JP2009160342A - 磁気共鳴イメージング装置、rfパルスの送信方法およびプログラム - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置、rfパルスの送信方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】複数のスライス間の信号強度が均一化されたスライス画像を得る。
【解決手段】i番目のビューにおける各スライスに、隣り合うスライスが連続しないようにRFパルスを送信させる。この時、1つのスライスの両隣のスライスにおいて、励起パルスの位相が反転するようにRFパルスを送信させる。そして、各スライスから磁気共鳴信号を取得する。次に、(i+1)番目のビューにおける各スライスに、隣り合うスライスが連続しないようにRFパルスを送信させる。この時、各スライスにおいて、i番目のビューに送信した励起パルスの位相と位相が反転している励起パルスを送信させる。そして、各スライスから磁気共鳴信号を取得する。そして、取得した磁気共鳴信号に基づいて、画像再構成を実施する。
【選択図】図2

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置(MRI:Magnetic Resonance Imaging)、RFパルスの送信方法およびプログラムに関するものである。
磁気共鳴イメージング装置は、核磁気共鳴現象を利用して磁気共鳴信号を発生させ、被検体の断層画像を撮影する装置である。
従来、磁気共鳴イメージング装置における画像データ収集方法としては、マルチスライス撮影である、多数の連続したスライス面を撮影するときの、スライス面の励起順を規定する方法が知られている。具体的には、スライス面に対する励起を一定タイミングで繰り返し実行する中で、励起毎にはスライス面が隣接しないように選択することを特徴としている。これにより、高速で、且つ、隣り合うスライス面の核磁気共鳴信号同士の干渉を抑制し、画像コントラストの低下などを防止しようとするものである。(例えば、特許文献1参照)。
特開昭63−9432号公報(例えば、実施例8行目から13行目参照。)
しかしながら、上述した従来方法のように、スライス面を励起毎に隣接しないように選択するとしても、RFパルスのプロファイルが矩形でなくサイドローブが生じる場合、あるスライス面は、重複する隣接スライス面におけるサイドローブの励起の影響を受け、各スライス間で信号強度が不均一となる。
したがって、本発明は、複数のスライス間の信号強度が均一化されたスライス画像が得られる磁気イメージング装置、RFパルスの送信方法およびプログラムを提供する。
本発明は、被検体において、順次並ぶ第1のスライスと第2のスライスと第3のスライスと第4のスライスとを少なくとも含む複数のスライスについて実施するマルチスライス撮影において、前記複数のスライスそれぞれへRFパルスを送信し、前記複数のスライスにて発生する磁気共鳴信号を収集するスキャンを複数の繰り返し時間実施し、スライス画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、前記第1のスライスと前記第2のスライスと前記第3のスライスと前記第4のスライスのそれぞれにおいて、連続する前記繰り返し時間ごとに前記RFパルスの位相が交互に反転すると共に、前記繰り返し時間内において、前記第1のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第3のスライスに送信する前記RFパルスの位相とが反転し、前記繰り返し時間内において、前記第2のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第4のスライスに送信する前記RFパルスの位相とが反転するように前記RFパルスを送信する。
好適には、前記第1のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第3のスライスについて前記スキャンを実施し、その後前記第2のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第4のスライスについて前記スキャンを実施する。
好適には、前記複数のスライスにおいて、奇数番目のスライスについて前記スキャンを実施した後に、偶数番目のスライスについて前記スキャンを実施する。
好適には、スピンエコー法によって前記磁気共鳴信号を収集する。
好適には、グラディエントエコー法によって前記磁気共鳴信号を収集する。
好適には、前記第1のスライスと前記第2のスライスと前記第3のスライスと前記第4のスライスとが平行である。
本発明は、被検体において、順次並ぶ第1のスライスと第2のスライスと第3のスライスと第4のスライスとを少なくとも含む複数のスライスにおけるマルチスライス撮影において、前記複数のスライスへRFパルスを送信するRFパルスの送信方法であって、前記第1のスライスと前記第2のスライスと前記第3のスライスと前記第4のスライスのそれぞれにおいて、連続する前記繰り返し時間ごとに前記RFパルスの位相が交互に反転すると共に、前記繰り返し時間内において、前記第1のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第3のスライスに送信する前記RFパルスの位相とが反転し、前記繰り返し時間内において、前記第2のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第4のスライスに送信する前記RFパルスの位相とを反転するように前記RFパルスを送信する。
好適には、前記第1のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第3のスライスについて前記スキャンを実施し、その後前記第2のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第4のスライスについて前記スキャンを実施する。
好適には、前記複数のスライスにおいて、奇数番目のスライスについて前記スキャンを実施した後に、偶数番目のスライスについて前記スキャンを実施する。
好適には、前記RFパルスを送信させるパルスシーケンスとして、スピンエコー法を用いる。
好適には、前記RFパルスを送信させるパルスシーケンスとして、グラディエントエコー法を用いる。
好適には、前記第1のスライスと前記第2のスライスと前記第3のスライスと前記第4のスライスとが平行である。
