JP2000116618A

JP2000116618A - 磁気共鳴撮影装置

Info

Publication number: JP2000116618A
Application number: JP10289403A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Itagaki; 博幸板垣; Keiji Tsukada; 啓二塚田; Tetsuhiko Takahashi; 哲彦高橋
Original assignee: Technology Research Association of Medical and Welfare Apparatus
Current assignee: Technology Research Association of Medical and Welfare Apparatus
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2000-04-25
Anticipated expiration: 2018-10-12
Also published as: JP3041692B2

Abstract

(57)【要約】【課題】周期的な動きを有し、かつ動きが速い生体部
分の断層像を撮影するのに好適な磁気共鳴撮影装置を提
供する。【解決手段】撮影対象の生体が置かれる空間に静磁場
を印加した状態で、第１乃至３軸からなる直交３軸の内
の第１軸方向の傾斜磁場パルスと時間軸上に離散配列さ
れた複数の高周波磁場サブパルスからなるバーストパル
スを印加した後、第２軸方向の傾斜磁場パルスを第１位
相エンコード傾斜磁場として印加し、その後第１軸方向
の傾斜磁場パルスをリードアウト傾斜磁場として強度勾
配を反転しながら繰返し印加し、該繰返し印加に合わせ
て第３軸方向の傾斜磁場パルスを第２位相エンコード傾
斜磁場として強度勾配を反転しながら、かつ該軸方向の
位相情報をずらしながら印加し、リードアウト傾斜磁場
の繰返し印加に合わせて共鳴信号を受信する撮影シーケ
ンスを、心臓の所望の心時相（ｈ１）に合わせて、バー
ストパルスの励起周波数を変化させながら繰返して実行
（Ｆ１〜Ｆ４）することにより、撮影対象の動きの挙動
を高速に撮影する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴撮影装置
（ＭＲＩ装置）に係り、特に心臓や血管等のように周期
的な動きを有し、かつ比較的動きが速い生体部分の断層
像を撮影するに好適な磁気共鳴撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴撮影装置は、基本的に、撮影対
象の生体が置かれる空間に均一な磁場を印加する静磁場
発生手段と、その空間に互いに直交するｘ，ｙ，ｚ軸方
向の強度勾配を有する傾斜磁場をそれぞれ印加する傾斜
磁場発生手段と、生体に高周波磁場を印加する高周波磁
場発生手段と、生体から発生する共鳴信号を検出する信
号検出手段と、検出された共鳴信号を演算して生体の断
層像を得る計算機と、前記各手段を駆動制御する制御手
段とを有して構成される。

【０００３】特に、磁気共鳴撮影装置を用いて心臓等の
動きの速い撮影対象を撮影するには、文献「D. Matthae
i et al. : Cardiac and Vascular Imaging with a MRS
napshot Technique、Radiology、 vol. 177、 num. 2、
pp527-532 (1990)」に記載されている高速撮影法が適
用されている。この高速撮影法は、エコープレーナーイ
メージング（ＥＰＩ）法と称される撮影法であり、ま
ず、断層面を特定するｚ軸方向のスライス傾斜磁場パル
スを印加しながら高周波磁場パルスを印加して生体の核
磁化を励起させる。次いで、励起により発生する共鳴信
号に位相情報を付加するために、例えばｙ軸方向の傾斜
磁場パルスを印加した後、ｘ軸方向のリードアウト傾斜
磁場パルスを印加して共鳴信号を計測する。この１回の
撮影シーケンスにより計測される共鳴信号は、ｋ空間と
称される周波数空間において、ｘ軸方向のリードアウト
傾斜磁場パルスの磁場印加量に対応したｋｘ軸方向の幅
を有し、ｙ軸方向の傾斜磁場パルスの磁場印加量に対応
したｋｙ軸方向の座標位置及び幅を有する一部の領域
（ブロック）に対応する。そこで、この撮影シーケンス
を、ｙ軸方向の傾斜磁場パルスの強度（磁場印加量）を
変化させながら繰返し実行して、１枚の断層像を得るに
必要な位相情報を有する共鳴信号を計測するようにして
いる。言い換えれば、周波数空間のｋｙ軸方向を複数の
ブロック（分割領域）に分割し、１拍動周期中に１ブロ
ック分のデータ点に相当する共鳴信号を取得するという
操作を、ブロックを変更しつつ分割数だけ繰り返す。こ
の高速撮影法の出現により、従来、１画像あたり数分を
要していた撮影時間が数１０秒に短縮された。

