CN101273892B - 磁共振成像装置及其摄影条件设定方法 - Google Patents

磁共振成像装置及其摄影条件设定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磁共振成像装置以及磁共振成像装置中的摄影条件设定方法，可以在采用了SSFP时序的摄像中，一边维持自旋的相位连续性，一边通过用于标示、脂肪抑制、逆转等所希望的目的的脉冲使图像对比度进行变化。磁共振成像装置具有数据收集部件以及图像数据生成部件。数据收集部件按照在以一定间隔反复进行多次高频激励的稳态自由旋进脉冲时序上，附加了实质上以相邻的高频激励间的中心时刻为中心、且0次转矩量为零的相干控制脉冲的时序来收集数据。图像数据生成部件从上述数据生成图像数据。

Description

磁共振成像装置及其摄影条件设定方法
技术领域
本发明涉及用拉莫尔频率的高频(RF：radio frequency)信号对被检体的原子核自旋进行磁激励，并根据伴随这一激励而产生的磁共振(MR：magnetic resonance)信号来重构图像的磁共振成像装置以及磁共振成像装置中的摄影条件设定方法，特别是涉及利用稳态自由旋进(SSFP：Steady-state Free Precession)来取得磁共振图像的磁共振成像装置以及磁共振成像装置中的摄影条件设定方法。
背景技术
磁共振成像(MRI：Magnetic Resonance Imaging)是用拉莫尔频率的RF信号对静磁场中所放置的被检体的原子核自旋进行磁激励，并根据伴随该激励而产生的MR信号来重构图像的摄像法。磁共振成像装置按照规定摄像条件的脉冲时序进行动作，但在近些年的磁共振成像装置中为了心脏的电影摄像或冠状动脉的摄像而大多采用利用了被称之为SSFP的现象的脉冲时序(SSFP时序)。
图1是表示以往的SSFP时序的图。在图1中分别是，RF表示发送给被检体的RF信号，Gss表示为了分层选择(slice selection)而施加在被检体上的分层倾斜磁场脉冲，Gro表示为了来自被检体的回波数据的读出(RO：readout)而施加在被检体上的RO倾斜磁场脉冲(也称为频率编码倾斜磁场脉冲)，Gpe表示为了相位编码(PE：phase encode)而施加在被检体上的PE倾斜磁场脉冲。
SSFP时序是反复RF激励，在使静磁场中的磁化自旋已成为稳定状态的基础上，再进行回波数据的收集。具体而言，如图1所示那样在SSFP时序中，紧接着起动用的+α/2激励脉冲或者-α/2激励脉冲的施加，以一定的反复时间(TR：repetition time)交互反复施加+α激励脉冲(反转脉冲)以及-α激励脉冲。然后，通过+α激励脉冲以及-α激励脉冲施加使静磁场中的磁化自旋维持于稳定状态。另外，通常为了对所希望的分层进行选择激励，与分层倾斜磁场脉冲Gss一起施加±α激励脉冲。另外，为了附加空间信息而施加RO倾斜磁场脉冲Gro或PE倾斜磁场脉冲Gpe。此外，还有不施加起动用的+α/2激励脉冲或者-α/2激励脉冲的情况。
进行控制以使分层倾斜磁场脉冲Gss、RO倾斜磁场脉冲Gro以及PE倾斜磁场脉冲Gpe的TR内的积分值为零。进行控制以使激励脉冲的施加相位分别移动一定角度。通常，一定角度被设成相对于共振(on-resonance)自旋为180°。
由于这种SSFP时序不会损坏信号的一部分，所以能够高速地取得比较高的SN(signal to noise)比的图像被认为是很大的优点。虽然SSFP时序能够通过维持稳定状态而取得一定的图像对比度，但另一方面能否发挥高速地取得高SN比的图像这样的优点并取得不同图像对比度、之类的要求不断高涨。
作为要求不同图像对比度的一例可列举出经过脂肪抑制的SSFP图像。由于脂肪具有比较短的纵缓和(T1)时间，所以可知在稳定状态下将从脂肪得到强度大的信号。从而，在欲以SSFP时序取得腹部图像的情况下，有时候难以从信号强度大的脂肪通过信号进行构造或病变部的描绘。因而，在以SSFP时序取得腹部图像的情况下，就要求抑制来自脂肪的信号。
与其相对，提出了以下方案，即在SSFP时序中设置预备块这样的区间，并通过在预备块(preparation block)中施加脂肪抑制用的预脉冲来抑制来自脂肪的信号的技术(例如参照非专利文献1)。
图2是表示以往的伴随预备块的SSFP时序的图。图2表示在被检体上按时间序列所施加的RF信号。如图2所示那样，在伴随预备块的SSFP时序中，紧接着起动用的-α/2激励脉冲的施加，激励角度为一定角度±α的激励脉冲序列被施加，但在激励脉冲序列的途中，+α/2反转返回(flip-back)脉冲被施加。在+α/2反转返回脉冲施加后，设置预备块这样的区间，在预备块之后施加+α/2起动脉冲。然后，在+α/2起动脉冲施加后，再次开始激励角度为一定角度±α的α激励脉冲序列的施加。
在预备块中为了抑制脂肪信号而施加脂肪抑制脉冲等所谓的RF预脉冲。这一方法的特征是在用α/2反转返回脉冲使自旋返回到纵磁化的状态下，设置预备块。在预备块中，通常在RF预脉冲以外还施加用于扰乱横磁化的扰相梯度(spoiler gradient)磁场脉冲。这样，在SSFP时序中为了使图像对比度变化而设置预备块。
另外，现有技术中有时还将SSFP时序用于采用反转恢复法(IR：inversion recovery)的摄像。IR是施加180°IR脉冲，获得从自旋反转后的状态起持有依赖于根据T1的恢复的信号强度的图像的摄像法。
图3是表示以往的伴随IR脉冲的SSFP时序的图。
在图3中分别是，RF表示发送给被检体的RF信号，Gss表示分层倾斜磁场脉冲，Gro表示RO倾斜磁场脉冲，Gpe表示PE倾斜磁场脉冲。