本発明は、被検体において、順次並ぶ第1のスライスと第2のスライスと第3のスライスと第4のスライスとを少なくとも含む複数のスライスについて実施するマルチスライス撮影において、前記複数のスライスそれぞれへRFパルスを送信し、前記複数のスライスにて発生する磁気共鳴信号を収集するスキャンを複数の繰り返し時間実施し、スライス画像を生成することをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記第1のスライスと前記第2のスライスと前記第3のスライスと前記第4のスライスのそれぞれにおいて、連続する繰り返し時間ごとに前記RFパルスの位相が交互に反転すると共に、前記繰り返し時間内において、前記第1のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第3のスライスに送信する前記RFパルスの位相とが反転し、前記繰り返し時間内において、前記第2のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第4のスライスに送信する前記RFパルスの位相とが反転するように前記RFパルスを送信する手順を、前記コンピュータに実行させる。
好適には、前記第1のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第3のスライスについて前記スキャンを実施し、その後前記第2のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第4のスライスについて前記スキャンを実施する手順を前記コンピュータに実行させる。
好適には、前記複数のスライスにおいて、奇数番目のスライスについて前記スキャンを実施した後に、偶数番目のスライスについて前記スキャンを実施する手順を前記コンピュータに実行させる。
好適には、前記RFパルスを送信させるパルスシーケンスとして、スピンエコー法を用いる手順を前記コンピュータに実行させる。
好適には、前記RFパルスを送信させるパルスシーケンスとして、グラディエントエコー法を用いる手順を前記コンピュータに実行させる。
本発明によれば、複数のスライス間の信号強度が均一化されたスライス画像が得られる磁気イメージング装置、RFパルスの送信方法およびプログラムを提供することができる。
以下より、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。
<第1の実施形態>
(装置構成)
図1は、本発明に係る一実施形態における磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。本装置は、本発明の実施形態の一例である。
図1に示すように、磁気共鳴イメージング装置1は、スキャン(scan)部2と、操作コンソール(console)部3とを有している。ここで、スキャン部2は、静磁場マグネット(magnet)部12と、勾配コイル部13と、RFコイル部14と、クレードル(cradle)15とを有する。そして、操作コンソール部3は、RF駆動部22と、勾配駆動部23と、データ収集部24と、制御部30と、記憶部31と、操作部32と、データ処理部33と、表示部34とを有する。
スキャン部2について説明する。
スキャン部2は、図1に示すように、被検体40における撮影スライス(slice)領域が収容される静磁場空間11を含んでいる。そして、スキャン部2は、操作コンソール部3からの制御信号に基づいて、その静磁場が形成される静磁場空間11に収容した被検体40の撮影領域にRFパルスを送信し、その撮影領域から磁気共鳴信号を取得するスキャンを実施する。
スキャン部2の各構成要素について、順次、説明する。
静磁場マグネット部12は、被検体40が収容される静磁場空間11に静磁場を形成するために設けられている。静磁場マグネット部12は、水平磁場型であって、被検体40が収容される静磁場空間11において載置される被検体40の体軸方向(z方向)に沿うように、超伝導磁石(図示なし)が静磁場を形成する。なお、静磁場マグネット部12は、水平磁場型の他に、垂直磁場型であってもよく、永久磁石により構成されていてもよい。
勾配コイル部13は、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号に3次元の位置情報を持たせるために、静磁場空間11に勾配磁場を形成する。勾配コイル部13は、スライス選択勾配磁場、読み取り勾配磁場、位相エンコード勾配磁場の3種類の勾配磁場を形成するために勾配コイルを3系統有する。
RFコイル部14は、たとえば、被検体40を囲むように配置される。RFコイル部14は、静磁場マグネット部12によって静磁場が形成される静磁場空間11内において、制御部30からの制御信号に基づいて、電磁波であるRFパルスを被検体40に送信して高周波磁場を形成する。これにより、被検体40の撮影スライスにおけるプロトンのスピン(spin)を励起する。そして、RFコイル部14は、その励起された被検体40の撮影スライスにおけるプロトンのスピンが元の磁化ベクトル(vector)へ戻る際に生ずる電磁波を、磁気共鳴信号として受信する。RFコイル部14は、同一のRFコイルによりRFパルスの送受信を行ってもよい。
クレードル15は、被検体40を載置するテーブル(table)を有する。クレードル15は、制御部30からの制御信号に基づいて、静磁場空間11の内部と外部との間でテーブルに載置された被検体40を移動する。
操作コンソール部3について説明する。
操作コンソール部3は、スキャン部2が被検体40についてスキャンを実施するように制御し、そのスキャン部2が実施したスキャンによって得られた磁気共鳴信号に基づいて、被検体40の画像を生成すると共に、その生成した画像を表示する。
操作コンソール部3を構成する各部について、順次、説明する。
RF駆動部22は、RFコイル部14を駆動させて静磁場空間11内に高周波磁場を形成するために、ゲート(gate)変調器(図示なし)とRF電力増幅器(図示なし)とRF発振器(図示なし)とを有する。RF駆動部22は、制御部30からの制御信号に基づいて、RF発振器からのRF信号を、ゲート変調器を用いて所定のタイミング(timing)および所定の包絡線の信号に変調する。そして、ゲート変調器により変調されたRF信号を、RF電力増幅器により増幅した後、RFコイル部14に出力する。
勾配駆動部23は、制御部30の制御信号に基づいて勾配コイル部13を駆動させて、静磁場空間11内に勾配磁場を発生させる。勾配駆動部23は、勾配コイル部13の3系統の勾配コイルに対応して3系統の駆動回路(図示なし)を有する。
