JP4693227B2 - Magnetic resonance imaging apparatus and scan synchronization method of magnetic resonance imaging - Google Patents

Magnetic resonance imaging apparatus and scan synchronization method of magnetic resonance imaging Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴現象に基づいて撮像対象の内部を画像化する磁気共鳴イメージング(MRI)に係り、とくに、ブラックブラッド法と呼ばれるMRイメージングに関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、医療用の撮像法の1つとして、磁気共鳴イメージングが多用されている。この磁気共鳴イメージングは、静磁場中に置かれた撮像対象の原子核スピンをそのラーモア周波数の高周波信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するMR信号から撮像対象内部の画像を再構成する撮像法である。磁気共鳴イメージングには各種のタイプのものが在り、磁気的励起及び信号収集に用いるパルスシーケンスに拠っても、そのタイプは分かれる。
【0003】
心臓の領域を撮像する磁気共鳴イメージングの場合、血液の拍動の影響に因り、再構成後の画像上で血流の多い部分から位相エンコード方向に向かってゴースト状のアーチファクト(血流アーチファクト)が生じ易い。このアーチファクトを抑制するため、RF励起とエコー収集とを心電図波形に同期させる心電同期撮像法が一般に用いられている。これにより、各ショット(励起)毎のエコー信号の変動を抑制でき、前述の血流アーチファクトを低減することができる。
【0004】
さらに、論文「Edelman RR et al., Fast selective black blood MR imaging, Radiology 1991 Dec.181(3):655−60, 1991」、 「Edelman RR et al., Extracranial carotid arteries: evaluation with “blackblood” MR angiography, Radiology 1990 Oct.177(1): 45−65, 1990」などに見られる如く、心筋の描出能を向上させることを主な目的として、血液のMR信号の収集を抑制するためのプリパルスを、通常のRF励起とエコー収集とのパルス列の前に付加する、いわゆるブラックブラッド法が提案されている。RF励起とエコー収集とのパルス列としては、フィールドエコー法、高速フィールドエコー法、高速スピンエコー法などに拠るパルス列などのパルス列が用いられる。
【0005】
さらに近年では、撮像断面とほぼ同じ領域を反転励起する選択インバージョンパルスと撮像対象全体を反転励起する非選択インバージョンパルスとを連続的に印加し、この印加から400〜700msの後に、撮像のためのRF励起とエコー収集を行うという、いわゆるダブルインバージョンパルスを用いたブラックブラッド法も報告されている(例えば、文献「Simonetti OP et al., “Black Blood” T2−wighted inversion−recovery MR imaging of the heart, Radiology 1996 Apr.199 (1): 49−57,1996」、「Stehling MK et al., Single−shot T1− and T2−weighted magnetic resonance imaging of the heart with black blood: preliminary experience, MAGMA 1996 Sep Dec, 4(3−4): 231−40, 1996」、「Arai AE et al., Visualization ofaortic valve leaflets using black blood MRI, J Magn Reson Imaging 1999 Nov., 10(5): 771−7, 1999」などを参照)。
【0006】
このダブルインバージョンパルスを用いたブラックブラッド法は、血液信号の高い抑制効果と他の組織の信号低下が少ないという有利さから注目されており、今度ますます普及すると予想される。プリパルスの形は報告により異なる。プリパルスは基本的に血液信号の縦磁化が零あるいは充分に小さくなることを目的としているため、どの報告の場合でも、プリパルスの印加から撮像の励起パルスの印加までの時間は400〜700ms程度であり、この時間は他の目的で印加されるプリパルスの場合よりも長い。
【0007】
このため、心電同期撮像法を用い、R波を検出した直後にプリパルスを印加した場合でも、実際に画像化できる心時相は心周期の後半の時間帯、すなわち拡張期になる。従って、例えば上述した論文「Simonetti OP et al., “Black Blood” T2−wighted inversion−recovery MR imaging of the heart,Radiology 1996 Apr.199 (1): 49−57,1996」に見られる如く、このブラックブラッド法を用いる場合、拡張期の画像を収集することが一般的である。
【0008】
ここで、図6に、従来のダブルインバージョンパルスを用いたブラックブラッド法のパルスシーケンスを示す。同図に示すように、ECG(心電図)信号のR波から所定時間tdを以って同期して、血液を抑制用のプリパルスとしてのダブルインバージョンパルスDIVが印加され、この印加から所定の待ち時間BBTIの後に、撮像パルス列SEQimaによる印加が行われてエコー信号が収集される。同図においてRFはRFパルスを、Gsはスライス方向傾斜磁場を、Grは読出し方向傾斜磁場を、Geは位相エンコード方向傾斜磁場を、Echoはエコー信号をそれぞれ表す。
【0009】
ダブルインバージョンパルスDIVの2つのRFパルスのうち、1つはスライス方向傾斜磁場Gsの強度が零で印加され、もう一つは撮像用のパルスシーケンスで選択励起されるスライスと同様の領域を励起するため、所要強度のスライス方向傾斜磁場Gs加えて印加される。待ち時間BBTIは、通常500〜600ms程度であり、血液の縦磁化がほぼ零になる時間に設定される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のブラックブラッド法を用いた場合、時間的にR波に近い収縮期の画像を収集し難かったり、シネモード表示のように、一定間隔で変化する遅れ時間をもった一連の画像を収集することが難しいという問題がある。
【0011】
そこで、プリパルスの印加からエコー収集までに長い時間:BBTI(ブラックブラッド法の反転時間)が必要なため、収縮期の画像を収集するためには、実際に収集する心周期に対して1つ以上前の心周期のR波を同期トリガとして使用しなければならない。この様子を図7に示す。つまり、同図に示すように、R2−R3間の収縮期の画像を収集するためには、それよりも前の心周期、例えば心周期R1−R2において、R波:R1に所定の遅延時間tdを以って同期させる必要がある。
【0012】
健常人でも心拍の周期は10〜20%程度、変動している。つまり、心拍毎にR波の位置が時間軸上でずれることになる。このため、1心周期以上前のR波からある一定の時間「td+BBTI」後に画像を収集しても、エコー収集時点の心筋の位置は、各ショット毎に揺らいでしまい、画質が著しく劣化して診断に耐えることができる画像は得られない。図8は、図7を心周期が長い場合と短い場合との2つの条件に分け、かつ模式的に表したものである。この図8に示す如く、従来の場合は遅延時間td1と反転時間BBTIとを固定にして撮像パルス列SQimaの開始タイミングを制御しているため、実際の心筋の動きに強い相関のある遅延時間td2は心周期の変動を受けて同様に変化してしまう。
【0013】
このため、従来では、前述した如く、拡張期の画像を収集することに止まっていた。
【0014】
本発明は、このような従来技術が直面する現状を打破するためになされたもので、ダブルインバージョンパルスを用いたブラックブラッド法に拠る撮像の如く、プリパルスを印加した後、撮像パルス列の印加までの待ち時間が心周期に比して長いパルスシーケンスを用いたMRイメージングにおいて、心拍周期に周期毎の変動が在る場合でも、心周期の収縮期の画像を確実に撮像できる撮像法を提供することを、その目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の磁気共鳴イメージングは、ブラックブラッド法に拠る撮像において、プリパルスの印加から撮像パルス列の印加までの時間BBTIが1心周期に比して、比較的長く、このBBTIがおよそ400〜700msの範囲内で変動することに因る血液信号の抑制効果の違いは小さく、画質に及ぼす影響は殆ど無視し得る、との本発明者の知見に基づいてなされたものである。
【0016】
そこで、本発明の磁気共鳴イメージングで用いるパルスシーケンスのプリパルスと撮像パルス列について、心時相を表す信号(例えばECG信号)の時系列的に並ぶ複数の所定波形(例えばR波)に跨って、各別に同期を掛けることを要旨とする。
【0017】