【０００４】ところで、心臓は０．７〜１秒周期で拍動
しており、その動きから疾患の有無を判断するために
は、心臓の変形挙動を把握しなければならない。したが
って、心臓の拍動周期を複数の区間に分割してなる心時
相ごとに、ＭＲＩ装置を用いて断層像を撮影する必要が
ある。そこで、例えば、ＥＰＩ法により心臓を撮影する
場合は、拍動周期を複数ｍの心時相ｈ１〜ｈｍに分割
し、複数の拍動周期にわたって特定の心時相（例えば、
ｈ１）にタイミングを合わせて前述の撮影シーケンスを
繰返し実行して、その特定心時相について１枚の断層像
を撮影している。また、必要に応じて、他の心時相につ
いても同様に撮影シーケンスを実行する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＥＰＩ法による高速撮影によっても、１画像当たりの撮
影時間が数秒〜数１０秒になり、被検者の拘束時間が長
くなるという問題がある。また、１回の撮影シーケンス
の実行によりスライス領域の全体を励起しているにもか
かわらず、一部の領域からの共鳴信号のみをリードアウ
トする撮影法であるから、得られた画像にゴーストが表
れるという問題、及び動きのある撮影対象の場合の信号
とノイズの比（ＳＮ比）が悪いという問題がある。

【０００６】一方、高速撮影法の他の方法として、振幅
変調ＲＦバーストを用いた撮影法が提案されているが
（越智他：第24回日本磁気共鳴医学会大会予稿集、Ｐ21
3、1996年）、心臓や血管等のように周期的な動きを有
し、かつ比較的動きが速い生体部分の断層像を撮影する
具体的な撮影法については、配慮されていない。

【０００７】本発明は、周期的な動きを有し、かつ動き
が速い生体部分の断層像を撮影するのに好適な磁気共鳴
撮影装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、次の手段に
より解決することができる。まず、本発明の高周波磁場
発生手段は、時間軸上に離散配列された複数の高周波磁
場サブパルスからなるバーストパルスを発生するととも
に、高周波磁場サブパルスの周波数を可変に形成する。
そして、本発明の制御手段は、撮影対象の生体が置かれ
る空間に静磁場を印加した状態で、第１乃至３軸からな
る直交３軸の内の第１軸方向の傾斜磁場パルスとバース
トパルスを印加した後、第２軸方向の傾斜磁場パルスを
第１位相エンコード傾斜磁場として印加し、その後第１
軸方向の傾斜磁場パルスをリードアウト傾斜磁場として
強度勾配を反転しながら繰返し印加し、該繰返し印加に
合わせて第３軸方向の傾斜磁場パルスを第２位相エンコ
ード傾斜磁場として強度勾配を反転しながら、かつ該軸
方向の位相情報をずらしながら印加し、リードアウト傾
斜磁場の繰返し印加に合わせて共鳴信号を受信する撮影
シーケンスを実行し、この撮影シーケンスを生体の周期
的な動きに合わせて高周波磁場サブパルスの周波数を変
化させながら繰返し実行することを特徴とする。

【０００９】すなわち、バーストパルスにより撮影対象
を励起すると、複数のストリップ状領域が一度に励起さ
れる。そのストリップ状領域は、高周波磁場サブパルス
の離散間隔ｕに相関する幅を有し、その周波数に応じて
位置がずれる関係にある。したがって、１回の撮影シー
ケンスを実行することにより、複数のストリップ状領域
とこれに垂直な面状領域とが重なる領域の２次元画像情
報が得られる。そして、高周波磁場サブパルスの周波数
をずらしながら撮影シーケンスを繰返し実行することに
より、位置がずれたストリップ状領域に対応する２次元
画像情報が得られる。このようにして得られた各ストリ
ップ状領域に係る２次元画像情報を合成することによ
り、１枚の断層像を得ることができる。また、各回の撮
影シーケンスにより励起するストリップ状領域は、位置
がずれていることから、磁化の緩和を待つたずに撮影シ
ーケンスを繰返し実行できる。これらのことから、バー
ストパルスを用いて高周波磁場の周波数を変えながら撮
影する多周波励起バースト法によれば、従来のＥＰＩな
どの高速撮影法に比べて更に高速に撮影を行うことがで
きる。

【００１０】特に、周期的な動きを有し、かつ動きの速
い心臓などの撮影対象を連続で撮影するのに好適であ
る。この場合、生体の周期的な動きに合わせて、つまり
変形挙動が同一の状態（動態）のときに合わせて、撮影
シーケンスを実行することにより、各ストリップ状領域
に係る２次元画像を同一の挙動時の画像に整合させるこ
とができる。

【００１１】周期的な動きを有する生体部分には、心
臓、血管、血流等があり、制御手段は心臓、血管、血流
の動きを検出する動態検出手段から出力される動態信号
を取り込み、その動態信号に同期させて撮影シーケンス
を実行することが望ましい。特に、動態信号の周期を複
数の区間に分割してなる時相を設定し、その時相に対応
させて撮影シーケンスを実行することにより、所望の挙
動時の生体部分の画像を撮影することができる。例え
ば、生体の心臓の拍動を検出する手段により検出された
拍動周期を表す信号を取り込み、その拍動周期を複数の
区間に分割してなる心時相を設定し、その心時相に対応
させて撮影シーケンスを実行する。

