为整体的摄像时间的缩短。但是，由于因画质不充分而重新摄像的情况下的检查效率更差，所以进行判断以使画质比时间优先。或者也可以由用户明确地设定判断的优先度，在该情况下，按照用户设定的优先度进行判断。关于用户设定，也可以经由ui部170，以与用户的对话形式提示选项。
[0044]
此外，关于预扫描的条件，由系统自动或半自动地判断从摄像部位、图像种类、剖面等得到良好的画质所需的调整项目。关于能否得到良好的画质的判断基准，也可以由系统通过机器学习来进行变更。关于判断的具体的方法，在后述的实施方式中详细叙述。
[0045]
控制部150也可以将所设定的预扫描显示在显示装置172，接受由用户进行的确认或者变更。
[0046]
在步骤s302中，如果由用户按下了摄像开始的“开始”按钮，则以在s303中决定的预扫描以及脉冲序列按照检查协议执行摄像(s304)。即，通过预扫描进行调整项目的调整，在进行了调整的条件下进行遵循脉冲序列的摄像。
[0047]
一旦摄像完成，图像处理部130生成图像，显示在显示装置172，或者存放在存储装置(s305)。此外，用户根据需要，在复查(review)了图像的基础上，将所希望的图像传送到影像解读系统、医疗用图像管理系统pacs(picture archiving and communication systems，影像归档和通信系统)。如果是摄像失败的图像，则实施重新拍摄。
[0048]
进而，也可以使用所传送的图像和未传送而被删除的图像，使其学习摄像的成功、失败的用户判断(s306)。由此，能够蓄积与用户容许的画质相关的条件，例如伪影的程度、分辨率等条件，在步骤s303中，能够在预扫描设定部155判断是否需要进行用于调整这些条件的预扫描，或者设定预扫描的条件时，利用蓄积数据。
[0049]
接着，对基于预扫描设定部155的预扫描控制的更具体的实施方式进行说明。
[0050]
《实施方式2》
[0051]
在本实施方式中，设定综合了多个图像种类的fov的fov(ifov)，在综合fov中，将按每个图像种类所要求的调整项目与系统的基准状态进行对照，判断是否需要进行基于预扫描的调整。
[0052]
本实施方式的装置的结构与上述的实施方式1相同，但是如图4所示，预扫描设定部155具备：fov设定部156，针对通过登记在协议登记部151的检查协议包含的摄像任务得
到的图像种类，设定包括各个fov的fov(ifov)；调整项目判定部157，在各摄像任务中判定应调整的项目；以及预扫描条件设定部158，基于调整项目判定部157判定的调整项目设定预扫描的条件。调整项目判定部157参照系统的基准状态，判断需要调整的调整项目。进而，在mri装置与pacs20等外部装置连接的情况下，还存在具备对传送到pacs20等的图像、未传送的图像进行分类、蓄积的图像分类蓄积部159的情况。
[0053]
以下，主要对本实施方式的预扫描设定部155的动作(图3：步骤s303)的流程进行说明(图5)。另外，摄像的流程与图3相同，以下，适当参照图3。
[0054]
[s301、s302]
[0055]
首先，在摄像开始时，在接受被检测者信息、检查单的步骤s301中，根据经由输入装置171输入的信息，判断头部、腹部、膝盖等检查部位信息。检查部位信息的判断也可以代替由用户进行的输入信息，而通过根据由mri装置事先获取的图像、轮廓图像判断的技术(例如，由本技术人申请的日本特愿2019-185131号)、根据由摄像机等其他装置获取的信息判断的技术(例如，日本特开2009-398号公报)等更简便的系统来进行。
[0056]
协议登记部151根据作为检查单而输入的信息，从预先登记的列表中选择组合了多个图像种类的摄像条件的检查协议。此时，也可以与被检测者的体型、摄像目的匹配地进行修正。检查协议的选择、修正可以由用户经由ui部170进行(s302)，也可以由控制部150自动地进行。
[0057]
将腹部检查的检查协议的一个例子示于图6。在该例子中，包含十个摄像任务，其中两个是静磁场不均匀调整的预扫描(#2)、照射灵敏度调整的预扫描(#3)。作为正式摄像，包含t2强调摄像、mrcp(胰胆管摄像)、t1强调摄像、dwi(扩散强调摄像)等。
[0058]
[s303]
[0059]
在用户按下了开始按钮的定时，预扫描设定部155从在上述步骤s301中设定的检查协议中自动或半自动地选择必要的预扫描。将本步骤的详情示于图5。
[0060]
[s303-1]
[0061]
首先，fov设定部156对检查协议包含的正式摄像的图像种类中的摄像范围进行确认，将包含全部的图像种类的摄像范围的范围登记为ifov。关于是否是检查协议包含的图像种类中的正式摄像的图像种类的判断，在步骤s301中根据事先设定的摄像条件来自动地判断。关于判断基准，根据脂肪抑制脉冲、ir脉冲等预脉冲的有无和种类、成为基础的序列种类、tr、te、fa等摄像参数、摄像剖面、摄像位置等来进行判断。