具体的には、本発明の一態様として、撮像対象にプリパルスを印加し、この印加から所定の待機時間の後、当該撮像対象の所望領域に撮像パルス列を印加してスキャンを行うようにした磁気共鳴イメージング装置において、前記撮像対象の心時相を表す信号を収集する収集手段と、この検出手段により収集された信号の、あるタイミングで現れる所定波形に第1の遅延時間を以って同期させて前記プリパルスを印加するプリパルス印加手段と、前記検出手段により検出された信号の、前記タイミングから少なくとも1心周期後のタイミングで現れる前記所定波形に第2の遅延時間を以って同期させて前記撮像パルス列の印加によるスキャンを行うスキャン手段と、を備えたことを特徴とする。
【0018】
例えば、前記プリパルスは、ブラックブラッド法に拠るパルスシーケンスの一部を成すダブルインバージョンパルスである。また、例えば、前記心時相を表す信号はECG信号であり、前記所定波形は前記ECG信号のR波である。さらに、例えば、前記スキャン手段がスキャンを開始する前記少なくとも1心周期後のタイミングは、1心周期又は2周期が経過したタイミングである。
【0019】
また、前記所定の待機時間は、前記心拍の1周期の約半分程度又はそれ以上を占めるほどに長いことを特徴とする。
【0020】
さらに、前記第2の遅延時間は、前記心拍の収縮期に合わせて設定した時間であり、前記第1の遅延時間は、前記第2の遅延時間、前記待機時間の所望値、及び前記心拍の平均的な周期から算出した時間である、ことも望ましい。
【0021】
また、本発明の別の態様によれば、撮像対象にプリパルスを印加し、この印加から所定の待機時間の後、当該撮像対象の所望領域に撮像パルス列を印加してスキャンを行うようにした磁気共鳴イメージング装置において、前記撮像対象の心時相を表す信号に別々のタイミングで現れる2つの同一種の波形に前記プリパルス及び撮像パルス列の印加を各別に同期させる手段を設けたことを特徴とする。
【0022】
本発明の更に別の態様によれば、プリパルスと撮像パルス列とから成る磁気共鳴イメージング用のパルスシーケンスを、撮像対象の心時相を表す信号に同期して当該撮像対象に印加する磁気共鳴イメージングのスキャン同期方法において、前記信号のあるタイミングで現れる所定波形に第1の遅延時間を以って同期させて前記プリパルスを印加し、前記信号の、前記タイミングから少なくとも1心周期後のタイミングで現れる前記所定波形に第2の遅延時間を以って同期させて前記撮像パルス列の印加によるスキャンを行う、ことを特徴とする。
【0023】
更には、本発明では、プリパルスと撮像パルス列とから成る磁気共鳴イメージング用のパルスシーケンスを、撮像対象の心時相を表す信号に同期して当該撮像対象に印加する磁気共鳴イメージングのための記録媒体であって、コンピュータに、前記信号のあるタイミングで現れる所定波形に第1の遅延時間を以って同期させて前記プリパルスを印加する機能と、前記信号の、前記タイミングから少なくとも1心周期後のタイミングで現れる前記所定波形に第2の遅延時間を以って同期させて前記撮像パルス列の印加によるスキャンを行う機能とを実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することもできる。
【0024】
さらに、プリパルスと撮像パルス列とから成る磁気共鳴イメージング用のパルスシーケンスを、撮像対象の心時相を表す信号に同期して当該撮像対象に印加する磁気共鳴イメージングのためのプログラムであって、コンピュータに、前記信号のあるタイミングで現れる所定波形に第1の遅延時間を以って同期させて前記プリパルスを印加する機能と、前記信号の、前記タイミングから少なくとも1心周期後のタイミングで現れる前記所定波形に第2の遅延時間を以って同期させて前記撮像パルス列の印加によるスキャンを行う機能とを実現させるためのプログラムを提供することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る1つの実施の形態を、図1〜4を参照して説明する。
【0026】
この実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概略構成を図1に示す。
【0027】
この磁気共鳴イメージング装置は、撮像対象(被検体)Pを載せる寝台部と、静磁場を発生させる静磁場発生部と、静磁場に位置情報を付加するための傾斜磁場発生部と、高周波信号を送受信する送受信部と、システム全体のコントロール及び画像再構成を担う制御・演算部と、撮像対象Pの心時相を表す信号としてのECG(心電図)信号を計測する心電計測部と、撮像対象Pに息止めを指令するための息止め指令部とを備えている。
【0028】
静磁場発生部は、例えば超電導方式の磁石1と、この磁石1に電流を供給する静磁場電源2とを備え、撮像対象Pが遊挿される円筒状の開口部(診断用空間)の軸方向(Z軸方向)に静磁場Hを発生させる。なお、この磁石部にはシムコイル14が設けられている。このシムコイル14には、後述するホスト計算機の制御下で、シムコイル電源15から静磁場均一化のための電流が供給される。寝台部は、撮像対象Pを載せた天板を磁石1の開口部に退避可能に挿入できる。
【0029】
傾斜磁場発生部は、磁石1に組み込まれた傾斜磁場コイルユニット3を備える。この傾斜磁場コイルユニット3は、互いに直交するX、Y及びZ軸方向の傾斜磁場を発生させるための3組(種類)のx,y,zコイル3x〜3zを備える。傾斜磁場部はまた、x,y,zコイル3x〜3zに電流を供給する傾斜磁場電源4を備える。この傾斜磁場電源4は、後述するシーケンサ5の制御のもと、x,y,zコイル3x〜3zに傾斜磁場を発生させるためのパルス電流を供給する。
【0030】
傾斜磁場電源4からx,y,zコイル3x〜3zに供給されるパルス電流を制御することにより、物理軸である3軸X,Y,Z方向の傾斜磁場を合成して、互いに直交するスライス方向傾斜磁場Gs、位相エンコード方向傾斜磁場Ge、および読出し方向(周波数エンコード方向)傾斜磁場Grの各論理軸方向を任意に設定・変更することができる。スライス方向、位相エンコード方向、および読出し方向の各傾斜磁場は静磁場Hに重畳される。
【0031】
送受信部は、磁石1内の診断用空間にて撮像対象Pの近傍に配設されるRFコイル7と、このコイル7に接続された送信器8T及び受信器8Rとを備える。この送信器8T及び受信器8Rは、後述するシーケンサ5の制御の元で動作する。送信器8Tは、核磁気共鳴(NMR)を起こさせるためのラーモア周波数のRF電流パルスをRFコイル7に供給する。受信器8Rは、RFコイル7が受信したMR信号(高周波信号)を取り込み、これに前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、A/D変換してMR信号に応じたデジタル量のデータ(原データ)を生成する。
【0032】
さらに、制御・演算部は、シーケンサ(シーケンスコントローラとも呼ばれる)5、ホスト計算機6、演算ユニット10、記憶ユニット11、表示器12、入力器13、および音声発生器16を備える。この内、ホスト計算機6は、記憶したソフトウエアに基づく手順により、シーケンサ5にパルスシーケンス情報を指令するとともに、装置全体の動作を統括する機能を有する。
【0033】
ホスト計算機6は、位置決め用スキャン(図示しない)などの準備作業に引き続いて、図2に示すブラックブラッド法に拠るMRイメージングのスキャンを心電同期法と共に実施して、画像再構成に必要なエコーデータの組を収集する。このブラックブラッド法は、血液からの信号を抑制するプリパルスとしてのダブルインバージョンパルスDIVと、このパルスの印加後、所定の待ち時間(ダブルインバージョンパルスにより反転された磁化スピンの縦磁化がほぼ零になる時間)BBTIの後、撮像パルス列SEQimaが印加される。この撮像パルス列SEQimaとしては、2次元スキャン又は3次元スキャンのFE(フィールドエコー)系、SE(スピンエコー)系、EPI(エコープラナーイメージング)系など、どのようなパルス列を用いてもよい。
【0034】
このブラックブラッド法において、本発明に対応する特徴は、後述するように、ダブルインバージョンパルスDIVと撮像パルスSEQimaとに対して各別に心電同期を掛けることである。
【0035】
シーケンサ5は、CPUおよびメモリを備えており、ホスト計算機6から送られてきたパルスシーケンス情報を記憶し、この情報にしたがって傾斜磁場電源4、送信器8T、受信器8Rの動作を制御するとともに、受信器8Rが出力したMR信号のデジタルデータを一旦入力し、これを演算ユニット10に転送するように構成されている。ここで、パルスシーケンス情報とは、一連のパルスシーケンスにしたがって傾斜磁場電源4、送信器8Tおよび受信器8Rを動作させるために必要な全ての情報であり、例えばx,y,zコイル3x〜3zに印加するパルス電流の強度、印加時間、印加タイミングなどに関する情報を含む。
【0036】
また、演算ユニット10は、受信器8Rが出力したデジタル量の生データ(原データとも呼ぶ)を、シーケンサ5を通して入力し、その内部メモリ上のフーリエ空間(k空間又は周波数空間)に生データを配置し、この生データをその各組毎に2次元又は3次元のフーリエ変換に付して実空間の画像データに再構成する。また演算ユニットは、必要に応じて、画像データの合成(加算)処理、差分演算処理などを行うことができる。
【0037】
記憶ユニット11は、本装置の信号制御、データ処理、及びデータ演算に必要なコンピュータプログラム、並びに、再構成された画像データのみならず、上述の合成処理や差分処理が施された画像データを保管することができる。このため、この記憶ユニット11に搭載される記録媒体(図示せず)には、本発明に係るブラックブラッド法に拠るMRイメージングのプログラムも記憶されており、ホスト計算機6及びシーケンサ5により読み出される。
【0038】
表示器12は画像を表示する。また入力器13を介して、術者が希望する撮像条件、パルスシーケンス情報、画像合成や差分処理などの演算法のパラメータ等をホスト計算機5に入力することができる。
【0039】