データ収集部24は、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号を収集するために、位相検波器(図示なし)とアナログ/デジタル(analog/digital)変換器(図示なし)とを有する。データ(data)収集部24は、RFコイル部14からの磁気共鳴信号を、RF駆動部22のRF発振器の出力を参照信号として、位相検波器によって位相検波し、アナログ/デジタル変換器に出力する。そして、位相検波器により位相検波されたアナログ信号である磁気共鳴信号を、アナログ/デジタル変換器によってデジタル信号に変換して、データ処理部33に出力する。
制御部30は、コンピュータ(computer)と、そのコンピュータを用いて所定のスキャンに対応する動作を各部に実行させるプログラム(program)を記録する記録媒体とを有する。記録媒体としては、例えば、ROM、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、不揮発性のメモリーカードを用いることができる。そして、制御部30は、後述する操作部32に接続されており、操作部32に入力された操作信号を処理し、クレードル15とRF駆動部22と勾配駆動部23とデータ収集部24との各部に、制御信号を出力し制御を行う。また、制御部30は、所望の画像を得るために、操作部32からの操作信号に基づいてデータ処理部33、表示部34を制御する。
本実施形態において、制御部30は、例えば、RFコイル部14から複数のスライスにおける各スライスにおいて、複数の繰り返し時間、すなわち複数のビュー間でRFパルスの位相を交互に反転させてRFパルスを送信させるようにRF駆動部22、勾配駆動部23を制御する。
また、例えば、複数のスライスが、1番目のスライス、2番目のスライス、3番目のスライス、4番目のスライスの順に並んでいる場合、1番目のスライスに送信させるRFパルスの位相と、3番目のスライスに送信させるRFパルスの位相とを反転させるように、両スライスにRFパルスを送信させるようにRF駆動部22、勾配駆動部23を制御する。また、2番目のスライスに送信させるRFパルスの位相と、4番目のスライスに送信させるRFパルスの位相とを反転させるように、両スライスにRFパルスを送信させるようにRF駆動部22、勾配駆動部23を制御する。
記憶部31は、コンピュータとコンピュータに所定のデータ処理を実行させるプログラムを記録する記録媒体とを有する。そして、記憶部31は、データ収集部24に収集された被検体40あるいはファントムのスペクトル生成前の磁気共鳴信号、後述するデータ処理部33でスペクトル生成処理されたスペクトルデータ等を記憶する。
操作部32は、キーボード(keyboard)やマウス(mouth)などの操作デバイス(device)により構成されている。操作部32は、オペレータ(operator)によって撮像プロトコル(protocol)などのデータが入力され、イメージングシーケンス(imaging sequence)を実施する領域などの設定がされる。その撮像プロトコル、設定領域などに関するデータを制御部30に出力する。
データ処理部33は、コンピュータと、そのコンピュータを用いて所定のデータ処理を実行するプログラムを記録する記録媒体とを有する。データ処理部33は、制御部30に接続されており、制御部30からの制御信号に基づいて、データ処理を実施する。また、データ処理部33は、データ収集部24に接続されており、データ収集部24から出力される磁気共鳴信号に対して各種の画像処理をして、スペクトルデータを生成する。
表示部34は、ディスプレイ(display)などの表示デバイスにより構成されており、制御部30からの制御信号に基づいて、表示画面に画像を表示する。表示部34は、例えば、オペレータによって操作部32に操作データが入力される入力項目についての画像を表示画面に表示する。また、表示部34は、データ処理部33が生成する被検体40のスライス画像を表示する。
(動作)
以下より、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40を撮影する際の動作について説明する。
図2は、本発明にかかる一実施形態において、マルチスライス撮影により被検体を撮影する際の動作を示すフロー図である。
図3は、本実施形態のマルチスライス撮影におけるパルスシーケンスを示す図である。
ここで、本実施形態におけるRFパルスを送信するスライスの順番は、1番目のスライス、3番目のスライス、・・・・・・、13番目のスライス、2番目のスライス、4番目のスライス、・・・・・・、12番目のスライスとなる。また、RF11は1番目のスライスに送信する励起パルスであり、RF12は1番目のスライスに送信するリフォーカスパルス(refocus pulse)であり、RF121は12番目のスライスに送信する励起パルスであり、RF122は12番目のスライスに送信するリフォーカスパルスである。また、合わせて各スライスにおけるi番目のビューと(i+1)番目のビューでの励起パルスの位相を示す。また、マルチスライス撮影とは、1繰り返し時間(TR)内に複数のスライスの撮影を行うことである。本実施形態においては、図3に示すパルスシーケンスにより、以下に示すように、1繰り返し時間内で13スライスの撮影を行う。そして、それぞれのスライスのk空間が埋まるまで、撮影を繰り返すことにより、13枚のスライス画像を得ることができる。
まず、図2に示すように、複数のスライスにRFパルスを送信する(ST10)。
ここでは、i番目のビュー(i=1,・・・・,n n:任意の整数)の磁気共鳴信号を取得するためにRFコイル部14が、被検体40における選択された複数のスライスそれぞれに、例えばスピンエコー法により、RFパルスを送信する。本実施形態においてRFパルスは、励起パルスとリフォーカスパルスとからなる。例えば励起パルスのフリップアングルは90度であり、リフォーカスパルスのフリップアングルは180度である。本実施形態においては、図3に示すように、1繰り返し時間(TR)内に13枚のスライスにRFパルスを送信し、それぞれのスライスからエコー信号を取得する。
このとき選択された複数のスライスは、相互に平行であることが好ましい。この1つのビューが本発明の1繰り返し時間(TR)となる。
このi番目のビューにおける、各スライスにRFパルスを送信する順序は、隣り合うスライスが連続しないように、RFパルスを送信する。例えば、奇数番目のスライスに先にRFパルスを送信し、次に偶数番目のスライスにRFパルスを送信する。また、この時、1つのスライスの両隣の2つのスライスに送信する励起パルスの位相が反転するようにRFパルスを送信する。
表1に本実施形態におけるi番目のビューにおける各スライスに送信するRFパルスの順序、および励起パルスとリフォーカスパルスの位相を示す(i=1,・・・・,n n:任意の整数)。