[0062]
[s303-2]
[0063]
接着，调整项目判定部157在检查协议包含的全部的摄像条件(包含预脉冲等摄像条件)中，提取针对静磁场不均匀、照射不均匀等各个项目(调整项目)需要最高精度的条件，按每个调整项目作为静磁场不均匀(δbomax)、照射不均匀(δblmax)等进行登记。
[0064]
为此，预先登记(例如，在存储装置190存放)各图像种类所容许的静磁场均匀度、照射均匀度、灵敏度分布范围、分辨率等条件，将按每个条件所容许的值成为最严格的值的图像种类的容许值作为上述的“δbomax”、“δblmax”进行登记。这些容许值可以作为常数进行登记，也可以作为用于根据fov、其他摄像条件求出的计算式进行登记。作为计算式，例如，静磁场不均匀相对于距磁场中心的距离r成为2次或4次的函数，因此在设r＝(fov 偏离中心量)的情况下，使δb1max＝ar4 br3 cr2 dr e。
[0065]
此外，所容许的阈值(例如静磁场均匀度、照射均匀度的阈值)、伪影的程度有可能因医院、检查者而不同，因此也能够根据过去的实绩蓄积数据，进行学习。例如，在步骤s305中，在将用户获取的图像传送到pacs、影像解读系统的情况下，在将定位图像、预扫描图像等除外而剩余的图像中，删除摄像失败的图像，仅传送成功的图像。此时，图像分类蓄积部159将所传送的图像作为成功的图像(学习用图像)进行蓄积(步骤s306)。调整项目判定部157从蓄积在图像分类蓄积部159的成功图像中提取容许的阈值、伪影的程度作为图像的特征量，用于应调整的项目的判断。例如，在产生了脂肪抑制不良的失败图像的情况下，将该图像的实测的δb1和δb0的值与所传送的图像进行比较，在相对于所传送的正确图像存在差分的情况下，使该差反映到在预扫描中容许的限制值中。这样，通过利用使用了成功图像的学习结果，能够进行mri装置的与用户要求的画质匹配的调整。另外，使用成功图像来判断容许值的学习能够使用公知的cnn等来进行，可以在mri装置的系统内进行，也可以在与mri装置不同的系统中进行，并将学习结果返回到mri装置。
[0066]
[s303-3、s303-4]
[0067]
接下来，调整项目判定部157确认在步骤s303-2中登记的ifov的静磁场不均匀(δb0max)、照射不均匀(δb1max)等是否超过系统的基准状态(s303-3)，将超过的项目列出(s303-4)。静磁场不均匀、照射不均匀等特性是能够通过预扫描后的调整来进行调整的特性，但是基本上，由mri装置的静磁场产生磁铁102、rf线圈104、rf发送部106等系统侧的特性决定，作为系统的基准状态预先保持在系统内。保持的值可以反映安装调整时的值，也可以设为内部的固定值。
[0068]
此外，对于由用户侧的判断所左右的调整项目，也可以预先登记作为通过学习得到正确图像的调整项目而提取的调整项目的值，将其作为基准。
[0069]
[s303-5]
[0070]
预扫描条件设定部158将在步骤s303-4中列出的超过了基准值的项目的预扫描设为应实施的预扫描，将针对除此以外的调整项目的预扫描设为不实施。此外，对于应实施的预扫描，作为其摄像条件，设摄像范围为ifov，设定分辨率。关于分辨率，将按每个摄像部位所要求的分辨率作为内部的值而预先保持，基于由在步骤s301中输入的摄像条件等决定的摄像部位，应用该摄像部位的内部的值。
[0071]
[s304]
[0072]
摄像控制部152执行在步骤s303中决定的预扫描，接下来，依次执行由检查协议决定的各图像种类的摄像。在预扫描中，将全部覆盖检查协议包含的图像种类的fov的i fov作为摄像范围，执行调整图像种类中最严格的条件的预扫描。例如，如果调整项目为照射不均匀，则能够使用如上述的专利文献2所公开的那样的技术，进行rf分布的计测和照射增益调整。
[0073]
此外，对于未列出的项目，关于全部的图像种类，系统的基准状态满足了所容许的范围，因此不进行预扫描而执行正式摄像。
[0074]
根据本实施方式，通过不实施针对不需要调整的项目的预扫描，能够缩短检查时间。此外，通过以覆盖检查协议包含的全图像种类的fov的ifov实施预扫描，能够不需要按每个图像种类进行预扫描，而缩短检查时间。
[0075]
参照图7对比较了现有技术与本实施方式的情况下的本实施方式的效果进行说