また、息止め指令部の一要素として音声発生器16を備える。演算に関する情報をホスト計算機6に入力できる。この音声発生器16は、ホスト計算機6から指令があったときに、息止め開始及び息止め終了のメッセージを音声として発することができる。
【0040】
さらに、心電計測部は、撮像対象Pの体表に付着させて心時相を表す信号としてのECG(心電図)信号を検出するECGセンサ17と、このECG信号を処理して例えばR波のピーク値に同期したトリガ信号をシーケンサ5に出力するECGユニット18とを備える。このトリガ信号は、シーケンサ5によって、ブラックブラッド法のMRイメージングを心電同期法で実行するために使用される。
【0041】
本実施形態の構成において、ECGセンサ17及びECGユニット18が、本発明に係る心時相を表す信号の収集手段を成す。また、磁石1、傾斜磁場コイルユニット3、傾斜磁場電源4、シーケンサ5、ホスト計算機6、RFコイル7、送信器8T、及び記憶ユニット11が本発明のプリパルス印加手段及びスキャン手段の主要部を成す。さらに、記憶ユニット11は本発明に係る記録媒体としてのメモリ手段を有する。
【0042】
次に、図2〜4を参照して、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置の動作を説明する。
【0043】
図2に、この実施形態において心電同期法の元に実行される、ダブルインバージョンパルスを用いたブラックブラッド法のパルスシーケンスを示す。このパルスシーケンスは、シーケンサ5により、図3の手順で実行される。この手順はパルスシーケンス情報として、ホスト計算機6からシーケンサ5に渡される。
【0044】
シーケンサ5は、まず、ECGユニット18からトリガ信号の読込みを試みながら、ECG信号のR波がピーク値を呈するタイミングが到来したか否かが判定される(ステップS1,S2)。なお、このトリガ信号はECGユニット18により生成される。ECGユニット18は、ECGセンサ17からのECG信号を入力してそのR波のピーク値を検出し、この検出時にトリガ信号を出力するという動作を繰り返している(ステップE1〜E3)。
【0045】
シーケンサ5は、R波ピーク値の出現を検知すると、予め内蔵しているソフトウエアタイマの時間計測を開始させる(ステップSS3)。ここで検出するR波は、図2に示す最初のR波:R1である。
【0046】
次いで、シーケンサ5は、このタイマの計測値CTが図2に示すR波からの所定の遅延時間td1に一致する(CT=td1)か否かを判断する(ステップS4)。この遅延時間td1は、プリパルスとしてのダブルインバージョンパルスDIVに心電同期を掛けるための時間であり、本発明の第1の遅延時間に対応する。この遅延時間td1は、後述するように、予め設定されている。
【0047】
このステップS4の判断のステップでNO、即ち計測時間が未だ遅延時間td1に達していない場合、そのまま時間計測を継続するが、YESの場合、遅延時間td1に達したと認識して次のステップの処理に進む。つまり、シーケンサ5により、プリパルスとしてのダブルインバージョンパルスDIVの印加開始が指令される(ステップS5)。この後、上述したソフトウエアタイマの計測値がクリアされる(ステップS6)。
【0048】
次いで、シーケンサ5は撮像パルス列SEQimaに対する心電同期処理に移行する。即ち、前述と同様にしてトリガ信号の読込みを試み、トリガ信号を読み込めたときにR波ピーク値のタイミングが到来したと判断する(ステップS7,S8)。これにより検出されるR波は、図2に示すR波:R2となる。
【0049】
このR波ピーク値の検出に呼応して、前述と同様に、ソフトウエアタイムによる時間計測を開始させ、その計測値CT=遅延時間td2になったか否かが判断される(ステップS9,S10)。この遅延時間td2は、プリパルスのときとは別のR波(R2)に撮像パルス列SEQimaの心電同期を掛けるための時間である。この遅延時間td2は、例えば1心周期の中の拡張期の所望タイミングでデータ収集を開始できるように、予め与えられる。
【0050】
このため、ステップS9での判断がYES(CT=td2)になると、図2に示す撮像パルス列SEQimaの印加が開始される(ステップS11)。次いで、タイマがクリアされ、次の位相エンコードによるデータ収集を行う場合は、処理がステップS1に戻される(ステップS11,S12)。
【0051】
ここで、上述したダブルインバージョンパルスDIVの遅延時間td1の設定法について説明する。この遅延時間td1(固定値)は、上述のように与えられた遅延時間td2(固定値)、ブラックブラッド法に必要な反転時間BBTI、及びECG信号の平均的なRR間隔:RRから、
【数1】
td1=RR+td2−BBTI
の式に基づき予め演算されている。
【0052】
このため、上述したシーケンサ5による処理によって、図2に示すブラックブラッド法に従ったMRイメージングのためのスキャンが実行される。
【0053】
つまり、ある時点のECG信号のR波:R1が出現すると、そのピーク値の時点から、予め設定してある遅延時間td1に同期してダブルインバージョンパルスDIVが印加される。このパルスは、スライス用傾斜磁場Gsを印加させずに撮像対象全体のスピンを反転励起させるインバージョンパルスと、スライス用傾斜磁場Gsの印加を伴って撮像断面のみのスピンを反転励起させるインバージョンパルスとが連続的に印加される。
【0054】
このダブルインバージョンパルスDIVの印加開始後、次のR波:R2の出現が待たれる。このR波:R2が出現すると、そのピーク値の時点から、前もって設定してある遅延時間td2が経過すると、例えば高速SE法に従う撮像パルス列SEQimaの印加が開始される。これにより、複数の位相エンコード量にそれぞれ対応してエコー信号が収集される。これらのエコー信号は受信器8Rにより画像データに変換され、画像再構成のために演算ユニット10に送られる。
【0055】
このため、RR間隔、即ち心周期の変動の影響を殆ど受けることなくエコーデータの収集を行うことができる。例えば、心周期が大きい図4(a)の状態から心周期が小さい同図(b)の状態に変化すると、RR間隔が短縮されることになるが、この短縮は反転時間BBTIの縮小により自動的に吸収される。反対に、心周期が大きくなった場合も、そのRR間隔は拡大するが、この拡大は反転時間BBTIの拡大により自動的に吸収される。本実施形態のブラックブラッド法の場合には、反転時間BBTIの時間幅を400〜700ms程度の範囲内で変動させる分には、血液信号の抑制効果の違いは小さく、従って画質に与える影響は無視し得ることが見出されている。
【0056】
このように、反転時間BBTIが所要範囲内で変動することでRR間隔の変動が吸収さるので、ダブルインバージョンパルスDIV及び撮像パルス列SEQimaは予め設定した固定値の遅延時間td1、td2で夫々、各別に同期が掛けられる。
【0057】
つまり、撮像パルス列SEQimaは、ダブルインバージョンパルスDIVとは無関係にR波に同期を掛けることができる。このため、遅延時間td2のみを考慮して、1心周期内の収縮期の所望タイミングでスキャンを開始することができ、その収縮期のエコーデータを収集することができる。これにより、ブラックブラッド法など、プリパルスの印加後のデータ収集までの待ち時間が長いパルスシーケンスを用いたMRイメージングであっても、心周期の変動に影響されずに、エコー収集を行い心時相は一定して収集時点の心筋の位置がショット毎に揺らぐという事態を回避できる。これゆえ、アーチファクトを低減させ、高画質の収縮期のMR画像を安定的に且つ確実に提供することができる。
【0058】
また、従来法と上述した本発明に係る手法とを遅延時間により切り替えながら撮像すれば、従来では実質的に不可能であったブラックブラッド法に拠るシネモード撮像を行うこともできる。
【0059】
なお、上述した実施形態にあっては、ダブルインバージョンパルスDIVと撮像パルス列SEQimaとを異なる2つの連続するR波:R1,R2に各別に同期させるという構成を説明した。しかしながら、本発明は必ずしもそのような構成に限定されるものではなく、例えば図5に示す如く、R波:R1にダブルインバージョンパルスDIVを同期させた後、1R波:R2を空けた次のR波:R3に撮像パルス列SEQimaを同期させるようにしてもよい。この空けるR波は、2個以上であってもよい。これを達成するには、例えば図3に示したステップS8とS9の間に、R波を所望数カウントする処理を介在させ、カウント数が所望数に達したときに、ステップS9に示す処理に移行するようにすればよい。このように構成することで、前述した実施形態と同様の作用効果のほかに、反転時間BBTIに設定法にバリエーションを持たせることができる。
【0060】
さらに、本発明は上述した実施形態及びその変形形態の構成に限定されることなく、特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱しない範囲で更に別の形態で実施可能なものである。例えば、前述した心拍を表す信号の検出法は、ECG信号を検出するものに限定されるものではなく、脈波を検出する手法、MR信号自体の強度を利用する手法、エコー信号の位相シフトで検出する手法、ナビゲータエコーを用いる手法などを適宜用いるようにしてもよい。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ブラックブラッド法などのパルスシーケンスを成すプリパルスと撮像パルス列に対して、撮像対象の心時相を表す信号(ECG信号など)の異なる所定波形(R波など)に別々の遅延時間で同期を掛けるようにしたので、エコー信号を収集する撮像パルス列の印加タイミングは心周期の変動が在っても常に一定に保持することができる。これにより、プリパルスと撮像パルス列との間の待ち時間が心周期に比して長いパルスシーケンスを用いたMRイメージングにおいて、心拍周期に周期毎の変動が在る場合でも、心周期の収縮期の画像を確実に撮像できる。従って、アーチファクトを低減し、MR画像の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概略構成の一例を示す機能ブロック図。