【００１２】上記の場合において、バーストパルスは、
時間軸上に離散配列された高周波磁場サブパルスをｓｉ
ｎｃ関数で振幅変調したものを用いることが好ましい。
この場合、ｓｉｎｃ関数の周期をＴ、高周波磁場サブパ
ルスの離散間隔をｕ、時相の数をｍとしたとき、Ｔ／ｕ
の値をｍに等しく設定し、同一の時相に対して高周波磁
場サブパルスの周波数を毎回１／ｍｕずらしながら撮影
シーケンスをｍ回繰返し実行して、１枚の断層像を得
る。

【００１３】また、時相の隣合う時相相互の高周波磁場
サブパルスの周波数を異ならせ、隣合う時相に対して連
続して撮影シーケンスを実行することにより、連続する
複数の時相を連続して、高速に撮影することができる。

【００１４】さらに、制御手段は、生体の動きを検出す
る動態検出手段により検出された動態周期を表す信号を
取り込み、該動態周期を複数の区間に分割してなる時相
を設定し、その時相に対応させて撮影シーケンスを周波
数をずらしながら複数回実行するとともに、その複数回
の実行を位相エンコード用の傾斜磁場パルスの磁場印加
量を周波数空間の位相エンコード方向の分割領域及び数
に合わせて変化させて行うことにより、高空間分解能の
画像を得ることができ、心疾患等の確定診断時などに有
効な画像を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１〜４を参照して、本発明の一
実施の形態の磁気共鳴撮影装置を説明する。図１は、心
臓の撮影を行う場合の一例の撮影手順を説明する図であ
る。図２は、本発明の特徴に係る撮影シーケンスの一例
を示す図である。図３は、ｓｉｎｃ関数により振幅変調
したバーストパルスの特徴を説明する図である。図４
は、本発明に係る磁気共鳴撮影装置（ＭＲＩ装置）の全
体構成図である。

【００１６】図４に示すように、本発明に係るＭＲＩ装
置は、静磁場を発生する静磁場発生コイル１０１、被験
者などの撮影対象１０２を載せるベッド１０３、高周波
磁場を発生させるとともに、撮影対象１０２から発生す
る共鳴信号（エコー信号）を検出する高周波磁場コイル
１０４、それぞれｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の傾斜磁場を
発生させる傾斜磁場発生コイル１０８，１０９，１１
０、計算機１１５等を備えて構成されている。計算機１
１５は、静磁場発生コイル１０１、傾斜磁場発生コイル
１０８、１０９、１１０、及び高周波磁場コイル１０４
等を、後述する撮影シーケンスに従って駆動制御して、
撮影対象１０２から発生されるエコー信号を計測し、そ
の計測されたエコー信号を処理して画像再構成を行う機
能等を備えている。再構成された画像等の必要な情報
は、ＣＲＴディスプレイ１１６に表示されるとともに、
必要に応じてメモリ１１７に記憶される。すなわち、計
算機１１５は、コイル駆動装置１０５、１０６、１０７
を介して、それぞれ傾斜磁場発生コイル１０８、１０
９、１１０に供給する電流を制御することにより、所望
の傾斜磁場パルスを撮影対象１０２に印加する。また、
計算機１１５は、所定の周波数の高周波を発生するシン
セサイザ１１１と、シンセサイザ１１１で発生されたた
高周波を波形整形及び電力増幅する変調装置１１２を介
して、高周波磁場コイル１０４に電流を供給することに
より、バーストパルスを含む所望の高周波磁場パルスを
撮影対象１０２に印加する。撮影対象１０２からのエコ
ー信号は、高周波磁場コイル１０４により受信され、増
幅器１１３で増幅された後、検波装置１１４で検波され
て計算機１１５に入力され、メモリ１１７に保存され
る。メモリ１１７には、処理途中のデータや最終結果も
格納される。

【００１７】次に、本発明に係る撮影シーケンスの基本
について、図２を用いて説明する。同図に示す撮影シー
ケンスは、多周波励起振幅変調バースト法と称されるも
のであり、公知の撮影シーケンスである。図において、
上から順に、高周波磁場ＲＦ、励起用とリードアウト用
の傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用の傾斜磁場Ｇｙ、ス
ライス用（位相エンコード用とも称する）の傾斜磁場Ｇ
ｓ、エコー信号Ｓｉｇｎａｌのタイムチャートを示して
おり、縦軸はそれぞれの強度を表している。

【００１８】まず、撮影開始の指令に合わせて、複数の
高周波磁場サブパルス１０を時間軸上に離散配置してな
るバーストパルス１１−１と、励起用の傾斜磁場パルス
１２とを印加して、撮影対象の磁化を励起する。次い
で、高周波磁場パルス（１８０°パルス）１３とスライ
ス用の傾斜磁場パルス１４を印加して、所望のスライス
面を選択して、そのスライス面に属する領域の磁化のみ
を反転させる。そして、反転により磁化が収束するタイ
ミングを基準にして、磁化の収束が繰り返されるタイミ
ングごとに、所定パルス幅のリードアウト用の傾斜磁場
パルス１５を強度勾配を反転させながら繰返し印加す
る。これに合わせて、同様に、位相エンコード用の傾斜
磁場パルス１６を強度勾配を反転させながら繰返し印加
する。これにより、撮影対象から高周波磁場サブパルス
１０に対応した数のエコー信号を有するエコー信号群１
７が、リードアウト用の傾斜磁場パルス１５を印加する
たびに計測される。