在SSFP时序中施加IR脉冲的情况下，如图3所示那样，用TR连续施加的α激励脉冲的施加被暂时停止。然后，在紧接着IR脉冲施加了扰相脉冲后，再次开始连续的激励脉冲的施加。此外，有时候还并用起动脉冲或反转返回脉冲。
进而，作为可应用于SSFP时序的带标签技术，提出了GCFP(global coherent free precession)法。GCFP法是应用了相干自旋标示的技术，在血液细胞中的水分子的质子通过MRI扫描断面之际，以高频仅仅捕捉该质子、即带标签的技术。
【非专利文献1】Scheffler et al.，Magnetic Resonance inMedicine杂志、第45卷、1075-1080页、2001年
在以往的伴随预备块的SSFP时序中，在从α/2反转返回脉冲到α/2起动脉冲之间，自旋的T1缓和发展。进而，在预备块中，RF预脉冲或扰相梯度磁场脉冲被施加，由此自旋的相位连续性被破坏。有报告称这一自旋的T1缓和的发展以及自旋的相位连续性的破坏的影响在T1长的水成分中的情况下较小。但是，在活体中的T1短的组织中却有无法忽略自旋的T1缓和的发展以及自旋的相位连续性的破坏的影响这样的问题。
即，通过在SSFP时序的中途，α/2反转返回脉冲或α/2起动脉冲的施加以及设置预备块，将产生T1缓和，因预备块而发生相位连续性的中断。T1缓和以及相位连续性的中断是使通过SSFP时序而得到的图像对比度变化的要因，有可能带来因从SSFP状态的偏离而引起的图像伪影。
从而，就要求同时实现SSFP时序的自旋的相位连续性以及基于RF预脉冲的图像对比度的变化的方法。
另外，在以往的伴随IR脉冲的SSFP时序中，由于α激励脉冲的施加在途中中断，所以激励脉冲的施加再次开始之后的自旋将与稳定状态不同。其结果，就有招致图像的对比度变化或产生伪影之类的问题。
进而，在GCFP法中，分层倾斜磁场和RO倾斜磁场相同，且固定。另外，在GCFP法中，PE倾斜磁场脉冲被限于与分层正交方向，具有无法进行径向收集之类的缺点。
发明内容
本发明就是为了应对这种以往的情况而完成的，其目的是提供一种磁共振成像装置以及磁共振成像装置中的摄影条件设定方法，可以在采用了SSFP时序的摄像中，一边维持自旋的相位连续性一边通过用于标示、脂肪抑制、逆转等所希望的目的的脉冲而使图像对比度变化。
根据本发明的磁共振成像装置，为了达到上述目的而如技术方案1所记载那样，其特征在于具有：按照在以一定间隔反复进行多次高频激励的稳态自由旋进脉冲时序上，附加了实质上以相邻的高频激励间的中心时刻为中心、且0次转矩量为零这种相干控制脉冲的时序来收集数据的数据收集部件；以及从上述数据生成图像数据的图像数据生成部件。
另外，根据本发明的磁共振成像装置中的摄影条件设定方法，为了达到上述的目的而如技术方案14所记载那样，其特征在于具有：将以一定间隔反复进行多次高频激励的稳定状态自由旋进脉冲时序作为摄影条件进行设定的步骤；以及在上述稳态自由旋进脉冲时序上附加了实质上以相邻的高频激励间的中心时刻为中心、且0次转矩量为零的这种相干控制脉冲的步骤。
在根据本发明的磁共振成像装置以及磁共振成像装置中的摄影条件设定方法中，能够在采用了SSFP时序的摄像中，一边维持自旋的相位连续性一边通过用于标示、脂肪抑制、逆转等所希望的目的的脉冲而使图像对比度变化。
附图说明
图1是表示以往的SSFP时序的图。
图2是表示以往的伴随预备块的SSFP时序的图。
图3是表示以往的伴随IR脉冲的SSFP时序的图。
图4是表示根据本发明的磁共振成像装置的实施方式的构成图。
图5是图4所示的计算机的功能框图。
图6是表示在图5所示的摄影条件设定部中设定的伴随RF相干控制脉冲的施加的SSFP时序的图。
图7是表示通过图6所示的具有相干控制块的SSFP时序的进行而变化的自旋的倾斜度的图。
图8是表示在图5所示的摄影条件设定部中设定的伴随RF相干控制脉冲以及分层倾斜磁场脉冲的施加的SSFP时序的图。
图9是表示在图5所示的摄影条件设定部中将用相干控制块选择激励的分层设定成与激励脉冲的施加时选择激励的分层不同的分层的SSFP时序的图。
图10是表示在图5所示的摄影条件设定部中设定了具有并用了径向收集的相干控制块的SSFP时序的例子的图。
图11是表示在利用图10所示的SSFP时序的径向收集中进行标示的自旋的分层轴的图。
图12是表示在图5所示的摄影条件设定部中设定了具有伴随标示用的脉冲施加的多个相干控制块的SSFP时序的例子的图。
图13是说明通过图5所示的图像处理部中的差分处理选择性地描绘运动的自旋的方法的说明图。
图14是表示通过图4所示的磁共振成像装置进行采用了SSFP时序的摄像时的过程的一例的流程图，其中，该SSFP时序伴随用于脂肪抑制、标示、逆转等所希望目的的相干控制脉冲的施加。
具体实施方式
参照附图就根据本发明的磁共振成像装置以及磁共振成像装置中的摄影条件设定方法的实施方式进行说明。
图4是表示根据本发明的磁共振成像装置的实施方式的构成图。
磁共振成像装置20是在未图示的门架(gantry)中内置了形成静磁场的筒状静磁场用磁铁21、设置在该静磁场用磁铁21内部的匀磁线圈(shim coil)22、以及倾斜磁场线圈23和RF线圈24的构成。
另外，在磁共振成像装置20中具备控制系统25。控制系统25具备静磁场电源26、倾斜磁场电源27、匀磁线圈电源28、发送器29、接收器30、时序控制器31以及计算机32。控制系统25的倾斜磁场电源27用X轴倾斜磁场电源27x、Y轴倾斜磁场电源27y以及Z轴倾斜磁场电源27z所构成。另外，在计算机32中具备输入装置33、显示装置34、运算装置35以及存储装置36。