【図2】実施形態で用いるブラックブラッド法を示すパルスシーケンス。
【図3】図2のパルスシーケンスを実行するための心電同期処理の概要を示すフローチャート。
【図4】心周期の変動を吸収する仕組みを説明する図。
【図5】本発明の変形の実施形態で用いるブラックブラッド法を示すパルスシーケンス。
【図6】従来のブラックブラッド法を示すパルスシーケンス。
【図7】従来のブラックブラッド法に拠る同期法の一例を示すパルスシーケンス。
【図8】従来のブラックブラッド法に拠る同期法の不都合を説明するパルスシーケンス。
【符号の説明】
1 磁石
2 静磁場電源
3 傾斜磁場コイルユニット
4 傾斜磁場電源
5 シーケンサ
6 ホスト計算機
7 RFコイル
8T 送信器
8R 受信器
10 演算ユニット
11 記憶ユニット
12 表示器
13 入力器
17 センサユニット
18 ECGユニット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to magnetic resonance imaging (MRI) that images the inside of an imaging target based on a magnetic resonance phenomenon, and more particularly to MR imaging called a black blood method.
[0002]
[Prior art]
Currently, magnetic resonance imaging is widely used as one of medical imaging methods. In this magnetic resonance imaging, the nuclear spin of the imaging target placed in a static magnetic field is magnetically excited with a high-frequency signal of its Larmor frequency, and the image inside the imaging target is reconstructed from the MR signal generated by this excitation. This is an imaging method. There are various types of magnetic resonance imaging, and the types differ depending on the pulse sequence used for magnetic excitation and signal acquisition.
[0003]
In the case of magnetic resonance imaging that images the heart region, ghost-like artifacts (blood flow artifacts) from the part with a lot of blood flow toward the phase encoding direction on the reconstructed image due to the influence of blood pulsation It is likely to occur. In order to suppress this artifact, an electrocardiographic synchronization imaging method in which RF excitation and echo collection are synchronized with an electrocardiogram waveform is generally used. Thereby, the fluctuation | variation of the echo signal for every shot (excitation) can be suppressed, and the above-mentioned blood flow artifact can be reduced.
[0004]
Furthermore, the paper “Edelman RR et al., Fast selective black block MR imaging, Radiology 1991 Dec. 181 (3): 655-60, 1991”, “Edelman RR et alc. angiography, Radiology 1990 Oct. 177 (1): 45-65, 1990 ", etc., with the main purpose of improving the myocardial rendering ability, prepulse for suppressing the collection of MR signals of blood. A so-called black blood method has been proposed which is added before the pulse train of normal RF excitation and echo acquisition. As a pulse train for RF excitation and echo collection, a pulse train such as a pulse train based on a field echo method, a fast field echo method, a fast spin echo method, or the like is used.
[0005]
Furthermore, in recent years, a selective inversion pulse that inverts and excites substantially the same region as the imaging cross section and a non-selective inversion pulse that inverts and excites the entire imaging target are continuously applied, and after 400 to 700 ms from the application, For example, a black blood method using so-called double inversion pulses for performing RF excitation and echo acquisition is also reported (for example, the document “Simonetti OP et al.,“ Black Blood ”T2-lighted inversion-recovery MR imaging). of the heart, Radiology 1996 Apr. 199 (1): 49-57, 1996 "," Stehling MK et al., Single-shot T1- and T2-weighted magneto ". etic resonance imaging of the heart with black blood: preliminary experience, MAGMA 1996 Sep Dec, 4 (3-4):. 231-40, 1996 "," Arai AE et al, Visualization ofaortic valve leaflets using black blood MRI, J Magn Reson Imaging 1999 Nov., 10 (5): 771-7, 1999 ”).
[0006]
The black blood method using this double inversion pulse is attracting attention because of its high blood signal suppression effect and low signal degradation in other tissues, and is expected to become increasingly popular. The shape of the prepulse varies from report to report. Since the prepulse is basically intended to reduce the longitudinal magnetization of the blood signal to zero or sufficiently small, in any case, the time from the application of the prepulse to the application of the excitation pulse for imaging is about 400 to 700 ms. This time is longer than the pre-pulse applied for other purposes.