【００１９】ここで、バーストパルスにより励起した場
合の特徴について、図３を用いて説明する。図３（ａ）
に示すように、時間間隔ｕ（秒）で離散した複数の高周
波磁場サブパルス１０を、周期Ｔを有するｓｉｎｃ関数
２１で振幅変調してなる時間軸上のバーストパルス１１
は、フーリエ変換すると、同図に示すように、周波数軸
上では特定の幅を持った方形周期波２２になる。この方
形周期波２２の周期は１／ｕ（Ｈｚ）、幅は１／Ｔ（Ｈ
ｚ）になる。ＭＲＩ装置では、傾斜磁場により計測され
る周波数帯域が実空間上の座標に割り振られるため、周
波数軸上での波形は、そのまま実空間上の原子核の励起
プロファイル、すなわち横磁化の絶対値を表す。また、
言い換えれば、励起される領域は方形周期波２２に対応
する複数のストリップ状領域になる。例えば、Ｔ＝２ｕ
に設定したバーストパルス１１の場合は、同図（ａ）に
示すように、励起されているストリップ状領域と励起さ
れていないストリップ状領域が、同じ体積で交互に現わ
れることになる。したがって、同図（ｂ）に示すよう
に、バーストパルス１１の周波数（高周波磁場サブパル
ス１０の搬送波周波数）を１／２ｕだけずらしたバース
トパルス１１’をフーリエ変換すると、励起されている
ストリップ状領域と励起されていないストリップ状領域
が丁度入れ替わることになる。つまり、Ｔ／ｕの値をｍ
（整数）に等しく設定し、周波数を１／ｍｕずらして、
ｍ回繰返し励起すれば、撮影対象の撮影対象断面内の全
ての原子核を励起して撮影することができる。

【００２０】言い換えれば、まず、所定の周波数のバー
ストパルスを印加して、撮影するスライス面の一部の核
磁化を励起してエコー信号群を取得する。そして、励起
周波数をずらして同様の操作を繰返し行い、スライス面
内に非計測領域が生じないようにする。また、励起周波
数以外の撮影条件（磁場印加量等）は同一である。

【００２１】ここで、図１を用いて、撮影対象が周期的
な動きを有する生体の部分を撮影する本発明の特徴に係
る手順を説明する。同図は、心臓を撮影する場合を例に
示したものである。心臓の動きは、同図（ａ）に示す心
電波形のように、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｔ波と称される変動を伴
って、周期的に変化する挙動となっている。このような
挙動を有する心臓の動きを撮影して診断に利用する場
合、例えば、Ｒ波の周期を基準に複数の区間に分割して
なる心時相を設定し、その心時相ごとの画像が要求され
る。図１では、（ｂ）に示すように、撮影を行う心時相
をＲ波直後の心時相ｈ１に限定し、ｍ＝４の４周波励起
振幅変調バースト法を用いた場合の例である。つまり、
Ｒ波を時間の基準としてＴｄ時間後に、同図（ｃ）に示
すタイミングで、図２の撮影シーケンスを実行してＭＲ
Ｉデータ（エコー信号群）を取得する。このとき、第１
回目の撮影シーケンスＦ１は、第１励起周波数を有する
バーストパルス１１−１を用いてエコー信号群を計測
し、これに基づいて画像再構成を行う。これにより、図
示の第１励起周波数による画像が作成される。これによ
り得られる画像は、図示のように、ストリップ状に励起
された領域に対応する縞状の画像になる。次いで、次の
Ｒ波からＴｄ時間後の同一の心時相ｈ１に、第２励起周
波数を有するバーストパルス１１−２を用いて、第２回
目の撮影シーケンスＦ２を実行する。これにより、第２
励起周波数による画像が得られる。同様の操作を、第３
及び第４励起周波数にずらして繰り返し撮影シーケンス
Ｆ３，Ｆ４を実行して、各励起周波数に対応する画像を
得る。そして、第１〜第４励起周波数の画像を合成して
１枚の断層画像を作成する。