静磁场用磁铁21与静磁场电源26连接，具有借助于从静磁场电源26所供给的电流使静磁场形成在摄像区域中的功能。此外，静磁场用磁铁21用超导线圈构成的情况比较多，在励磁时与静磁场电源26连接起来被供给电流，但一般而言一旦被励磁后就成为非连接状态。另外，还有用永久磁铁构成静磁场用磁铁21，而不设置静磁场电源26的情况。
另外，在静磁场用磁铁21的内侧在同轴上设置着筒状的匀磁线圈22。构成为，匀磁线圈22与匀磁线圈电源28连接，从匀磁线圈电源28对匀磁线圈22供给电流而使静磁场均一化。
倾斜磁场线圈23用X轴倾斜磁场线圈23x、Y轴倾斜磁场线圈23y以及Z轴倾斜磁场线圈23z构成，在静磁场用磁铁21的内部呈筒状地形成。在倾斜磁场线圈23的内侧设置床台37作为摄像区域，在床台37上设置被检体P。还有RF线圈24未被内置在门架中，而是设置在床台37或被检体P的附近的情况。
另外，倾斜磁场线圈23与倾斜磁场电源27连接。倾斜磁场线圈23的X轴倾斜磁场线圈23x、Y轴倾斜磁场线圈23y以及Z轴倾斜磁场线圈23z分别与倾斜磁场电源27的X轴倾斜磁场电源27x、Y轴倾斜磁场电源27y以及Z轴倾斜磁场电源27z连接起来。
然后，构成为，通过从X轴倾斜磁场电源27x、Y轴倾斜磁场电源27y以及Z轴倾斜磁场电源27z分别向X轴倾斜磁场线圈23x、Y轴倾斜磁场线圈23y以及Z轴倾斜磁场线圈23z所供给的电流，就能够在摄像区域上分别形成X轴方向的倾斜磁场Gx、Y轴方向的倾斜磁场Gy、Z轴方向的倾斜磁场Gz。
RF线圈24与发送器29以及接收器30连接。RF线圈24具有从发送器29接收RF信号并发送给被检体P的功能；和接收伴随被检体P内部的原子核自旋的利用RF信号的激励而产生的NMR信号并提供给接收器30的功能。
另一方面，控制系统25的时序控制器31与倾斜磁场电源27、发送器29以及接收器30连接。时序控制器31具有：将记述了为使倾斜磁场电源27、发送器29以及接收器30驱动而需要的控制信息、例如应施加在倾斜磁场电源27上的脉冲电流的强度或施加时间、施加定时等动作控制信息的时序信息存储起来的功能；和通过按照已存储的规定时序使倾斜磁场电源27、发送器29以及接收器30驱动而产生X轴倾斜磁场Gx、Y轴倾斜磁场Gy、Z轴倾斜磁场Gz以及RF信号的功能。
另外，构成为，时序控制器31接收通过接收器30中的NMR信号的检波以及A/D变换而得到的复数数据即原始数据(raw data)并提供给计算机32。
因此，在发送器29中具备基于从时序控制器31接收到的控制信息将RF信号提供给RF线圈24的功能，另一方面，在接收器30中具备通过在对从RF线圈24接收到的NMR信号进行检波并执行所需要的信号处理的同时进行A/D变换，而生成经过数字化的复数数据即原始数据的功能和将已生成的原始数据提供给时序控制器31的功能。
另外，通过用运算装置35执行计算机32的存储装置36中所保存的程序，在计算机32中具备各种功能。但是，还可以不依赖于程序而是设置特定的电路来构成计算机32。
图5是图4所示的计算机32的功能框图。
计算机32借助于程序而作为摄影条件设定部40、时序控制器控制部41、k空间数据库42、图像重构部44、图像数据库44、图像处理部45而发挥功能。
摄影条件设定部40具有基于来自输入装置33的指示信息来设定脉冲时序等摄影条件，并将已设定的摄影条件提供给时序控制器控制部41的功能。为此，摄影条件设定部40具备使摄影条件的设定用画面信息显示在显示装置34上的功能。特别是构成为摄影条件设定部40能够设定作为摄影条件的SSFP时序。进而，能够在SSFP时序中为了自旋的相位连续性得以维持，而附加持有用于使图像对比度变化的所希望目的的RF相干控制脉冲的施加。
图6是表示在图5所示的摄影条件设定部40中所设定的伴随RF相干控制脉冲的施加的SSFP时序的图。
在图6中，RF表示发送给被检体P的RF脉冲。如图6所示那样，在SSFP时序中，在施加按角度+α/2或者-α/2激励自旋的α/2起动脉冲后，多个α激励脉冲以一定间隔(TR)反复施加。各α激励脉冲是一边分别使自旋的相位为0、θ、2×θ、3×θ、…一边将自旋倾斜一定角度α的激励脉冲。
然后，在SSFP时序中途上的任意的相邻激励脉冲间的TR期间，设置相干控制块。图6表示将自旋倾斜一定角度α、且设自旋的相位为θ的(α，θ)激励脉冲和设自旋的相位为2×θ的(α，2θ)激励脉冲之间设置了相干控制块的例子。
在相干控制块中，施加将自旋倾斜任意角度β、且设自旋相位为
Figure S2008100862489D00091
的(β，
Figure S2008100862489D00092
)RF相干控制脉冲。RF相干控制脉冲的波形、激励角度以及激励相位能够依照RF相干控制脉冲的施加目的任意地决定。即，RF相干控制脉冲能够设为例如标示用脉冲、脂肪抑制脉冲、逆转脉冲等用于使图像对比度变化的任意脉冲。
但是，进行控制以使RF相干控制脉冲的波形的中心在实质上位于相邻的α激励脉冲间的中心。即，设定摄影条件以使RF相干控制脉冲的波形中心位于从相邻的激励脉冲分别在时间上离开了TR/2的位置。
此外，根据RF相干控制脉冲的施加目的，有时候希望在相干控制块前后的单一或多个激励脉冲的施加定时维持磁化的稳定状态但没有必要收集成像用的数据。从而，还可以将相干控制块前后的任意个数的激励脉冲设为不收集用于成像的数据的伪脉冲。例如，在施加脂肪抑制脉冲作为RF相干控制脉冲的情况下，能够将通过脂肪抑制脉冲的施加而使脂肪中的磁化倾斜以获得充分的脂肪抑制效果之前期间所施加的激励脉冲设为伪脉冲。