[0007]
For this reason, even when a prepulse is applied immediately after detecting an R wave using the electrocardiographic synchronous imaging method, the cardiac time phase that can be actually imaged is the second half of the cardiac cycle, that is, the diastole. Therefore, for example, as described in the above-mentioned paper “Simonetti OP et al.,“ Black Blood ”T2-lighted inversion-recovery MR imaging of the heart, Radiology 1996 Apr. 199 (1): 49-57, as seen in this document. When using the black blood method, it is common to collect diastole images.
[0008]
Here, FIG. 6 shows a pulse sequence of a black blood method using a conventional double inversion pulse. As shown in the figure, a double inversion pulse DIV as a pre-pulse for suppressing blood is applied in synchronization with a predetermined time td from the R wave of the ECG (electrocardiogram) signal. After time BBTI, imaging pulse train SEQ ima Is applied to collect echo signals. In the figure, RF represents an RF pulse, Gs represents a slice direction gradient magnetic field, Gr represents a read direction gradient magnetic field, Ge represents a phase encode direction gradient magnetic field, and Echo represents an echo signal.
[0009]
Of the two RF pulses of the double inversion pulse DIV, one is applied with the intensity of the gradient magnetic field Gs in the slice direction being zero, and the other is exciting the same region as the slice that is selectively excited in the pulse sequence for imaging. In order to achieve this, a slice direction gradient magnetic field Gs having a required strength is applied in addition. The waiting time BBTI is usually about 500 to 600 ms, and is set to a time at which the longitudinal magnetization of blood becomes substantially zero.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, when using the conventional black blood method, it is difficult to collect systolic images that are close to the R wave in time, or a series of images with a delay time that changes at regular intervals, such as cine mode display. There is a problem that it is difficult to do.
[0011]
Therefore, since a long time: BBTI (inversion time of the black blood method) is required from the application of the prepulse to the echo collection, in order to collect a systolic image, one or more of the heart cycles actually collected is collected. The R wave of the previous cardiac cycle must be used as a synchronous trigger. This is shown in FIG. That is, as shown in the figure, in order to collect an image of the systole between R2 and R3, a predetermined delay time is added to R wave: R1 in a preceding cardiac cycle, for example, cardiac cycle R1-R2. It is necessary to synchronize with td.
[0012]
Even in a healthy person, the heartbeat cycle fluctuates by about 10 to 20%. That is, the position of the R wave is shifted on the time axis for each heartbeat. For this reason, even if an image is collected after a certain time “td + BBTI” from an R wave more than one cardiac cycle before, the myocardial position at the time of echo collection fluctuates for each shot, and the image quality deteriorates significantly. Images that can withstand the diagnosis are not obtained. FIG. 8 schematically shows FIG. 7 divided into two conditions, that is, when the cardiac cycle is long and when it is short. As shown in FIG. 8, in the conventional case, since the delay time td1 and the inversion time BBTI are fixed and the start timing of the imaging pulse train SQima is controlled, the delay time td2 having a strong correlation with the actual myocardial movement is It changes in the same way due to fluctuations in the cardiac cycle.
[0013]
For this reason, conventionally, as described above, it has been limited to collecting images in the expansion period.
[0014]
The present invention was made in order to overcome the current situation faced by the prior art, and after applying a pre-pulse, such as imaging based on the black blood method using a double inversion pulse, until application of an imaging pulse train. MR imaging using a pulse sequence in which the waiting time is longer than the cardiac cycle provides an imaging method that can reliably capture an image in the systolic phase of the cardiac cycle even when the cardiac cycle varies from cycle to cycle That is the purpose.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the magnetic resonance imaging of the present invention, in the imaging based on the black blood method, the time BBTI from the application of the pre-pulse to the application of the imaging pulse train is relatively longer than one cardiac cycle. Is based on the knowledge of the present inventor that the difference in blood signal suppression effect due to fluctuations in the range of approximately 400 to 700 ms is small and the influence on the image quality is almost negligible. .
[0016]
Therefore, for the pre-pulse and imaging pulse train of the pulse sequence used in the magnetic resonance imaging of the present invention, a plurality of predetermined waveforms (for example, R waves) arranged in time series of signals representing the cardiac time phase (for example, ECG signals), The gist is to apply synchronization separately.
[0017]
Specifically, as one aspect of the present invention, a pre-pulse is applied to an imaging target, and after a predetermined waiting time from the application, the imaging pulse train is applied to a desired region of the imaging target to perform scanning. In the resonance imaging apparatus, a collection unit that collects a signal representing a cardiac time phase of the imaging target and a predetermined waveform appearing at a certain timing of the signal collected by the detection unit are synchronized with a first delay time. A pre-pulse applying means for applying the pre-pulse, and a signal detected by the detecting means synchronized with the predetermined waveform appearing at a timing at least one cardiac cycle after the timing with a second delay time. And a scanning unit that performs scanning by applying an imaging pulse train.
[0018]
For example, the pre-pulse is a double inversion pulse forming part of a pulse sequence based on the black blood method. For example, the signal representing the cardiac phase is an ECG signal, and the predetermined waveform is an R wave of the ECG signal. Further, for example, the timing after the at least one cardiac cycle when the scanning unit starts scanning is a timing at which one cardiac cycle or two cycles have elapsed.
[0019]
Further, the predetermined waiting time is characterized by being long enough to occupy about half or more of one cycle of the heartbeat.
[0020]
Further, the second delay time is a time set in accordance with the systole of the heartbeat, and the first delay time is the second delay time, a desired value of the waiting time, and the heartbeat It is also desirable that the time is calculated from an average period.
[0021]
According to another aspect of the present invention, a pre-pulse is applied to an imaging target, and after a predetermined waiting time from this application, an imaging pulse train is applied to a desired area of the imaging target to perform scanning. In the resonance imaging apparatus, means for synchronizing the application of the pre-pulse and the imaging pulse train to two identical types of waveforms appearing at different timings in the signal representing the cardiac time phase of the imaging target is provided.
[0022]
According to still another aspect of the present invention, a magnetic resonance imaging pulse sequence including a pre-pulse and an imaging pulse train is applied to an imaging target in synchronization with a signal representing a cardiac time phase of the imaging target. In the scan synchronization method, the pre-pulse is applied in synchronization with a predetermined waveform appearing at a certain timing of the signal with a first delay time, and the signal appears at a timing at least one cardiac cycle after the timing. The scanning is performed by applying the imaging pulse train in synchronization with a predetermined waveform with a second delay time.
[0023]
Furthermore, in the present invention, a recording medium for magnetic resonance imaging in which a pulse sequence for magnetic resonance imaging composed of a pre-pulse and an imaging pulse train is applied to the imaging target in synchronization with a signal representing the cardiac time phase of the imaging target. A function of applying a pre-pulse to a computer in synchronization with a predetermined waveform appearing at a certain timing of the signal with a first delay time, and at least one cardiac cycle after the timing of the signal It is also possible to provide a computer-readable recording medium recording a program for realizing a function of performing scanning by applying the imaging pulse train in synchronization with the predetermined waveform appearing at timing with a second delay time. it can.
[0024]
Furthermore, a magnetic resonance imaging program for applying a pulse sequence for magnetic resonance imaging composed of a pre-pulse and an imaging pulse train to the imaging object in synchronization with a signal representing the cardiac time phase of the imaging object, A function of applying the pre-pulse in synchronization with a predetermined waveform appearing at a certain timing of the signal with a first delay time; and the predetermined waveform appearing at a timing at least one cardiac cycle after the timing of the signal In addition, a program for realizing a function of performing scanning by applying the imaging pulse train in synchronization with the second delay time can be provided.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0026]
A schematic configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to this embodiment is shown in FIG.