【００２２】このようにして、本実施の形態によれば、
周期的な動きを有し、かつ動きが速い生体部分の断層像
を撮影することができる。特に、バーストパルス１１−
１、１１−２、……により複数のストリップ状領域を一
度に励起し、その複数のストリップ状領域とこれに垂直
なスライス面状の領域とが重なる領域の２次元画像情報
を一度の励起により得られる。周波数をずらしながら撮
影シーケンスを繰返し実行することにより、位置がずれ
たストリップ状領域に対応する２次元画像情報が得られ
るから、少ない回数の撮影シーケンスを実行することに
より、短時間で所望の画像を撮影することができる。ま
た、各回の撮影シーケンスにより励起するストリップ状
領域は、実空間上の位置がずれていることから、磁化の
緩和を待つたずに撮影シーケンスを繰返し実行できるの
で、この点からも撮影時間を短縮できる。これらのこと
から、バーストパルスを用いて高周波磁場の周波数を変
えながら撮影する多周波励起振幅変調バースト法によれ
ば、従来のＥＰＩなどの高速撮影法に比べて、更に高速
に撮影を行うことができる。

【００２３】特に、本発明は、連続する複数の心時相の
対応する心臓の挙動を連続的に撮影する場合に一層の長
所が生ずる。このことを図５を用いて説明する。図５
は、連続する複数の心時相について連続的に撮影シーケ
ンスを実行する場合の手順を示す図であり、１つのバー
ストパルスに対応する撮影シーケンスの実行タイミング
と、励起周波数と、複数の心時相との対応関係を示す。
図示のように、拍動周期（Ｒ−Ｒ）からＴｄ時間を除く
間隔を４つの心時相ｈ１〜ｈ４に分割し、それぞれの心
時相における心臓の断層像を撮影する例である。

【００２４】まず、繰り返し１回目は全ての心時相ｈ１
〜ｈ４に対して第１励起周波数のバーストパルスを用い
て撮影シーケンスＦ１を実行する。同様に、繰り返し２
〜４回目は、全ての心時相ｈ１〜ｈ４に対して第２〜４
励起周波数のバーストパルスを用いて撮影シーケンスＦ
２〜Ｆ４を実行する。これにより、多周波励起振幅変調
バースト法を適用して、連続する複数の心時相について
連続的に撮影シーケンスを実行することができる。

【００２５】ところで、図５の１つの拍動周期について
みると、同一の励起周波数の高周波磁場パルスを印加し
て撮影シーケンスを連続的に実行することになる。この
ような場合は、前述したように、横磁化緩和特性との関
係から、エコー信号のＳＮ比が相対的に低くなってしま
う。すなわち、高周波磁場印加により励起状態になった
核磁化は、数１００ｍｓから数秒の時間を経て、初期状
態に回復する。同一の励起周波数を連続的に印加する
と、核磁化が十分に緩和していないため、発生するエコ
ー信号量が小さくなる。

【００２６】そこで、図５の例のＳＮ比低下を解決する
ため、図６に、撮影シーケンスの実行タイミングと、励
起周波数と、心時相との対応関係の他の実施の形態を示
す。図示のように、繰り返し１回目においては、第１心
時相ｈ１は第１励起周波数、第２心時相ｈ２は第２励起
周波数、第３心時相ｈ３は第３励起周波数、第４心時相
ｈ４は第４励起周波数を用いることにより、励起周波数
を異ならせる。続く繰り返し２回目においては、第１心
時相ｈ１は第２励起周波数、第２心時相ｈ２は第３励起
周波数、第３心時相ｈ３は第４励起周波数、第４心時相
ｈ４は第１励起周波数を用いることにより、励起周波数
を１つづつずらす。同様に、繰り返し３回目及び４回目
においては、それぞれ第３、第４励起周波数を第１心時
相ｈ１の励起周波数としている。このような撮影手順を
用いることにより、例えば、第１励起周波数に注目する
と、励起時間の間隔を図５の場合よりも長くすることが
できる。これにより、全体の撮影時間を延長することな
く、ＳＮ比に優れた画像を作成することができる。

【００２７】なお、図６の撮影手順によると、撮影シー
ケンスの繰り返しと励起周波数との対応を変更している
から、次の同一心時相の撮影時における核磁化の回復に
ばらつきが生じる問題がある。この問題は、次に述べる
補正法を用いることにより解決できる。すなわち、図７
に示すように、例えば、第１励起周波数の核磁化回復の
ばらつきを補正する場合は、第１励起周波数のバースト
パルスを印加して取得した各エコー信号群に関して、周
波数空間原点におけるエコー信号の強度が同一になるよ
うに、それぞれ補正計数を求める。例えば、１回目のエ
コー信号強度Ｓ１を基準（＝１）に、比Ｓ１／Ｓ２及び
Ｓ１／Ｓ３を補正係数とする。そして、それぞれ計測し
たエコー信号群に対し、対応する補正計数を乗じること
により、励起時間間隔の違いに起因するエコー信号強度
のばらつきを低減することができる。