图7是表示通过具有图6所示的相干控制块的SSFP时序的执行而变化的自旋的倾斜度的图。
在SSFP时序中，如图7所示若施加+α/2起动脉冲，则质子的自旋方向成为从x轴方向发生了倾斜的状态。然后当经过TR时间，质子的自旋方向就在相对于y轴对称的方向上发生倾斜。在这里，若施加使自旋旋转一定角度-α的-α激励脉冲，自旋方向就在与x轴对称的方向上发生倾斜。当再经过TR时间，自旋方向就在与y轴对称的方向上发生倾斜，若施加使自旋旋转一定角度+α的+α激励脉冲，自旋方向就在与x轴对称的方向上发生倾斜。也就是说，通过两次α激励脉冲的施加，自旋方向就返回到原来的角度。
从而，在施加某α激励脉冲后，经过TR/2时间时的自旋方向在y轴方向为y(TR/2)。因此，如果在自旋方向在y轴方向为y(TR/2)的定时例如施加180°RF相干控制脉冲以所期望的自旋，则尽管所期望的自旋的自旋方向与x轴对称地进行倾斜，但y轴上为y′(TR/2)。由此，如果在施加α激励脉冲后，在经过TR/2时间的定时施加180°RF相干控制脉冲，则自旋方向就能够维持连续性而不受180°RF相干控制脉冲的影响。
假设，若自旋受到RF相干控制脉冲的影响而不能维持连续性，就会在图像中发生伪影。从而，RF相干控制脉冲的施加定时，严格地讲只要是在可以充分降低伪影的程度上能够维持自旋方向的连续性这样的定时即可，而不必是严格地施加α激励脉冲后经过TR/2时间的定时。也就是说，RF相干控制脉冲的施加定时，严格地讲只要是以激励脉冲的施加后经过TR/2时间的时刻为中心的误差范围内即可。作为具体例子，RF相干控制脉冲的施加定时能够设定在α激励脉冲的施加后TR/2±TR/4的范围内。
这样在相干控制块中，控制摄影条件以使期望自旋的相位的连续性得以保持。例如，在期望静止的自旋的情况下，为了保持处于静止的自旋的相位而进行调整，以使相干控制块中的0次转矩量为零。为此，决定摄影条件以使相干控制块中的倾斜磁场脉冲的施加面积为零。
此外，由于图6表示在相干控制块中没有施加倾斜磁场脉冲的例子，所以相干控制块中的0次转矩量原本为零。
图8是表示在图5所示的摄影条件设定部40中设定的伴随RF相干控制脉冲以及分层倾斜磁场脉冲的施加的SSFP时序的图。
在图8中，RF表示发送给被检体P的RF脉冲，Gss表示被检体P上施加的分层倾斜磁场脉冲。
如图8所示那样，能够在伴随分层倾斜磁场脉冲Gss的施加的SSFP时序上设置相干控制块。在相干控制块中，在从相邻的两个α激励脉冲分别按TR/2在时间上分离的定时施加RF相干控制脉冲。
然后，还在相干控制块上设置分层倾斜磁场脉冲，能够对与施加α激励脉冲时被选择激励的分层相同的分层进行选择激励。若将施加激励脉冲时的分层激励位置和施加RF相干控制脉冲时的分层激励位置设为相同，则RF相干控制脉冲具有与饱和恢复(SR：saturationrecovery)脉冲或IR脉冲等逆转脉冲同样的作用。也就是说，可以在SSFP时序上，在自旋被激励的状态下施加SR脉冲或IR脉冲等逆转脉冲。
从而，未由逆转脉冲激励的自旋维持稳定状态，另一方面，由逆转脉冲激励的自旋呈现T1缓和程度的信号变化。在控制逆转时间的情况下，改变逆转脉冲和逆转脉冲的间隔即可。
在这里，若设将施加的逆转脉冲的相位与逆转脉冲施加之前已施加的激励脉冲的相位相同，则具有能够提高针对RF的不均匀性的鲁棒(robust)效果之类的优点。
此外，在图8的例子中，将与激励脉冲一起所施加的分层倾斜磁场脉冲Gss的引入部G1和相干控制块中的分层倾斜磁场脉冲Gss的引入部G2设定成在时间上不同且不发生重叠，但也可以在共用期间中使其重叠来进行施加。这一点在设置了伴随分层倾斜磁场脉冲Gss的施加的相干控制块的后述的所有SSFP时序上相同。
图9是表示在图5所示的摄影条件设定部40中将用相干控制块使之选择激励的分层设定成与激励脉冲的施加时使之选择激励的分层不同的分层的SSFP时序的图。
在图9中，RF表示发送给被检体P的RF脉冲，Gss1表示为了选择激励脉冲的施加用的分层而施加在被检体P上的分层倾斜磁场脉冲，Gss2表示为了选择相干控制块、即RF相干控制脉冲的施加用的分层而施加在被检体P上的分层倾斜磁场脉冲。
能够在伴随分层倾斜磁场脉冲Gss的施加的SSFP时序上设置相干控制块，但还能够如图9所示那样，将激励脉冲施加用的分层和RF相干控制脉冲施加用的分层设为不同方向的分层。在此情况下，与激励脉冲一起施加的分层倾斜磁场脉冲Gss1的施加方向、和与RF相干控制脉冲的施加一起施加的分层倾斜磁场脉冲Gss2的施加方向相互不同。
作为代表性的例子，列举如下例子：将与RF相干控制脉冲的施加一起施加的分层倾斜磁场脉冲Gss2的施加方向设定为相对于与激励脉冲一起施加的分层倾斜磁场脉冲Gss1的施加方向成直角，并设为RO方向。
从而，在激励脉冲的施加时被选择激励的分层以及在RF相干控制脉冲的施加时被选择激励的分层这两个分层中所包含的自旋、也就是说受到两个分层选择激励的自旋，通过相干控制块的RF相干控制脉冲达到饱和或者被标示。另一方面，仅仅在激励脉冲的施加时被选择激励的分层中所包含的自旋、也就是说仅受到激励脉冲的施加时的分层选择激励的自旋严格地维持稳定状态。
为此，相干控制块的RF相干控制脉冲作为饱和脉冲或自旋标示脉冲发挥功能。这种摄影条件例如适合于抑制不需要的区域的信号的情况、或观察运动的自旋在特定的面内移动的情形的情况。
图10是表示在图5所示的摄影条件设定部40中设定了具有并用了径向收集的相干控制块的SSFP时序的例子的图。
在图10中，RF表示发送给被检体P的RF脉冲，Gss表示被检体P上所施加的分层倾斜磁场脉冲，Gro1以及Gro2分别表示被检体P上所施加的RO倾斜磁场脉冲。