[0027]
The magnetic resonance imaging apparatus includes a bed unit on which an imaging target (subject) P is placed, a static magnetic field generation unit that generates a static magnetic field, a gradient magnetic field generation unit for adding position information to the static magnetic field, and a high-frequency signal. A transmission / reception unit for transmitting / receiving, a control / arithmetic unit responsible for overall system control and image reconstruction, an electrocardiogram measurement unit for measuring an ECG (electrocardiogram) signal representing a cardiac time phase of the imaging target P, and an imaging target A breath-hold command unit for commanding P to hold the breath.
[0028]
The static magnetic field generation unit includes, for example, a superconducting magnet 1 and a static magnetic field power supply 2 that supplies current to the magnet 1, and the axial direction of a cylindrical opening (diagnostic space) into which the imaging target P is loosely inserted. Static magnetic field H in the Z-axis direction 0 Is generated. In addition, the shim coil 14 is provided in this magnet part. The shim coil 14 is supplied with a current for homogenizing a static magnetic field from a shim coil power supply 15 under the control of a host computer to be described later. The couch portion can be removably inserted into the opening of the magnet 1 with the top plate on which the imaging target P is placed.
[0029]
The gradient magnetic field generator includes a gradient magnetic field coil unit 3 incorporated in the magnet 1. The gradient coil unit 3 includes three sets (types) of x, y, and z coils 3x to 3z for generating gradient magnetic fields in the X, Y, and Z axis directions orthogonal to each other. The gradient magnetic field unit also includes a gradient magnetic field power supply 4 that supplies current to the x, y, and z coils 3x to 3z. The gradient magnetic field power supply 4 supplies a pulse current for generating a gradient magnetic field to the x, y, z coils 3x to 3z under the control of a sequencer 5 described later.
[0030]
By controlling the pulse current supplied from the gradient magnetic field power source 4 to the x, y, z coils 3x to 3z, the gradient magnetic fields in the three axes X, Y, and Z, which are physical axes, are synthesized and slices orthogonal to each other. The logical axis directions of the direction gradient magnetic field Gs, the phase encode direction gradient magnetic field Ge, and the readout direction (frequency encode direction) gradient magnetic field Gr can be arbitrarily set and changed. Each gradient magnetic field in the slice direction, phase encoding direction, and readout direction is a static magnetic field H. 0 Is superimposed on.
[0031]
The transmission / reception unit includes an RF coil 7 disposed in the vicinity of the imaging target P in the diagnostic space in the magnet 1, and a transmitter 8T and a receiver 8R connected to the coil 7. The transmitter 8T and the receiver 8R operate under the control of the sequencer 5 described later. The transmitter 8T supplies the RF coil 7 with an RF current pulse having a Larmor frequency for causing nuclear magnetic resonance (NMR). The receiver 8R takes in the MR signal (high frequency signal) received by the RF coil 7 and performs various signal processing such as preamplification, intermediate frequency conversion, phase detection, low frequency amplification, filtering, etc. Digital data (original data) corresponding to the MR signal is generated by / D conversion.
[0032]
The control / arithmetic unit further includes a sequencer (also referred to as a sequence controller) 5, a host computer 6, an arithmetic unit 10, a storage unit 11, a display device 12, an input device 13, and a sound generator 16. Among these, the host computer 6 has a function of instructing the pulse sequence information to the sequencer 5 according to the procedure based on the stored software and overseeing the operation of the entire apparatus.
[0033]
Following the preparatory work such as the positioning scan (not shown), the host computer 6 performs the MR imaging scan based on the black blood method shown in FIG. Collect data sets. In this black blood method, a double inversion pulse DIV as a prepulse for suppressing a signal from blood and a predetermined waiting time (longitudinal magnetization of a magnetized spin reversed by the double inversion pulse is almost zero after application of this pulse. After BBTI, imaging pulse train SEQ ima Is applied. This imaging pulse train SEQ ima As such, any pulse train such as a two-dimensional scan or three-dimensional scan FE (field echo) system, SE (spin echo) system, or EPI (echo planar imaging) system may be used.
[0034]
In this black blood method, the feature corresponding to the present invention is that, as will be described later, a double inversion pulse DIV and an imaging pulse SEQ ima It is to apply electrocardiogram synchronization separately to each other.
[0035]
The sequencer 5 includes a CPU and a memory, stores pulse sequence information sent from the host computer 6, controls the operations of the gradient magnetic field power source 4, the transmitter 8T, and the receiver 8R according to this information, The digital data of the MR signal output from the receiver 8R is once inputted and transferred to the arithmetic unit 10. Here, the pulse sequence information is all information necessary for operating the gradient magnetic field power source 4, the transmitter 8T, and the receiver 8R according to a series of pulse sequences, for example, x, y, z coils 3x to 3z. Includes information on the intensity, application time, application timing, and the like of the pulse current applied to.
[0036]
The arithmetic unit 10 inputs the digital raw data (also referred to as original data) output from the receiver 8R through the sequencer 5, and stores the raw data in the Fourier space (k space or frequency space) in the internal memory. This raw data is subjected to two-dimensional or three-dimensional Fourier transform for each set, and reconstructed into real space image data. The arithmetic unit can perform image data synthesis (addition) processing, difference calculation processing, and the like as necessary.
[0037]
The storage unit 11 stores not only computer programs necessary for signal control, data processing, and data calculation of the apparatus, and reconstructed image data, but also image data that has been subjected to the above-described synthesis processing and difference processing. can do. Therefore, an MR imaging program based on the black blood method according to the present invention is also stored in a recording medium (not shown) mounted in the storage unit 11 and is read by the host computer 6 and the sequencer 5.
[0038]
The display device 12 displays an image. Also, imaging conditions desired by the surgeon, pulse sequence information, calculation method parameters such as image synthesis and difference processing, and the like can be input to the host computer 5 via the input unit 13.
[0039]
Moreover, the sound generator 16 is provided as an element of the breath-hold command unit. Information related to computation can be input to the host computer 6. The voice generator 16 can emit a breath holding start message and a breath holding end message as voice when instructed by the host computer 6.
[0040]
Further, the electrocardiogram measurement unit attaches to the body surface of the imaging target P and detects an ECG (electrocardiogram) signal as a signal representing a cardiac time phase, and processes the ECG signal to process, for example, an R wave. And an ECG unit 18 for outputting a trigger signal synchronized with the peak value to the sequencer 5. This trigger signal is used by the sequencer 5 to execute black blood MR imaging in the electrocardiographic synchronization method.
[0041]
In the configuration of the present embodiment, the ECG sensor 17 and the ECG unit 18 constitute a signal collection unit that represents a cardiac phase according to the present invention. The magnet 1, the gradient magnetic field coil unit 3, the gradient magnetic field power source 4, the sequencer 5, the host computer 6, the RF coil 7, the transmitter 8T, and the storage unit 11 constitute the main parts of the prepulse applying means and the scanning means of the present invention. . Further, the storage unit 11 has memory means as a recording medium according to the present invention.
[0042]
Next, the operation of the magnetic resonance imaging apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0043]
FIG. 2 shows a pulse sequence of a black blood method using a double inversion pulse, which is executed under the electrocardiographic synchronization method in this embodiment. This pulse sequence is executed by the sequencer 5 in the procedure of FIG. This procedure is transferred from the host computer 6 to the sequencer 5 as pulse sequence information.
[0044]
The sequencer 5 first determines whether or not the timing when the R wave of the ECG signal exhibits a peak value has been reached while trying to read the trigger signal from the ECG unit 18 (steps S1 and S2). This trigger signal is generated by the ECG unit 18. The ECG unit 18 repeats the operation of inputting the ECG signal from the ECG sensor 17, detecting the peak value of the R wave, and outputting a trigger signal at the time of detection (steps E1 to E3).