具体的には、例えば、複数のスライスが13枚のスライスである場合、表1に示す順序に従い、RFコイル部14が、図3に示すようなパルスシーケンスにより各スライスに励起パルスとリフォーカスパルスからなるRFパルスを送信する。このとき、RFパルスの送信順に励起パルスの位相を0度、180度、0度・・・となるように交互に反転させる。リフォーカスパルスの位相は、任意の位相をとることができるが、例えば、励起パルスの位相と90度ずれた位相をとる。すなわち、例えば、全てのスライスにおいてリフォーカスパルスの位相は90度となる。
RFパルスが送信される順序は、例えば、1番目のスライスは1番目にRFパルスが送信され、2番目のスライスは8番目にRFパルスが送信され、3番目のスライスは2番目にRFパルスが送信され、・・・13番目のスライスは7番目にRFパルスが送信される。
また送信される励起パルスの位相は、例えば、表1に示す通りである。1番目のスライスに送信される励起パルスの位相は0度、2番目のスライスに送信される励起パルスの位相は180度、3番目のスライスに送信される励起パルスの位相は180度、4番目のスライスに送信される励起パルスの位相は0度、・・・13番目のスライスに送信されるRFパルスの位相は0度である。これをRFパルスの送信順で記載すると、励起パルスの位相は、0度、180度、0度、180度・・・となる。また、このときの繰り返し時間TRは、例えば、2sである。
この場合、例えば、1番目のスライスと5番目のスライスと9番目のスライスと13番目のスライスが、本発明の第1のスライスに相当し、2番目のスライスと6番目のスライスと10番目のスライスとが、本発明の第2のスライスに相当し、3番目のスライスと7番目のスライスと11番目のスライスとが、本発明の第3のスライスに相当し、4番目のスライスと8番目のスライスと12番目のスライスとが、本発明の第4のスライスに相当する。
次に、図2に示すように、i番目のビューの磁気共鳴信号を取得する(ST20)。
ここでは、ステップST10においてRFパルスを送信した複数のスライスから、RFコイル部14が、i番目のビューの磁気共鳴信号をそれぞれ取得する。
次に、図2に示すように、複数のスライスにRFパルスを送信する(ST30)。
ここでは、被検体40における選択された複数のスライスに(i+1)番目のビューの磁気共鳴信号を取得するために、RFコイル部14が被検体40における選択された複数のスライスに、例えばスピンエコー法により、RFパルスを送信する。本実施形態においては、図3に示すように、1繰り返し時間(TR)内に13枚のスライスにRFパルスを送信し、それぞれのスライスからエコー信号を取得する。
このとき選択された複数のスライスは、相互に平行であることが好ましい。この1つのビューが本発明の1繰り返し時間となる。
この(i+1)番目のビューにおける、各スライスにRFパルスを送信する順序は、隣り合うスライスが連続しないように、RFパルスを送信する。例えば、奇数番目のスライスに先にRFパルスを送信し、次に偶数番目のスライスにRFパルスを送信する。また、この時、1つのスライスに隣り合う2つのスライスに、送信する励起パルスの位相が反転するようにRFパルスを送信する。また、この時、(i+1)番目のビューにおける各スライスに、i番目のビューにおける各スライスに送信した励起パルスの位相と反転した位相をもつ励起パルスを送信する。
表2に本実施形態における(i+1)番目のビューにおける各スライスに送信するRFパルスの順序、および励起パルスとリフォーカスパルス位相を示す(i=1,・・・・,n n:任意の整数)。
具体的には、例えば、表2に示す順序に従い、RFコイル部14が、図3に示すようなパルスシーケンスにより各スライスに励起パルスとリフォーカスパルスからなるRFパルスを送信する。このとき、RFパルスの送信順に励起パルスの位相を180度、0度、180度・・・となるように交互に反転させる。リフォーカスパルスの位相は、任意の位相をとることができるが、例えば、励起パルスの位相と90度ずれた位相をとる。すなわち、例えば、全てのスライスにおいてリフォーカスパルスの位相は90度となる。
RFパルスが送信される順序は、例えば、1番目のスライスは1番目にRFパルスが送信され、2番目のスライスは8番目にRFパルスが送信され、3番目のスライスは2番目にRFパルスが送信され、・・・13番目のスライスは7番目にRFパルスが送信される。
またこの時に送信される励起パルスの位相は、例えば、表2に示す通りである。1番目のスライスに送信される励起パルスの位相は180度、2番目のスライスに送信される励起パルスの位相は0度、3番目のスライスに送信される励起パルスの位相は0度、4番目のスライスに送信される励起パルスの位相は180度、・・・13番目のスライスに送信される励起パルスの位相は180度である。これをRFパルスの送信順で記載すると、励起パルスの位相は、0度、180度、0度、180度・・・となる。また、このときの繰り返し時間TRは、例えば、2sである。
次に、図2に示すように、(i+1)番目のビューの磁気共鳴信号を取得する(ST40)。
ここでは、ステップST30においてRFパルスを送信した複数のスライスから、RFコイル部14が、(i+1)番目の磁気共鳴信号をそれぞれ取得する。
T40)。
次に、図2に示すように、ステップST40において取得した磁気共鳴信号が最後のビューの磁気共鳴信号であるかの判断を行う(ST50)。
ここでは、ステップST40において取得された磁気共鳴信号が最後のビューから得られた磁気共鳴信号であるかを、制御部30が判断する。そして、取得された磁気共鳴信号が最後のビューの磁気共鳴信号でない場合(No)には、上記の磁気共鳴信号の取得を継続するように制御部30が各部を制御する。
次に、図2に示すように、画像再構成を実施する(ST60)。
ここでは、ステップST20、40において取得した磁気共鳴信号に対してデータ処理部33が画像再構成処理を実施し、画像を再構成し、表示部34に出力する。
以上のように、本発明の一実施形態は、i番目のビューにおける各スライスに、隣り合うスライスが連続しないよう、例えば、奇数番目のスライスに先にRFパルスを送信し、次に偶数番目のスライスにRFパルスを送信させる。この時、1つのスライスの両隣のスライスにおいて、励起パルスの位相が反転するようにRFパルスを送信させる。そして、各スライスからi番目のビューにおける磁気共鳴信号を取得する。そして、(i+1)番目のビューにおける各スライスに、隣り合うスライスが連続しないようにRFパルスを送信させる。この時、1つのスライスの両隣のスライスにおいて、励起パルスの位相が反転するようにRFパルスを送信させる。また、i番目のビューにおける各スライスに送信された励起パルスの位相と(i+1)番目のビューにおける各スライスに送信される励起パルスの位相が反転するようにRFパルスを送信させる。そして、各スライスから(i+1)番目のビューにおける磁気共鳴信号を取得する。そして、取得した磁気共鳴信号に基づいて、画像再構成を実施する。