【００２８】上述した各実施の形態の多周波励起振幅変
調バースト法による撮影シーケンスでは、従来のＥＰＩ
法のような周波数空間を分割してエコー信号を計測する
ようにはしていない。しかし、本発明は、ＥＰＩ法と同
様に、周波数空間を分割して分割領域ごとに撮影シーケ
ンスを繰返し実行するようにすることができる。これに
よれば、特に、心疾患の確定診断時など、高空間分解能
の画像が必要な場合などに有効である。この撮影手順
を、図８を用いて説明する。まず、１つの画像に対応す
るエコー信号が配列される周波数空間（ｋｘ、ｋｙ）
を、図８（ｂ）に示すように、ｋｙ軸に沿って４つの領
域に分割するものとする。また、図８（ａ）は、心時相
と励起周波数及び繰り返し回数との対応、図８（ｂ）
は、多周波励起振幅変調バーストの撮影シーケンスと周
波数空間との対応を示す。そして、それぞれの心時相に
対して、バーストパルスの励起周波数を変更しながら撮
影シーケンスを繰返し実行するとともに、周波数空間の
分割領域の数に応じてそれらの撮影シーケンスを繰返し
実行する。例えば、心時相ｈ１について、励起周波数を
第１励起周波数に設定して、各分割領域の撮影シーケン
スを順次実行する。

【００２９】すなわち、図８（ｂ）に示した撮影シーケ
ンスのように、周波数空間の分割領域ｂ１〜ｂ４に対し
て繰り返し撮影シーケンスを実行するたびに、ｙ軸方向
の位相エンコード用の傾斜磁場パルス１６の強度を変え
る。これにより、周波数空間のｋｘ軸方向の走査開始位
置をシフトすることができる。その結果、位相エンコー
ド用の傾斜磁場パルス１６の強度を調整して、周波数空
間上のデータを重複なく取得することが可能になる。こ
のようにして、心時相ｈ１、励起周波数を第１励起周波
数とする周波数空間のデータ取得が完了する。実際に、
心時相ｈ１の最終的な再構成画像を得るためには、図８
に示す操作を第１〜第４励起周波数毎に行う。これに関
しては、図１で既に説明した通りである。また、各心時
相の画像作成に関しては、図６で説明したのと同様であ
る。

【００３０】上述した実施の形態では、ｓｉｎｃ関数に
より振幅変調したバーストパルスを用い、撮影シーケン
スを繰り返すごとに励起周波数をずらして行う多周波励
起振幅変調バースト法を用いて、心臓の撮影を行う方法
を例に説明したが、本発明はこれに限られるものではな
い。例えば、振幅変調関数はｓｉｎｃに限られない。ま
た、励起周波数を変更して複数回に分けてエコー信号を
取得する種々のバースト法に対しても、同様に適用する
ことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
周期的な動きを有し、かつ動きが速い生体部分の断層像
を撮影するのに好適な磁気共鳴撮影装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】心臓の撮影を行う場合の一実施の形態の撮影手
順を説明する図である。