[0045]
When the sequencer 5 detects the appearance of the R wave peak value, the sequencer 5 starts measuring the time of a built-in software timer (step SS3). The R wave detected here is the first R wave: R1 shown in FIG.
[0046]
Next, the sequencer 5 determines whether or not the measured value CT of this timer coincides with a predetermined delay time td1 from the R wave shown in FIG. 2 (CT = td1) (step S4). This delay time td1 is a time for applying ECG synchronization to the double inversion pulse DIV as a pre-pulse, and corresponds to the first delay time of the present invention. The delay time td1 is set in advance as will be described later.
[0047]
If NO in the determination step of step S4, that is, if the measurement time has not yet reached the delay time td1, the time measurement is continued as it is. If YES, it is recognized that the delay time td1 has been reached, and the next step Proceed to processing. That is, the sequencer 5 commands the start of application of the double inversion pulse DIV as a pre-pulse (step S5). Thereafter, the measurement value of the software timer described above is cleared (step S6).
[0048]
Next, the sequencer 5 captures the imaging pulse train SEQ. ima Shifts to ECG synchronization processing. That is, the trigger signal is read in the same manner as described above, and it is determined that the timing of the R wave peak value has arrived when the trigger signal is read (steps S7 and S8). The R wave detected by this is R wave: R2 shown in FIG.
[0049]
In response to the detection of the R-wave peak value, time measurement based on software time is started in the same manner as described above, and it is determined whether or not the measured value CT = delay time td2 (steps S9 and S10). . This delay time td2 is an imaging pulse train SEQ in an R wave (R2) different from the pre-pulse. ima It is time to apply ECG synchronization. For example, the delay time td2 is given in advance so that data collection can be started at a desired timing in the diastole in one cardiac cycle.
[0050]
Therefore, when the determination in step S9 is YES (CT = td2), the imaging pulse train SEQ shown in FIG. ima Is started (step S11). Next, when the timer is cleared and data is collected by the next phase encoding, the process returns to step S1 (steps S11 and S12).
[0051]
Here, a method for setting the above-described delay time td1 of the double inversion pulse DIV will be described. This delay time td1 (fixed value) is obtained from the delay time td2 (fixed value) given as described above, the inversion time BBTI required for the black blood method, and the average RR interval: RR of the ECG signal.
[Expression 1]
td1 = RR + td2-BBTI
It is calculated in advance based on the following formula.
[0052]
Therefore, a scan for MR imaging according to the black blood method shown in FIG. 2 is executed by the processing by the sequencer 5 described above.
[0053]
That is, when the R wave: R1 of the ECG signal at a certain time point appears, the double inversion pulse DIV is applied in synchronization with the preset delay time td1 from the point of the peak value. This pulse includes an inversion pulse that reversely excites spins of the entire imaging target without applying the slice gradient magnetic field Gs, and an inversion pulse that reversely excites spins of only the imaging cross section with the application of the slice gradient magnetic field Gs. Are continuously applied.
[0054]
After the application of the double inversion pulse DIV is started, the next R wave: R2 appears. When this R wave: R2 appears, when a preset delay time td2 elapses from the peak value, for example, an imaging pulse train SEQ according to the high-speed SE method is used. ima Is started. As a result, echo signals are collected corresponding to a plurality of phase encoding amounts. These echo signals are converted into image data by the receiver 8R and sent to the arithmetic unit 10 for image reconstruction.
[0055]
For this reason, echo data can be collected almost without being affected by the fluctuation of the RR interval, that is, the cardiac cycle. For example, when the cardiac cycle changes from the state shown in FIG. 4 (a) to the state shown in FIG. 4 (b) where the cardiac cycle is small, the RR interval is shortened. This shortening is automatically performed by reducing the inversion time BBTI. Absorbed. On the contrary, when the cardiac cycle becomes large, the RR interval is enlarged, but this enlargement is automatically absorbed by the enlargement of the inversion time BBTI. In the case of the black blood method according to the present embodiment, the difference in the blood signal suppression effect is small as much as the time width of the inversion time BBTI is varied within a range of about 400 to 700 ms, and thus the influence on the image quality is ignored. It has been found that it can.
[0056]
In this way, since the change in the RR interval is absorbed by the change in the inversion time BBTI within the required range, the double inversion pulse DIV and the imaging pulse train SEQ ima Are respectively synchronized with predetermined fixed delay times td1 and td2.
[0057]
That is, the imaging pulse train SEQ ima Can synchronize the R wave independently of the double inversion pulse DIV. Therefore, considering only the delay time td2, the scan can be started at a desired timing of the systole within one cardiac cycle, and echo data of the systole can be collected. As a result, even in MR imaging using a pulse sequence with a long waiting time until data collection after pre-pulse application, such as the Black Blood method, echo collection is performed without being affected by fluctuations in the cardiac cycle. Can avoid a situation in which the position of the myocardium at the time of collection constantly fluctuates from shot to shot. Therefore, artifacts can be reduced, and high-quality MR images in the systole can be provided stably and reliably.
[0058]
Further, if imaging is performed while switching between the conventional method and the above-described method according to the present invention depending on the delay time, it is possible to perform cine mode imaging based on the black blood method, which has been substantially impossible in the past.
[0059]
In the embodiment described above, the double inversion pulse DIV and the imaging pulse train SEQ ima The configuration has been described in which the two are synchronized separately with two different R waves: R1 and R2. However, the present invention is not necessarily limited to such a configuration. For example, as shown in FIG. 5, after the double inversion pulse DIV is synchronized with the R wave: R1, the next R wave: R2 is released. R wave: Imaging pulse train SEQ at R3 ima May be synchronized. Two or more R waves may be generated. To achieve this, for example, a process for counting the desired number of R waves is interposed between steps S8 and S9 shown in FIG. 3, and when the count reaches the desired number, the process shown in step S9 is performed. What is necessary is just to make it move. With this configuration, in addition to the same effects as those of the above-described embodiment, the inversion time BBTI can be varied in the setting method.
[0060]
Furthermore, the present invention is not limited to the configurations of the above-described embodiments and modifications thereof, and can be implemented in still other forms without departing from the scope of the claims. For example, the method for detecting a signal representing a heartbeat described above is not limited to the method for detecting an ECG signal, but a method for detecting a pulse wave, a method for using the intensity of the MR signal itself, and a phase shift of an echo signal. A detection method, a method using a navigator echo, or the like may be used as appropriate.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a predetermined waveform (R wave) in which a signal (ECG signal or the like) representing a cardiac time phase of an imaging target is different with respect to a prepulse and an imaging pulse train that form a pulse sequence such as a black blood method. Etc.) with different delay times, the application timing of the imaging pulse train for collecting the echo signals can always be kept constant even if the cardiac cycle varies. As a result, in MR imaging using a pulse sequence in which the waiting time between the pre-pulse and the imaging pulse train is longer than the cardiac cycle, even if there is a cycle-by-cycle variation in the cardiac cycle, the image in the systolic phase of the cardiac cycle Can be reliably imaged. Therefore, artifacts can be reduced and the image quality of MR images can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of a schematic configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a pulse sequence showing a black blood method used in the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing an outline of an electrocardiogram synchronization process for executing the pulse sequence of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram for explaining a mechanism for absorbing fluctuations in the cardiac cycle.
FIG. 5 is a pulse sequence showing a black blood method used in a modified embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a pulse sequence showing a conventional black blood method.
FIG. 7 is a pulse sequence showing an example of a synchronization method based on a conventional black blood method.
FIG. 8 is a pulse sequence for explaining inconveniences of the synchronization method based on the conventional black blood method.