图10所示的SSFP时序是设数据收集为所谓的径向收集时的时序。径向收集是使倾斜磁场变化，以在k空间上通过原点的放射状进行数据收集的收集法，已知在对血液或脑脊髓液(CSF：cerebrospinalfluid)等液体或运动的器官进行摄像的情况下伪影较少。
即便在此径向收集用的SSFP时序中，在相干控制块中，也构成为RO倾斜磁场脉冲的0次以及1次转矩为零的状态。而且，在相干控制块中，能够施加用于进行血液或CSF等液体或运动的器官的标示的逆转脉冲或具有标示以外目的的其他的所有逆转脉冲。若在径向收集用的SSFP时序上设置相干控制块，静止着的自旋及以一定速度运动的自旋的相位就经常被改变相位(rephased)。为此，就能够良好地描绘出液体等运动的部分，而得到伪影较少的图像。
图11是表示在利用图10所示的SSFP时序的径向收集中进行标示的自旋的分层轴的图。
在图11中，RO1轴表示径向收集的始点轴，RO2轴是与RO1轴正交的轴。另外，RO1轴、RO2轴分别对应于RO倾斜磁场脉冲Gro1、Gro2的施加方向。从而包含RO1轴的面(由RO倾斜磁场脉冲Gro1所激励的面)以及包含RO2轴的面(由RO倾斜磁场脉冲Gro2所激励的面)就分别成为垂直于由分层倾斜磁场脉冲Gss选择激励的分层SL的面。
在径向收集中，以在经过选择激励的分层SL上，将径向收集的始点轴RO1和与RO1轴正交的RO2轴的交点作为中心进行旋转的方式来收集k空间数据。然后，进行标示的分层被设定成包含径向收集的始点轴RO1并垂直于由分层倾斜磁场脉冲Gss所选择激励的分层SL的面。即，如图10所示那样，在RO2轴方向分量的RO倾斜磁场脉冲Gro2为零的情况下，为了标示用而施加相干的逆转脉冲。另一方面，在RO2轴方向分量的RO倾斜磁场脉冲Gro2不为零的情况下，进行数据收集。
若在这种摄影条件下进行自旋的标示，则在径向收集的始点轴RO1上处于与分层SL正交的面的自旋被标示，另一方面，在径向收集的始点轴RO1与分层SL正交的面的外侧，自旋的稳定状态得以维持。也就是说，在仅经过标示的自旋发生了移动的地方进行描绘。这样通过径向收集就可以抑制运动的影响以进行摄影。
另外，还可以设置多个相干控制块，通过多组相干控制块的RF相干控制脉冲而取得脂肪抑制或标示等作用。
例如，能够将第1脂肪抑制脉冲以及较第1脂肪抑制脉冲在后所施加的第2脂肪抑制脉冲这两个脉冲作为多组RF相干控制脉冲进行附加。在此情况下，如果控制第1脂肪抑制脉冲与第2脂肪抑制脉冲的施加时刻间的时间以及第2脂肪抑制脉冲与所希望的成像用的激励脉冲的施加时刻间的时间，以使在需要获得脂肪抑制效果的所希望的成像用的激励脉冲的施加时刻获得脂肪抑制效果，就能够在基于SSFP时序的数据收集中获得通过两个脂肪抑制脉冲的施加而获得的脂肪抑制效果。将三个以上的脂肪抑制脉冲作为多组RF相干控制脉冲进行施加的情况也同样如此。
特别是为了改善脂肪抑制效果，希望将脂肪抑制脉冲的脉冲长度设定得较长，在TR的限制上，有时候难以将脂肪抑制脉冲的脉冲长度设定得充分长。因而，如果施加具有经过限制的频率特性的多个脂肪抑制脉冲，就能够期待获得与施加具有本来应设定的频率特性的脂肪抑制脉冲的情况同等的脂肪抑制效果。换言之，通过分成多次施加脂肪抑制脉冲，能够获得与施加具有在未考虑TR时可设定的适当频率特性的脂肪抑制脉冲的情况同等的脂肪抑制效果。
作为其他例子，还能够将脂肪抑制脉冲以及标示用的脉冲作为多组RF相干控制脉冲进行附加。在此情况下，能够在利用SSFP时序的数据收集中进行脂肪抑制以及标示这两者。此外，为了在所希望的成像用的激励脉冲的施加时刻获得脂肪抑制效果，需要控制在脂肪抑制脉冲的施加时刻和为了获得脂肪抑制效果所需的激励脉冲的施加时刻间的时间，以在为了获得脂肪抑制效果所需的激励脉冲的施加定时获得脂肪抑制效果。
进而作为其他例子，还能够将多个标示用的脉冲作为多组相干控制脉冲进行附加。作为伴随多个标示用脉冲的施加的标示法，可列举t-SLIP(Time-SLIP：Time Spatial Labeling Inversion Pulse)法。
在t-SLIP法，从ECG(electrocardiogram，心电图)信号的R波在一定延迟时间(delay time)经过后施加t-SLIP脉冲，流入摄影区域的血液得以标示。由此，仅在反转时间(TI：inversion time)后到达摄影断面的血液的信号强度被选择性地强调。
t-SLIP脉冲由区域非选择逆转脉冲与区域选择逆转脉冲所构成。区域非选择逆转脉冲可以进行ON/OFF(接通/断开)切换。另外，区域选择逆转脉冲可以与摄影断面独立地任意设定。若用这一区域选择逆转脉冲对流入摄影区域的血液进行标示，则在TI后血液到达的部分的信号强度变高。此外，若将区域非选择逆转脉冲设成OFF，则在TI后血液到达的部分的信号强度变低。因此能够把握血液的移动方向和距离。
因而，能够将t-SLIP法中的区域非选择逆转脉冲以及区域选择逆转脉冲作为多组标示用的相干控制脉冲附加在SSFP时序上。例如，当施加标示用的标签脉冲时，可能由于结构上的限制而无法得到应赋予标签脉冲的必要功率。因而，通过分成多次来施加标签脉冲就能够使成为标示对象的磁化倾斜180度。另外，作为具有多个标示用脉冲的施加的标示法，可列举t-SLIP法。
在t-SLIP法中，施加t-SLIP脉冲，流入摄影区域的血液得以标示。即t-SLIP时序是伴随ASL脉冲的施加的摄像时序，该ASL脉冲用于有选择性地描绘或者抑制通过对流入摄像断面的血液进行标签附加而附加了标签的血液。通过该t-SLIP时序，能够有选择性地强调或者抑制仅仅在反转时间后到达摄影断面的血液的信号强度。此外，还可以根据需要从ECG信号的R波在一定延迟时间经过后施加t-SLIP脉冲，在心电同步下进行摄像。