このように、1繰り返し時間すなわち1つのビューにおいて、隣り合うスライスに連続してRFパルスを送信しないように、例えば、奇数番目のスライスにRFパルスを送信し、次に偶数番目のスライスにRFパルスを送信する。隣り合うスライスの干渉を減少させることができる。そして、1つのスライスに送信される励起パルスと隣り合う2つのスライスに送信される励起パルスの位相が反転するようにRFパルスを送信し、前記ビューと連続するビューにおいて、前記ビューの各スライスに送信された励起パルスの位相と位相が反転している励起パルスを送信することにより、各スライスから取得される磁気共鳴信号の信号強度が均一化される。したがって、画像再構成されたスライス画像は、信号強度差が少ない均一な画面となる。
以下に、上記の実施形態において、各スライスから取得される磁気共鳴信号の信号強度が均一化となる理由について説明する。
図4は、RFパルスのプロファイルを示す模式図である。図4(a)は理想的なRFパルスのプロファイルを示し、図4(b)は本実施形態におけるRFパルスのプロファイルを示す。ここで、Lはスライス間距離であり、tはスライスの厚さである。
図4(a)に示すように、理想的には隣り合うスライスに送信させるRFパルスが重なり合わないようにRFパルスのプロファイルは矩形状であることが望ましい。しかし、実際にはRFパルスを送信する時間が有限である等の理由から、所望の領域外のスピンも励起され、図4(b)に示すように、スライスに送信させるRFパルスのプロファイルにサイドローブ50が生ずることとなる。ここで、スライスの厚さtは5mmであり、各スライス間の距離Lは7mmである。このスライス間の距離Lと前述した繰り返し時間TRが、隣り合うスライスに送信されたRFパルスの干渉割合に影響する。スライス間距離Lが長ければ、また繰り返し時間TRが長ければ、RFパルスの干渉の影響は減少する。
例えば、2番目のスライスは、RFパルスのプロファイルにサイドローブ50が生じているため、2番目のスライスに送信されたRFパルスだけでなく、1番目のスライスおよび3番目のスライスに送信されたRFパルスの影響も受けることとなる。
(シミュレーションの結果)
ここで、具体的に、スライス枚数が13枚の場合の各スライスの信号強度についてのシミュレーション結果を検討する。
表3は、従来における各スライスに送信するRFパルスの送信の順序および送信する励起パルスの位相を示す。
表3に示すように、1ビュー目において、1番目のスライスは1番目にRFパルスが送信され、2番目のスライスは8番目にRFパルスが送信され、3番目のスライスは2番目にRFパルスが送信され、・・・13番目のスライスは7番目にRFパルスが送信される。
またこの時、各スライスに送信される励起パルスの位相は、1番目のスライスが0度、2番目のスライスが180度、3番目のスライスが0度、4番目のスライスが180度、・・・13番目のスライスが0度である。
また、連続するビュー毎に各スライスにおける励起パルスの位相が交互に反転されるため、2ビュー目の各スライスに送信される励起パルスの位相は、1ビュー目の励起パルスの位相と反転した位相となる。2ビュー目において、1番目のスライスに送信される励起パルスの位相は180度、2番目のスライスは0度となる。これが、nビュー目まで続くこととなる。
上記のようにRFパルスが送信された各スライスから得られる磁気共鳴信号の信号強度について、図4(b)における2番目のスライス、3番目のスライスおよび4番目のスライスを、1ビューと2ビューの2つのビューにて検討する。
まず2番目のスライスについて検討する。
2番目のスライスの領域Aにおけるサイドローブは、1ビュー目の1番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)と、1ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の1番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)の影響を受ける。
また、2番目のスライスにおける領域Bのサイドローブは、1ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)と、1ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)の影響を受ける。
次に3番目のスライスについて検討する。
3番目のスライスにおける領域Bのサイドローブは、1ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)と、1ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)の影響を受ける。ここで、3番目のスライスは、2ビュー目の2番目のスライスの影響は受けないのは、3番目のスライスにRFパルスを送信した後に2番目のRFパルスを送信するため、2ビュー目の2番目のスライスにRFパルスが送信される前に、2ビュー目の3番目のスライスにRFパルスが送信され、3番目のスライスにRFパルスが送信された時に磁気共鳴信号を取得するからである。
また、3番目のスライスにおける領域Cのサイドローブは、1ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)と、1ビュー目の4番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)の影響を受ける。
次に、4番目のスライスについて検討する。
4番目のスライスの領域Cにおけるサイドローブは、1ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)と、1ビュー目の4番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)の影響を受ける。
また、4番目のスライスにおける領域Dのサイドローブは、1ビュー目の5番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)と、1ビュー目の4番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の5番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の4番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)の影響を受ける。