【図２】本発明の特徴に係るバーストパルスを用いた撮
影シーケンスの一例を示す図である。

【図３】ｓｉｎｃ関数により振幅変調したバーストパル
スの特徴を説明する図である。

【図４】本発明に係る磁気共鳴撮影装置の全体構成図で
ある。

【図５】連続する複数の心時相について連続的に撮影シ
ーケンスを実行する場合の本発明の他の実施の形態の撮
影手順を示す図である。

【図６】撮影シーケンスの実行タイミングと励起周波数
と心時相との対応関係の他の実施の形態の撮影手順を示
す図である。

【図７】同一心時相を繰返し撮影する際の核磁化の回復
にばらつきによるエコー信号の強度を補正する方法の一
例を説明する図である。

【図８】本発明に係る多周波励起振幅変調バースト法を
適用して、周波数空間を分割して分割領域ごとに撮影シ
ーケンスを繰返し実行する実施の形態を説明する図であ
る。

【符号の説明】

ｈ１〜ｈ４心時相Ｆ１〜Ｆ４撮影シーケンス１０高周波磁場サブパルス１１−１、１１−２バーストパルス１２励起用の傾斜磁場パルス１３反転パルス１４スライス用の傾斜磁場パルス１５リードアウト用の傾斜磁場パルス１６位相エンコード用の傾斜磁場パルス１７エコー信号群１０１静磁場発生コイル１０４高周波磁場コイル１０５ｘ方向傾斜磁場用電源１０６ｙ方向傾斜磁場用電１０７ｚ方向傾斜磁場用電源１０８ｘ方向傾斜磁場コイル１０９ｙ方向傾斜磁場コイル１１０ｚ方向傾斜磁場コイル１１１シンセサイザ１１２変調装置１１５計算機１１６ディスプレイ１１７メモリ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年９月１３日（１９９９．９．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、次の手段に
より解決することができる。まず、本発明の高周波磁場
発生手段は、時間軸上に間隔ｕで離散配列された複数の
高周波磁場サブパルスからなり周期Ｔのsinc関数で振幅
変調され、異なる励起周波数のバーストパルスを発生す
るものとする。そして、本発明の制御手段は、前記生体
の心臓の拍動を検出する手段により検出された拍動周期
を表す信号を取り込み、前記拍動周期を整数ｍ＝Ｔ／ｕ
に等しい複数の区間に分割してなる時相を設定する。ま
た、本発明の制御手段は、撮影対象の生体が置かれる空
間に静磁場を印加した状態で、第１乃至３軸からなる直
交３軸の内の第１軸方向の傾斜磁場パルスとバーストパ
ルスを印加した後、１８０°高周波磁場パルスと第２軸
方向の傾斜磁場パルスを印加し、その後前記第１軸方向
の傾斜磁場パルスをリードアウト傾斜磁場として強度勾
配を反転しながら繰返し印加し、該繰返し印加に合わせ
て第３軸方向の傾斜磁場パルスを位相エンコード傾斜磁
場として強度勾配を反転しながら、かつ該軸方向の位相
情報をずらしながら印加し、リードアウト傾斜磁場の繰
返し印加に合わせて共鳴信号を受信する撮影シーケンス
を実行する。特に、この撮影シーケンスを、拍動周期の
各時相に対応させて整数ｍに等しい複数の拍動周期につ
いて実行し、時相の隣合う時相相互で印加するバースト
パルスの励起周期を異ならせ、隣合う時相に対して撮影
シーケンスを連続して実行し、拍動周期での撮影シーケ
ンスの繰返しで印加されるバーストパルスの励起周波数
と時相との対応関係を、拍動周期毎に異ならせ、拍動周
期に於ける同一の時相に対する撮影シーケンスで印加さ
れるバーストパルスの周波数を１／ｍｕずらすことを特
徴とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】すなわち、バーストパルスにより撮影対象
を励起すると、複数のストリップ状領域が一度に励起さ
れる。そのストリップ状領域は、高周波磁場サブパルス
の離散間隔ｕに相関する幅を有し、その周波数に応じて
位置がずれる関係にある。したがって、１回の撮影シー
ケンスを実行することにより、複数のストリップ状領域
とこれに垂直な面状領域とが重なる領域の２次元画像情
報が得られる。そして、高周波磁場サブパルスの周波数
をずらしながら撮影シーケンスを繰返し実行することに
より、位置がずれたストリップ状領域に対応する２次元
画像情報が得られる。このようにして得られた各ストリ
ップ状領域に係る２次元画像情報を合成することによ
り、１枚の断層像を得ることができる。また、各回の撮
影シーケンスにより励起するストリップ状領域は、位置
がずれていることから、磁化の緩和を待たずに撮影シー
ケンスを繰返し実行できる。これらのことから、バース
トパルスを用いて高周波磁場の周波数を変えながら撮影
する多周波励起バースト法によれば、従来のＥＰＩなど
の高速撮影法に比べて更に高速に撮影を行うことができ
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】特に、周期的な動きを有し、かつ動きの速
い心臓などの撮影対象を連続で撮影するのに好適であ
る。すなわち、生体の周期的な動きに合わせて、つまり
変形挙動が同一の状態（動態）のときに合わせて、撮影
シーケンスを実行していることから、各ストリップ状領
域に係る２次元画像を同一の挙動時の画像に整合させる
ことができる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】周期的な動きを有する生体部分には、心
臓、血管、血流等があり、制御手段は心臓、血管、血流
の動きを検出する動態検出手段から出力される動態信号
を取り込み、その動態信号に同期させて撮影シーケンス
を実行するようにする。特に、動態信号の周期を複数の
区間に分割してなる時相を設定し、その時相に対応させ
て撮影シーケンスを実行しているから、所望の挙動時の
生体部分の画像を撮影することができる。つまり、生体
の心臓の拍動を検出する手段により検出された拍動周期
を表す信号を取り込み、その拍動周期を複数の区間に分
割してなる心時相を設定し、その心時相に対応させて撮
影シーケンスを実行する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】上記の場合において、バーストパルスは、
時間軸上に離散配列された高周波磁場サブパルスをｓｉ
ｎｃ関数で振幅変調したものを用いる。この場合、ｓｉ
ｎｃ関数の周期をＴ、高周波磁場サブパルスの離散間隔
をｕ、時相の数をｍとしたとき、Ｔ／ｕの値をｍに等し