t-SLIP脉冲由区域非选择逆转脉冲和区域选择逆转脉冲构成。区域非选择逆转脉冲可以进行ON/OFF切换。也就是说，t-SLIP脉冲至少包含区域选择逆转脉冲，可能仅由区域选择逆转脉冲构成或者可能由区域非选择逆转脉冲与区域选择逆转脉冲两者构成。区域选择逆转脉冲可以与摄影断面独立地任意设定。若用该区域选择逆转脉冲对流入摄影区域的血液进行标示，则在TI后血液到达的部分的信号强度变高。此外，若将区域非选择逆转脉冲设成断开，则在TI后血液到达的部分的信号强度变低。为此能够把握血液的移动方向和距离。
因而，能够将t-SLIP法中的区域非选择逆转脉冲以及区域选择逆转脉冲作为多组标示用的相干控制脉冲附加在SSFP时序上。
此外，在基于t-SLIP法的标示中，当在规定的延迟时间后与心电信息同步地从心电信号的基准波施加标示用脉冲的情况下，在磁共振成像装置20上具备用于取得被检体P的ECG信号的ECG单元38。而且，构成为由ECG单元38取得的ECG信号经时序控制器31被输出到计算机32。另外，还可以取代ECG信号而取得脉波同步(PPG：peripheral pulse gating)信号。PPG信号是例如将指尖的脉波作为光信号检测出来的信号。在取得PPG信号的情况下，设置PPG信号检测单元。
图12是表示在图5所示的摄影条件设定部40中设定了具有伴随标示用的脉冲的施加的多个相干控制块的SSFP时序的例子的图。
在图12中，RF表示发送给被检体P的RF脉冲，Gss1表示为了选择激励脉冲以及区域非选择逆转脉冲的施加用的分层而施加在被检体P上的分层倾斜磁场脉冲，Gss2表示为了选择区域选择逆转脉冲的施加用的分层而施加在被检体P上的分层倾斜磁场脉冲。
如图12所示那样，能够在SSFP时序上设置第1及第2这两个相干控制块。能够在第1及第2相干控制块内分别设定第1(β1，)RF相干控制脉冲以及第2(β2，)RF相干控制脉冲的施加。这些第1及第2RF相干控制脉冲，例如能够分别设定区域选择逆转脉冲以及区域非选择逆转脉冲作为第1及第2标示用的脉冲。
区域选择逆转脉冲由于能够与摄影断面独立地任意选择施加断面所以用于选择与为了成像而选择激励的分层不同的分层的分层倾斜磁场脉冲与区域选择逆转脉冲一起进行施加。另一方面，由于区域非选择逆转脉冲被施加在摄像区域上，所以用于选择与为了成像而选择的分层平行的分层的分层倾斜磁场脉冲与区域非选择逆转脉冲一起进行施加。
接着，就计算机32的其他功能进行说明。
计算机32内所构建的时序控制器控制部41具有通过基于来自输入装置33或者其他构成要素的摄影开始指示信息，将从摄影条件设定部40取得的包含脉冲时序的摄影条件提供给时序控制器31而进行驱动控制的功能；和从时序控制器31接收k空间(傅立叶空间)数据即原始数据并配置给k空间数据库42上所形成的k空间的功能。
为此，在k空间数据库42中，在接收器30中所生成的各原始数据作为k空间数据被保存起来。
图像重构部44具有通过从k空间数据库42取入k空间数据并进行二维或者三维傅立叶变换处理等图像重构处理，而从k空间数据生成图像数据的功能；和将已生成的图像数据写入图像数据库44的功能。
图像处理部45具有从图像数据库44读入图像数据并进行必要的图像处理的功能；和将图像处理后的图像数据显示在显示装置34上的功能。特别是图像处理部45具备在从SSFP时序上设置的相干控制块的前后收集的数据分别获得图像数据间进行差分处理的功能；和将通过差分处理而获得的差分图像数据作为显示用的图像数据显示在显示装置34上的功能。即，图像处理部45具有通过差分法生成图像数据的功能，特别是在进行标示的情况下，对标示前后的图像数据应用差分法的需要变得明显。
图13是说明通过图5所示的图像处理部45中的差分处理选择性地描绘运动的自旋的方法的图。
在图13中，RF表示发送给被检体P的RF脉冲，Gss1表示激励脉冲用的分层倾斜磁场脉冲，Gss2表示相干控制块、即RF相干控制脉冲用的分层倾斜磁场脉冲。
如图13所示那样，将图9所示的SSFP时序的相干控制块前的数据收集期间设为第1数据收集期间DAQ1，另一方面，将相干控制块后的数据收集期间设为第2数据收集期间DAQ2。而且，利用在第1数据收集期间DAQ1中所收集的k空间数据来重构第1图像数据IMAGE1，另一方面，利用在第2数据收集期间DAQ2中所收集的k空间数据来重构第2图像数据IMAGE2，如此构成图像重构部44，则在图像数据库44中分别保存与第1数据收集期间DAQ1对应的第1图像数据IMAGE1以及与第2数据收集期间DAQ2对应的第2图像数据IMAGE2。
然后，图像处理部45以如下方式构成：通过在第1图像数据IMAGE1与第2图像数据IMAGE2之间进行差分处理，生成仅运动的自旋被选择性地描绘出的差分图像数据|IMAGE1-IMAGE2|。即，在从相干控制块前的数据所得到的第1图像数据IMAGE1中，所关注的自旋未被标示，但在从相干控制块后的数据得到的第2图像数据IMAGE2中，通过逆转脉冲使关注的自旋得以标示。另一方面，仅受到激励脉冲施加时的分层选择激励的自旋遍及相干控制块前后严格地维持稳定状态。从而，在第1图像数据IMAGE1与第2图像数据IMAGE2间进行差分处理时，来自处于稳定状态的自旋的数据被消除，仅来自已被标示的自旋的数据作为差分图像数据|IMAGE1-IMAGE2|存留下来。
此外，需要足够的激励次数以便使自旋在第1数据收集期间DAQ1成为稳定状态。