[Explanation of symbols]
1 Magnet
2 Static magnetic field power supply
3 Gradient magnetic field coil unit
4 Gradient magnetic field power supply
5 Sequencer
6 Host computer
7 RF coil
8T transmitter
8R receiver
10 Arithmetic unit
11 Storage unit
12 Display
13 Input device
17 Sensor unit
18 ECG units

Claims (11)

プリパルスとこれに続く撮像パルス列とからなるパルスシーケンスを撮像対象に印加してスキャンを行うようにした磁気共鳴イメージング装置において、
前記撮像対象の心時相を表す信号を収集するための検出手段により収集された信号の、あるタイミングで現れる所定波形に第1の遅延時間を以って同期させて前記プリパルスを印加するプリパルス印加手段と、
前記検出手段により収集された信号の、前記あるタイミングから少なくとも1心周期後のタイミングで現れる前記所定波形に第2の遅延時間を以って同期させて前記撮像パルス列の印加によるスキャンを行うスキャン手段と、を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
In a magnetic resonance imaging apparatus that scans by applying a pulse sequence consisting of a pre-pulse and an imaging pulse train following the pre-pulse to an imaging target ,
Pre-pulse application for applying the pre-pulse in synchronization with a predetermined waveform appearing at a certain timing of a signal collected by a detecting means for collecting a signal representing a cardiac phase of the imaging target with a first delay time Means,
Scan means for performing a scan by applying the imaging pulse train in synchronization with the predetermined waveform appearing at a timing at least one cardiac cycle after the certain timing of the signal collected by the detection means with a second delay time And a magnetic resonance imaging apparatus.
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記プリパルスは、ブラックブラッド法に拠るパルスシーケンスの一部を成すダブルインバージョンパルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the pre-pulse is a double inversion pulse forming a part of a pulse sequence based on a black blood method.
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記心時相を表す信号はECG信号であり、前記所定波形は前記ECG信号のR波であり、前記スキャン手段は、前記プリパルスの印加から前記撮像パルス列の開始までの時間の変動を許容しつつ、前記撮像パルス列の直前の前記R波から前記撮像パルス列の開始までの前記第2の遅延時間を固定にする、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
The signal representing the cardiac time phase is an ECG signal, the predetermined waveform is an R wave of the ECG signal, and the scanning unit allows variation in time from the application of the pre-pulse to the start of the imaging pulse train. , Fixing the second delay time from the R wave immediately before the imaging pulse train to the start of the imaging pulse train,
Magnetic resonance imaging apparatus characterized by.
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記スキャン手段がスキャンを開始する前記少なくとも1心周期後のタイミングは、1心周期が経過したタイミングであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the timing after the at least one cardiac cycle when the scanning unit starts scanning is a timing at which one cardiac cycle has elapsed.
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記スキャン手段がスキャンを開始する前記少なくとも1心周期後のタイミングは、2心周期が経過したタイミングであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the timing after the at least one cardiac cycle when the scanning unit starts scanning is a timing at which two cardiac cycles have elapsed.
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記プリパルスの印加から前記撮像パルス列の開始までの時間は、心拍の1周期の約半分程度又はそれ以上を占めるほどに長いことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
The magnetic resonance imaging apparatus characterized in that the time from the application of the pre-pulse to the start of the imaging pulse train is long enough to occupy about half or more of one cycle of the heartbeat .
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記第2の遅延時間は、前記心拍の収縮期に合わせて設定した時間であり、前記第1の遅延時間は、前記第2の遅延時間、前記プリパルスの印加から前記撮像パルス列の開始までの時間、及び心拍の平均的な周期から算出した時間であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
The second delay time is a time set in accordance with the systole of the heartbeat, and the first delay time is the second delay time, the time from the application of the pre-pulse to the start of the imaging pulse train. And a time calculated from an average period of the heartbeat .
プリパルスとこれに続く撮像パルス列とからなるパルスシーケンスを撮像対象に印加してスキャンを行うようにした磁気共鳴イメージング装置において、
前記撮像対象の心時相を表す信号に別々のタイミングで現れる2つの同一種の波形に前記プリパルス及び撮像パルス列の印加を各別に同期させる手段を設けたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
In a magnetic resonance imaging apparatus that scans by applying a pulse sequence consisting of a pre-pulse and an imaging pulse train following the pre-pulse to an imaging target ,
2. A magnetic resonance imaging apparatus comprising: means for synchronizing the application of the pre-pulse and the imaging pulse train to two identical types of waveforms that appear at different timings in the signal representing the cardiac phase of the imaging object.
プリパルスとこれに続く撮像パルス列とから成る磁気共鳴イメージング用のパルスシーケンスを、撮像対象の心時相を表す信号に同期して当該撮像対象に印加する磁気共鳴イメージングのスキャン同期方法において、
前記信号のあるタイミングで現れる所定波形に第1の遅延時間を以って同期させて前記プリパルスを印加し、
前記信号の、前記タイミングから少なくとも1心周期後のタイミングで現れる前記所定波形に第2の遅延時間を以って同期させて前記撮像パルス列の印加によるスキャンを行う、ことを特徴とする磁気共鳴イメージングのスキャン同期方法。
In a magnetic resonance imaging scan synchronization method in which a pulse sequence for magnetic resonance imaging composed of a pre-pulse and a subsequent imaging pulse train is applied to the imaging target in synchronization with a signal representing a cardiac phase of the imaging target.
Applying the prepulse in synchronization with a predetermined waveform appearing at a certain timing of the signal with a first delay time;
Magnetic resonance imaging characterized in that scanning by applying the imaging pulse train is performed in synchronization with the predetermined waveform appearing at a timing after at least one cardiac cycle from the timing with a second delay time. Scan synchronization method.
プリパルスとこれに続く撮像パルス列とから成る磁気共鳴イメージング用のパルスシーケンスを、撮像対象の心時相を表す信号に同期して当該撮像対象に印加する磁気共鳴イメージングのための記録媒体であって、
コンピュータに、前記信号のあるタイミングで現れる所定波形に第1の遅延時間を以って同期させて前記プリパルスを印加する機能と、前記信号の、前記タイミングから少なくとも1心周期後のタイミングで現れる前記所定波形に第2の遅延時間を以って同期させて前記撮像パルス列の印加によるスキャンを行う機能とを実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
A recording medium for magnetic resonance imaging in which a pulse sequence for magnetic resonance imaging composed of a pre-pulse and a subsequent imaging pulse train is applied to the imaging target in synchronization with a signal representing a cardiac time phase of the imaging target,
A function of applying the pre-pulse to a computer in synchronization with a predetermined waveform appearing at a certain timing of the signal with a first delay time, and the signal appearing at a timing at least one cardiac cycle after the timing; A computer-readable recording medium on which a program for realizing a function of performing scanning by applying the imaging pulse train in synchronization with a predetermined waveform with a second delay time is recorded.
プリパルスとこれに続く撮像パルス列とから成る磁気共鳴イメージング用のパルスシーケンスを、撮像対象の心時相を表す信号に同期して当該撮像対象に印加する磁気共鳴イメージングのためのプログラムであって、
コンピュータに、前記信号のあるタイミングで現れる所定波形に第1の遅延時間を以って同期させて前記プリパルスを印加する機能と、前記信号の、前記タイミングから少なくとも1心周期後のタイミングで現れる前記所定波形に第2の遅延時間を以って同期させて前記撮像パルス列の印加によるスキャンを行う機能とを実現させるためのプログラム。
A program for magnetic resonance imaging that applies a pulse sequence for magnetic resonance imaging composed of a pre-pulse and a subsequent imaging pulse train to the imaging object in synchronization with a signal representing a cardiac time phase of the imaging object,
A function of applying the pre-pulse to a computer in synchronization with a predetermined waveform appearing at a certain timing of the signal with a first delay time, and the signal appearing at a timing at least one cardiac cycle after the timing; A program for realizing a function of performing scanning by application of the imaging pulse train in synchronization with a predetermined waveform with a second delay time.
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