上記の結果を表4に示す。表4(a)は、2番目のスライスの結果を示し、表4(b)は、3番目のスライスの結果を示し、表4(c)は、4番目のスライスの結果を示す。ここで、励起パルスの位相が0度と180度のように反転しているため、符号は、励起パルスの位相が0度であるRFパルスが送信された場合を+(プラス)、励起パルスの位相が180度であるRFパルスが送信された場合を−(マイナス)とした。
表4に示すように、2番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおける符号は、領域Aと領域Bにおける符号の和となり、0となる。これは、2番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブは、位相が0度である励起パルスと位相が180度である励起パルスの影響がキャンセルされたことを示す。また、3番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおける符号は、領域Bと領域Cにおける符号の和となり、−2となる。これは、3番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブは、位相が180度である励起パルスの影響を受けることを示す。また、4番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおける符号は、領域Cと領域Dにおける符号の和となり、0となる。これは、4番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブは、位相が0度である励起パルスと位相が180度である励起パルスとの影響がキャンセルされたことを示す。そして、各スライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおける符号の和は、各スライスにおける信号強度と関連している。
以上のように、従来のRFパルスの送信方法によると、2番目のスライス、3番目のスライスおよび4番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおける符号の和が0、−2、0となり、隣り合うスライスにおいて信号強度が異なることとなる。
表5は、本発明における各スライスに送信するRFパルスの送信の順序および送信する励起パルスの位相を示す。
表5に示すように、1ビュー目において、1番目のスライスは1番目にRFパルスが送信され、2番目のスライスは8番目にRFパルスが送信され、3番目のスライスは2番目にRFパルスが送信され、・・・13番目のスライスは7番目にRFパルスが送信される。
またこの時、各スライスに送信される励起パルスの位相は、1番目のスライスが0度、2番目のスライスが180度、3番目のスライスが180度、4番目のスライスが0度、・・・13番目のスライスが0度である。
また、2ビュー目の各スライスに送信される励起パルスの位相は、ビュー毎に励起パルスの位相が交互に反転されるため、1ビュー目に送信された励起パルスの位相と反転した位相となる。2ビュー目において、例えば、1番目のスライスに送信される励起パルスの位相は180度、2番目のスライスは0度となる。
上記のようにRFパルスが送信された各スライスから得られる磁気共鳴信号の信号強度について、図4(b)における2番目のスライス、3番目のスライスおよび4番目のスライスを、ビュー数として、2ビューを例として検討する。
まず2番目のスライスについて検討する。
2番目のスライスの領域Aにおけるサイドローブは、1ビュー目の1番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)と、1ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の1番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)の影響を受ける。
また、2番目のスライスにおける領域Bのサイドローブは、1ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:180度)と、1ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:0度)、2ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)の影響を受ける。
次に3番目のスライスについて検討する。
3番目のスライスにおける領域Bのサイドローブは、1ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:180度)と、1ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:0度)の影響を受ける。
また、3番目のスライスにおける領域Cのサイドローブは、1ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:180度)と、1ビュー目の4番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:0度)、2ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:0度)の影響を受ける。
次に、4番目のスライスについて検討する。
4番目のスライスの領域Cにおけるサイドローブは、1ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:180度)と、1ビュー目の4番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:0度)、2ビュー目の3番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:0度)、2ビュー目の2番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:180度)の影響を受ける。