另外，从相干控制块前后的收集数据分别得到的图像数据间的差分处理并不仅仅在图9所示的摄影条件，而且在图6、图8、图10所示的摄影条件的情况下也同样能够进行。例如，通过在图10所示的径向收集中设定第1数据收集期间DAQ1和第2数据收集期间DAQ2，并对图像数据进行差分，能够选择性地获得运动的自旋的图像数据。
接着，就磁共振成像装置20的动作以及作用进行说明。
图14是表示通过图4所示的磁共振成像装置20进行采用了SSFP时序的摄像时的过程的一例的流程图，其中，该SSFP时序伴有用于脂肪抑制、标示、逆转等所希望的目的的相干控制脉冲的施加，图中在S上附加了数字的标记表示流程图的各步骤。
首先在步骤S1中，摄影条件设定部40使摄影条件的设定用画面信息显示在显示装置34上。用户阅览摄影条件的设定用画面，并从将SSFP时序的选择指示以及随附的倾斜磁场脉冲的施加方法等条件作为摄影条件的指示信息从输入装置33提供给摄影条件设定部40。于是，摄影条件设定部40设定SSFP时序作为摄影条件。
接着，在步骤S2中，将相干控制块中的摄影条件的指示信息作为摄影条件的指示信息从输入装置33提供给摄影条件设定部40，并作为相干控制块中的摄影条件进行设定。即，相干控制块中的RF相干控制脉冲的波形、激励角度以及激励相位根据相干控制脉冲的施加目的而决定。另外，相干控制块中的倾斜磁场脉冲的施加方法也根据摄影目的而决定。
接着，在步骤S3中，按照在摄影条件设定部40中所设定的摄影条件来进行数据收集。
即，在床台37上放置被检体P，并在由静磁场电源26励磁的静磁场用磁铁21(超导磁铁)的摄像区域形成静磁场。另外，从匀磁线圈电源28对匀磁线圈22供给电流，以使在摄像区域上形成的静磁场均匀化。
然后，若将数据收集指示从输入装置33提供给时序控制器控制部41，则时序控制器控制部41从摄影条件设定部40取得设置了相干控制块的SSFP时序，并提供给时序控制器31。时序控制器31通过按照从时序控制器控制部41接收到的SSFP时序驱动倾斜磁场电源27、发送器29以及接收器30，而使倾斜磁场形成在被检体P所放置的摄像区域上，并且从RF线圈24产生RF信号。
为此，通过被检体P内部的核磁共振而产生的NMR信号由RF线圈24接收并提供给接收器30。接收器30从RF线圈24接收NMR信号，并生成原始数据。接收器30将已生成的原始数据提供给时序控制器31。时序控制器31将原始数据提供给时序控制器控制部41，时序控制器控制部41将原始数据作为k空间数据配置给在k空间数据库42上形成的k空间。
在这里，由于在SSFP时序上设置用于施加相干控制脉冲的相干控制块，所以相干控制块后所收集的k空间数据之中、来自经过激励的所关注的自旋的k空间数据受到相干控制脉冲的作用。另一方面，为了保持不关注的自旋的相位而进行调整，以使相干控制块中的0次转矩量为零，所以遍及相干控制块前后的不关注的自旋的稳定状态被严格地维持。
接着，在步骤S4中，图像重构部44从k空间数据库42取入k空间数据并进行图像重构处理，由此生成图像数据。已生成的图像数据被写入图像数据库44中进行保存。
在步骤S5中，图像处理部45从图像数据库44读入图像数据，并进行必要的图像处理，由此生成显示用的图像数据。例如，图像处理部45在分别从SSFP时序上设置的相干控制块前后所收集的数据得到的图像数据间进行差分处理，由此生成运动的自旋被选择性地描绘的图像数据。
在步骤S6中，图像处理部45将通过图像处理生成的图像数据提供给显示装置34。由此，在显示装置34上显示通过相干控制块中的相干控制脉冲使包含所关注的自旋的部分的图像对比度发生了变化的图像。
也就是说，如以上那样的磁共振成像装置20能够在作为摄影条件之一的SSFP时序上附加相干的自旋。为此，通过磁共振成像装置20，能够维持SSFP时序中的自旋的相位连续性，同时实现利用相干控制脉冲产生的图像对比度的变化。
进而还能够通过进行设定，以使相干控制块中的分层倾斜磁场脉冲的施加方法与施加激励用的激励脉冲时的分层倾斜磁场脉冲的施加方法不同，而有选择性地标示由相干控制块中的分层倾斜磁场脉冲以及施加激励脉冲时的分层倾斜磁场脉冲两者所激励的自旋。即使在这种情况下，也能够严格地维持仅用施加激励脉冲时的分层倾斜磁场脉冲激励的自旋的稳定状态。
另外，还能够通过在SSFP时序的径向收集时设置相干控制块而选择性地标示运动的自旋，描绘出自旋的移动。

Claims (25)

1.一种磁共振成像装置，其特征在于具有：
数据收集单元，按照在以一定间隔反复进行多次高频激励的稳态自由旋进脉冲时序上，附加了以相邻的高频激励间的中心时刻为中心、且0次转矩量为零的相干控制脉冲的时序来收集数据；以及
图像数据生成单元，从上述数据生成图像数据。
2.按照权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于如下构成：
上述数据收集单元附加上述相干控制脉冲的倾斜磁场脉冲来收集上述数据，以使得在上述相干控制脉冲被施加时，与由上述多次高频激励时被分别施加的各倾斜磁场脉冲激励的分层相同的分层得以激励。
3.按照权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于如下构成：
上述数据收集单元附加上述相干控制脉冲的倾斜磁场脉冲来收集上述数据，以使得在上述相干控制脉冲被施加时，与由上述多次高频激励时被分别施加的各倾斜磁场脉冲激励的分层不同的分层得以激励。
4.按照权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于如下构成：
上述数据收集单元将上述相干控制脉冲的施加相位设为与上述相干控制脉冲施加前被施加的高频激励脉冲的相位相同来收集上述数据。