明。如图7的(b)所示，在现有技术中，作为预扫描，在进行了静磁场不均匀调整(b0匀场)和照射灵敏度调整(s-map设定)后，进行按每个摄像任务设定的fov的摄像。在b0匀场、s-map设定中，由于按各设定、每个部位有限制，所以在进行了调整的区域不一致的情况下，变得因错误而检查中断，或因画质不良而重新摄像。相对于此，在本实施方式中，如图7的(a)所示，设定总括性的ifov，对其进行b0匀场、s-map设定等基于自动预扫描的设定，因此能够降低错误的产生、重新摄像的可能性。
[0076]
另外，在图5所示的例子中，在步骤s303-2中，设为按每个调整项目列出预扫描(是否需要判断)，但是根据调整项目也有预扫描的时间极短的项目，对于该项目也可以不需要基于本步骤的判断。
[0077]
此外，在本实施方式中，说明了根据系统的基准状态是否满足图像种类所容许的条件来自动地判断是否实施预扫描的情况，但是也可以追加接受由用户进行的指定的功能。例如，也可以设为如下的结构，即，在上述的各步骤中，由用户变更或者输入预先保持在装置内的固定值、内部的值等。此外，也可以在步骤s303-5中设定了执行的预扫描和其条件后，使其显示在显示装置172，接受条件的变更。
[0078]
进而，也可以在接受检查协议的修正、摄像参数等设定的步骤s301中，如图6所示的那样，显示列表出摄像任务的检查协议，对于在检查中得到重要的图像种类的摄像接受用户的指定，并实施专用于该摄像的预扫描。通过接受这样的用户设定，成为半自动的预扫描设定，但是能够提高用户的自由度。
[0079]
《实施方式3》
[0080]
在实施方式2中，作为预扫描的条件，将覆盖全部的图像种类的fov的ifov作为摄像范围，将由摄像部位决定的分辨率设定为参数，但是在本实施方式中，对于分辨率，并非在宽的ifov中设为固定，而是根据区域对其进行变更。作为使分辨率根据区域而不同的情况，例如，存在诸如使工作台移动并沿着被检测者的体轴方向获取多个图像这样的摄像的情况、根据拍摄的位置局部地获取高分辨率的图像的情况。在这样的局部地获取高分辨率图像的摄像中，rf照射分布、静磁场分布也变得需要细微的调整。
[0081]
在本实施方式中，控制部150的功能框图也与图4相同，以下，以与实施方式2不同的点为中心，对本实施方式中的预扫描条件设定进行说明。图8是示出根据本实施方式的步骤s303的详情的流程。在图8中，与图5相同的处理用相同的附图标记示出，省略重复的说明。
[0082]
在本实施方式中，也首先将包含所设定的检查协议包含的全部的图像种类的fov的范围设定为ifov(s303-11)。接下来，设定以与将ifov作为摄像范围进行预扫描的情况下的分辨率不同的分辨率来进行预扫描的图像种类的fov(s303-12)。
[0083]
在图8所示的例子中，根据各个图像种类的fov的大小，将图像种类分组，按每组以设定了的fov、分辨率实施预扫描。例如，在步骤s303-12中，判断各图像种类的fov是否不足在步骤s303-11中登记的ifov的给定的比例(α
·
ifov)，将不足给定的比例的fov的最小值登记为minfov。比例α可以经由输入装置171接受用户的指定，也可以在系统内保持给定的值。
[0084]
接下来，将检查协议包含的图像种类分为不足(α
·
ifov)的组g1和(α
·
ifov)以上的组g2，进行登记(s303-13)。
[0085]
按每组，与实施方式2的步骤s303-2同样地，提取在组内的全部的摄像条件(包含预脉冲等摄像条件)中需要最高精度的条件，按每个调整项目，作为静磁场不均匀(δb0max)、照射不均匀(δb1max)等进行登记(s303-2)。
[0086]
之后的步骤s303-3～s303-5也与实施方式2相同，但是按每组进行与系统基准状态的比较，列出应预扫描的项目，按每组设定预扫描条件。在fov为(α
·
ifov)以上的组g2中，将预扫描的摄像范围设为在步骤s303-11中登记的ifov，以由摄像部位预先决定的分辨率实施预扫描。在fov不足(α
·
ifov)的组g1中，将预扫描的摄像范围设为minfov，以比由摄像部位决定的分辨率高的分辨率实施预扫描。为了使分辨率比g2高，可以通过固定矩阵尺寸来与fov对应地使其变化，也可以使矩阵尺寸也变化。或者还可以设定成为minfov的图像种类的分辨率。
[0087]
另外，在图8中，作为分组的基准，示出了使用相对于ifov的fov的大小来自动地进行判断的情况，但是例如也可以在接受由用户进行的检查协议的修正、摄像参数设定的步骤s302中，接受检查协议包含的摄像中的重要度高的一个至多个摄像的指定，将其作为一个组来设定预扫描的条件。此外，在本实施方式中也能够采用在实施方式1中说明的由用户进行的固定值的输入或者变更、预扫描的变更。
[0088]
根据本实施方式，除了与实施方式1、2同样的效果以外，还与由检查协议获取的图像种类所要求的分辨率匹配地设定预扫描的条件，因此能够进行基于预扫描的适当的调整。