また、4番目のスライスにおける領域Dのサイドローブは、1ビュー目の5番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:0度)と、1ビュー目の4番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:0度)、2ビュー目の5番目のスライスに送信されたRFパルスと(励起パルス位相:180度)、2ビュー目の4番目のスライスに送信されたRFパルス(励起パルス位相:180度)の影響を受ける。
上記の結果を表6に示す。表6(a)は、2番目のスライスの結果を示し、表6(b)は、3番目のスライスの結果を示し、表6(c)は、4番目のスライスの結果を示す。
表6に示すように、2番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおける符号は、領域Aと領域Bにおける符号の和となり、0となる。また、3番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおける符号は、領域Bと領域Cにおける符号の和となり、0となる。また、4番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおける符号は、領域Cと領域Dにおける符号の和となり、0となる。これは、2番目のスライス、3番目のスライスおよび4番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおいて、励起パルスの位相が0度であるRFパルスと励起パルスの位相が180度であるRFパルスとの影響がキャンセルされたことを示す。
以上のように、本実施形態におけるRFパルスの送信方法によると、2番目のスライス、3番目のスライスおよび4番目のスライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおける符号の和が0、0、0となり、各スライス間で信号強度の均一化が図れる。
図5は、球体ファントム(phantom)における各スライスの信号強度のシミュレーション結果を示す図である。縦軸は、信号強度を示し、横軸はスライス番号を示す。また、■で示したプロットは、従来のRFパルスの送信方法を用いた場合の各スライスの信号強度を示す。▲で示したプロットは、本発明におけるRFパルスの送信方法を用いた場合の各スライスの信号強度を示す。
図5に示すように、従来のRFパルスの送信方法を用いた場合の各スライスの信号強度は、各信号間で不連続である。しかし、本発明のRFパルスの送信方法を用いた場合の各スライスの信号強度は、球形ファントム形状を示すように、連続的である。
以上のように、本実施形態におけるRFパルスの送信方法によると、各スライス間で信号強度の均一化が図れる。
上記の従来のRFパルスの送信方法および本発明のRFパルスの送信方法により取得した磁気共鳴信号に基づいた再構成画像について説明する。
図6は、各スライスの人の頭部の軸位横断面画像である。図6(a)は、従来のRFパルスの送信方法により得られたスライス画像であり、図6(b)は、本発明のRFパルスの送信方法により得られてスライス画像である。
図6(a)において、左から、従来の方法により撮影した2番目のスライス、3番目のスライス、4番目のスライス、5番目のスライスの画像である。図6(a)のスライス画像は、左から交互に明るい画像、暗い画像、明るい画像、暗い画像となっている。
図6(b)において、左から、本実施形態の方法により撮影した2番目のスライス、3番目のスライス、4番目のスライス、5番目のスライスの画像である。図6(b)のスライス画像間では撮像部位により画像の明暗はあるが、例えば、3番目のスライス画像は、図6(a)の3番目のスライス画像に比べ明るい画像となっており、5番目のスライス画像は、図6(a)の5番目のスライス画像に比べ明るい画像となっている。したがって、本発明のRFパルスの送信方法により撮影した各スライス間の画像の明度の差は、従来の方法により撮影したスライス画像に比べ、小さくなっていることが分かる。
以上のように、本発明の本実施形態により、信号強度が均一化された複数のスライス画像を得ることができる。
なお、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。
本発明の本実施形態において、複数のスライスとして13枚のスライスを例として説明したが、スライスが4枚以上で、スライスに送信されたRFパルスのサイドローブにおける符号が0となり、スライス画像間の信号強度が均一となる。
本発明の実施形態において、各スライスに送信する励起パルスの位相は0度および180度であるが、これには限定されず、位相が反転していればよい。例えば、10度および190度でもよい。
また、本発明の実施形態において、各スライスに送信するリフォーカスパルスの位相は全て90度であるが、リフォーカスパルスの位相は任意の値をとることができる。
また、本発明の実施形態において、RFパルスを送信させるパルスシーケンスとして、スピンエコー法を用いているが、これには限定されず、例えば、グラディエントエコー法等でもよい。
図1は、本発明に係る一実施形態における磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。 図2は、本発明にかかる一実施形態において、マルチスライス撮影により被検体を撮影する際の動作を示すフロー図である。 図3は、図3は、本実施形態のマルチスライス撮影におけるパルスシーケンスを示す図である。 図4は、RFパルスのプロファイルを示す模式図である。 図5は、球体ファントムにおける各スライスの信号強度のシミュレーション結果を示す図である。 図6は、人の頭部の軸位横断面画像を示す図である。
符号の説明
1:磁気共鳴イメージング装置 2:スキャン部 3:操作コンソール部 11:静磁場空間 12:静磁場マグネット部 13:勾配コイル部 14:RFコイル部 15:クレードル 22:RF駆動部 23:勾配駆動部 24:データ収集部 30:制御部 31:記憶部 32:操作部 33:データ処理部 34:表示部 40:被検体 50:サイドローブ

Claims (17)

  1. 被検体において、順次並ぶ第1のスライスと第2のスライスと第3のスライスと第4のスライスとを少なくとも含む複数のスライスについて実施するマルチスライス撮影において、前記複数のスライスそれぞれへRFパルスを送信し、前記複数のスライスにて発生する磁気共鳴信号を収集するスキャンを複数の繰り返し時間実施し、スライス画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記第1のスライスと前記第2のスライスと前記第3のスライスと前記第4のスライスのそれぞれにおいて、連続する前記繰り返し時間ごとに前記RFパルスの位相が交互に反転すると共に、前記繰り返し時間内において、前記第1のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第3のスライスに送信する前記RFパルスの位相とが反転し、前記繰り返し時間内において、前記第2のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第4のスライスに送信する前記RFパルスの位相とが反転するように前記RFパルスを送信する、