5.按照权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于如下构成：
上述数据收集单元附加上述相干控制脉冲作为脂肪抑制脉冲来收集上述数据。
6.按照权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于如下构成：
上述数据收集单元附加上述相干控制脉冲作为标示用的脉冲来收集上述数据。
7.按照权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于如下构成：
上述数据收集单元附加上述相干控制脉冲作为反转恢复脉冲或者饱和恢复脉冲来收集上述数据。
8.按照权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于如下构成：
上述数据收集单元按照径向收集用的上述稳态自由旋进脉冲时序来收集上述数据。
9.按照权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于如下构成：
上述图像数据生成单元分别从上述相干控制脉冲的施加前收集的第1数据生成第1图像数据，从上述相干控制脉冲施加后收集的第2数据生成第2图像数据，并在上述第1图像数据以及上述第2图像数据之间进行差分处理。
10.按照权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于构成为：
上述数据收集单元附加多组相干控制脉冲来收集上述数据。
11.按照权利要求10所述的磁共振成像装置，其特征在于构成为：
上述数据收集单元按照将第1脂肪抑制脉冲以及第2脂肪抑制脉冲作为上述多组相干控制脉冲进行附加，并为了在所希望的成像用的激励脉冲的施加时刻获得脂肪抑制效果而决定了上述第1脂肪抑制脉冲与上述第2脂肪抑制脉冲的施加时刻间的第1时间以及上述第2脂肪抑制脉冲与上述所希望的成像用的激励脉冲的施加时刻间的第2时间的时序来收集上述数据。
12.按照权利要求10所述的磁共振成像装置，其特征在于构成为：
上述数据收集单元将由从被检体取得的同步用信号的基准波分别于一定迟延时间经过后被施加在摄影区域上的标示用的脉冲即区域非选择逆转脉冲、以及被施加在与摄影断面独立地设定的区域上的标示用的脉冲即区域选择逆转脉冲作为上述多组相干控制脉冲进行附加来收集上述数据。
13.按照权利要求10所述的磁共振成像装置，其特征在于构成为：
上述数据收集单元按照将脂肪抑制脉冲以及标示用的脉冲作为上述多组相干控制脉冲进行附加，并为了在所希望的成像用的激励脉冲的施加时刻获得脂肪抑制效果而决定了上述脂肪抑制脉冲和上述所希望的成像用的激励脉冲的施加时刻间的时间的时序来收集上述数据。
14.一种磁共振成像方法，其特征在于具有：
按照在以一定间隔反复进行多次高频激励的稳态自由旋进脉冲时序上，附加了以相邻的高频激励间的中心时刻为中心、且0次转矩量为零的相干控制脉冲的时序来收集数据的步骤；以及
从上述数据生成图像数据的步骤。
15.按照权利要求14所述的磁共振成像方法，其特征在于：
附加上述相干控制脉冲的倾斜磁场脉冲来收集上述数据，以使得在上述相干控制脉冲被施加时，与由上述多次高频激励时被分别施加的各倾斜磁场脉冲激励的分层相同的分层得以激励。
16.按照权利要求14所述的磁共振成像方法，其特征在于：
附加上述相干控制脉冲的倾斜磁场脉冲来收集上述数据，以使得在上述相干控制脉冲被施加时，与由上述多次高频激励时被分别施加的各倾斜磁场脉冲激励的分层不同的分层得以激励。
17.按照权利要求14所述的磁共振成像方法，其特征在于：
将上述相干控制脉冲的施加相位设为与上述相干控制脉冲施加前被施加的高频激励脉冲的相位相同来收集上述数据。
18.按照权利要求14所述的磁共振成像方法，其特征在于：
附加上述相干控制脉冲作为脂肪抑制脉冲来收集上述数据。
19.按照权利要求14所述的磁共振成像方法，其特征在于：
附加上述相干控制脉冲作为标示用的脉冲来收集上述数据。
20.按照权利要求14所述的磁共振成像方法，其特征在于：
附加上述相干控制脉冲作为反转恢复脉冲或者饱和恢复脉冲来收集上述数据。
21.按照权利要求14所述的磁共振成像方法，其特征在于：
按照径向收集用的上述稳态自由旋进脉冲时序来收集上述数据。
22.按照权利要求14所述的磁共振成像方法，其特征在于：
分别从上述相干控制脉冲的施加前所收集的第1数据生成第1图像数据，从上述相干控制脉冲施加后所收集的第2数据生成第2图像数据，并在上述第1图像数据以及上述第2图像数据之间进行差分处理。
23.按照权利要求14所述的磁共振成像方法，其特征在于如下构成：
附加多组相干控制脉冲来收集上述数据。
24.按照权利要求23所述的磁共振成像方法，其特征在于：
按照将第1脂肪抑制脉冲以及第2脂肪抑制脉冲作为上述多组相干控制脉冲进行附加，并为了在所希望的成像用的激励脉冲的施加时刻获得脂肪抑制效果而决定了上述第1脂肪抑制脉冲与上述第2脂肪抑制脉冲的施加时刻间的第1时间以及上述第2脂肪抑制脉冲与上述所希望的成像用的激励脉冲的施加时刻间的第2时间的时序来收集上述数据。
25.按照权利要求23所述的磁共振成像方法，其特征在于：
将由从被检体取得的同步用信号的基准波分别于一定迟延时间经过后被施加在摄影区域上的标示用的脉冲即区域非选择逆转脉冲、以及被施加在与摄影断面独立地设定的区域上的标示用的脉冲即区域选择逆转脉冲作为上述多组相干控制脉冲进行附加来收集上述数据。
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