    磁気共鳴イメージング装置。
  2. 前記第1のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第3のスライスについて前記スキャンを実施し、その後前記第2のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第4のスライスについて前記スキャンを実施する、
    請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  3. 前記複数のスライスにおいて、奇数番目のスライスについて前記スキャンを実施した後に、偶数番目のスライスについて前記スキャンを実施する、
    請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  4. スピンエコー法によって前記磁気共鳴信号を収集する、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  5. グラディエントエコー法によって前記磁気共鳴信号を収集する、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  6. 前記第1のスライスと前記第2のスライスと前記第3のスライスと前記第4のスライスとが平行である、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  7. 被検体において、順次並ぶ第1のスライスと第2のスライスと第3のスライスと第4のスライスとを少なくとも含む複数のスライスにおけるマルチスライス撮影において、前記複数のスライスへRFパルスを送信するRFパルスの送信方法であって、
    前記第1のスライスと前記第2のスライスと前記第3のスライスと前記第4のスライスのそれぞれにおいて、連続する前記繰り返し時間ごとに前記RFパルスの位相が交互に反転すると共に、前記繰り返し時間内において、前記第1のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第3のスライスに送信する前記RFパルスの位相とが反転し、前記繰り返し時間内において、前記第2のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第4のスライスに送信する前記RFパルスの位相とを反転するように前記RFパルスを送信する、
    RFパルスの送信方法。
  8. 前記第1のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第3のスライスについて前記スキャンを実施し、その後前記第2のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第4のスライスについて前記スキャンを実施する、
    請求項7に記載のRFパルスの送信方法。
  9. 前記複数のスライスにおいて、奇数番目のスライスについて前記スキャンを実施した後に、偶数番目のスライスについて前記スキャンを実施する、
    請求項7に記載のRFパルスの送信方法。
  10. 前記RFパルスを送信させるパルスシーケンスとして、スピンエコー法を用いる、
    請求項7から9のいずれか1項に記載のRFパルスの送信方法。
  11. 前記RFパルスを送信させるパルスシーケンスとして、グラディエントエコー法を用いる、
    請求項7から9のいずれか1項に記載のRFパルスの送信方法。
  12. 前記第1のスライスと前記第2のスライスと前記第3のスライスと前記第4のスライスとが平行である、
    請求項7から11のいずれか1項に記載のRFパルスの送信方法。
  13. 被検体において、順次並ぶ第1のスライスと第2のスライスと第3のスライスと第4のスライスとを少なくとも含む複数のスライスについて実施するマルチスライス撮影において、前記複数のスライスそれぞれへRFパルスを送信し、前記複数のスライスにて発生する磁気共鳴信号を収集するスキャンを複数の繰り返し時間実施し、スライス画像を生成することをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記第1のスライスと前記第2のスライスと前記第3のスライスと前記第4のスライスのそれぞれにおいて、連続する繰り返し時間ごとに前記RFパルスの位相が交互に反転すると共に、前記繰り返し時間内において、前記第1のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第3のスライスに送信する前記RFパルスの位相とが反転し、前記繰り返し時間内において、前記第2のスライスに送信する前記RFパルスの位相と前記第4のスライスに送信する前記RFパルスの位相とが反転するように前記RFパルスを送信する手順を、
    前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
  14. 前記第1のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第3のスライスについて前記スキャンを実施し、その後前記第2のスライスについて前記スキャンを実施し、次に前記第4のスライスについて前記スキャンを実施する手順を前記コンピュータに実行させるための、
    請求項13に記載のプログラム。
  15. 前記複数のスライスにおいて、奇数番目のスライスについて前記スキャンを実施した後に、偶数番目のスライスについて前記スキャンを実施する手順を前記コンピュータに実行させるための、
    請求項13に記載のプログラム。
  16. 前記RFパルスを送信させるパルスシーケンスとして、スピンエコー法を用いる手順を前記コンピュータに実行させるための、
    請求項13から15のいずれか1項に記載のプログラム。
  17. 前記RFパルスを送信させるパルスシーケンスとして、グラディエントエコー法を用いる手順を前記コンピュータに実行させるための、
    請求項13から15のいずれか1項に記載のプログラム。
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