く設定し、同一の時相に対して高周波磁場サブパルスの
周波数を毎回１／ｍｕずらしながら撮影シーケンスをｍ
回繰返し実行して、１枚の断層像を得る。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】さらに、制御手段は、生体の心臓の拍動を
検出する手段により検出された拍動周期を表す信号を取
り込み、該拍動周期を複数の区間に分割してなる時相を
設定し、その時相に対応させて撮影シーケンスを周波数
をずらしながら複数回実行するとともに、その複数回の
実行を位相エンコード用の傾斜磁場パルスの磁場印加量
を周波数空間の位相エンコード方向の分割領域及び数に
合わせて変化させて行うことから、高空間分解能の画像
を得ることができ、心疾患等の確定診断時などに有効な
画像を得ることができる。この場合において、各励起周
波数のバーストパルスの印加により取得した各エコー信
号に関して、周波数空間の原点におけるエコー信号の強
度が同一となるようにそれぞれ補正係数を求めることが
好ましい。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１１月１７日（１９９９．１１．
１７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、次の手段に
より解決することができる。まず、本発明の高周波磁場
発生手段は、時間軸上に間隔ｕで離散配列された複数の
高周波磁場サブパルスからなり周期Ｔのsinc関数で振幅
変調され、異なる励起周波数のバーストパルスを発生す
るものとする。そして、本発明の制御手段は、前記生体
の心臓の拍動を検出する手段により検出された拍動周期
を表す信号を取り込み、前記拍動周期を整数ｍ＝Ｔ／ｕ
に等しい複数の区間に分割してなる時相を設定する。ま
た、本発明の制御手段は、撮影対象の生体が置かれる空
間に静磁場を印加した状態で、第１乃至３軸からなる直
交３軸の内の第１軸方向の傾斜磁場パルスとバーストパ
ルスを印加した後、１８０°高周波磁場パルスと第２軸
方向の傾斜磁場パルスを印加し、その後前記第１軸方向
の傾斜磁場パルスをリードアウト傾斜磁場として強度勾
配を反転しながら繰返し印加し、該繰返し印加に合わせ
て第３軸方向の傾斜磁場パルスを位相エンコード傾斜磁
場として強度勾配を反転しながら、かつ該軸方向の位相
情報をずらしながら印加し、リードアウト傾斜磁場の繰
返し印加に合わせて共鳴信号を受信する撮影シーケンス
を実行する。特に、この撮影シーケンスを、拍動周期の
各時相に対応させて整数ｍに等しい複数の拍動周期につ
いて実行し、時相の隣合う時相相互で印加するバースト
パルスの励起周波数を異ならせ、隣合う時相に対して撮
影シーケンスを連続して実行し、拍動周期での撮影シー
ケンスの繰返しで印加されるバーストパルスの励起周波
数と時相との対応関係を、拍動周期毎に異ならせ、拍動
周期に於ける同一の時相に対する撮影シーケンスで印加
されるバーストパルスの周波数を１／ｍｕずらすことを
特徴とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋哲彦東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内Ｆターム(参考） 4C096 AA01 AB03 AB25 AD06 AD10 AD27 BA13 BB03 CC26 CC31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影対象の生体が置かれる空間に均一な
磁場を印加する静磁場発生手段と、前記空間に互いに直
交する第１乃至第３軸方向に強度勾配を有する傾斜磁場
をそれぞれ印加する傾斜磁場発生手段と、前記生体に高
周波磁場を印加する高周波磁場発生手段と、前記生体か
ら発生する共鳴信号を検出する信号検出手段と、検出さ
れた前記共鳴信号を演算して前記生体の断層像を生成す
る計算機と、前記各手段の駆動を制御する制御手段とを
有してなる磁気共鳴撮影装置において、前記高周波磁場発生手段は、時間軸上に離散配列された
複数の高周波磁場サブパルスからなるバーストパルスを
発生するとともに、高周波磁場サブパルスの周波数を可
変に形成され、前記制御手段は、前記空間に前記静磁場を印加した状態
で、第１軸方向の傾斜磁場パルスと前記バーストパルス
を印加した後、第２軸方向の傾斜磁場パルスを第１位相
エンコード傾斜磁場として印加し、その後第１軸方向の
傾斜磁場パルスをリードアウト傾斜磁場として強度勾配
を反転しながら繰返し印加し、該繰返し印加に合わせて
第３軸方向の傾斜磁場パルスを第２位相エンコード傾斜
磁場として強度勾配を反転しながら、かつ該軸方向の位
相情報をずらしながら印加し、前記リードアウト傾斜磁
場の繰返し印加に合わせて前記共鳴信号を受信する撮影
シーケンスを実行し、該撮影シーケンスを前記生体の周
期的な動きに合わせて前記高周波磁場サブパルスの周波
数を変化させながら繰返し実行することを特徴とする磁
気共鳴撮影装置。
【請求項２】前記生体の周期的な動きは、心臓、血
管、血流のいずれか１つの動きであり、前記制御手段
は、心臓、血管、血流の動きを検出する動態検出手段か
ら出力される動態信号を取り込み、該動態信号に同期さ
せて前記撮影シーケンスを実行することを特徴とする請
求項１に記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記動態信号の周期を
複数の区間に分割してなる時相を設定し、該各時相に対
応させて前記撮影シーケンスを実行することを特徴とす
る請求項２に記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記生体の心臓の拍動
を検出する手段により検出された拍動周期を表す信号を
取り込み、該拍動周期を複数の区間に分割してなる時相
を設定し、該各時相に対応させて前記撮影シーケンスを
実行することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮
影装置。
【請求項５】前記バーストパルスを周期Ｔのｓｉｎｃ
関数で振幅変調し、前記高周波磁場サブパルスの離散間
隔をｕとし、前記時相の数をｍとしたとき、Ｔ／ｕの値
をｍに等しく設定し、同一の時相に対して前記高周波磁
場サブパルスの周波数を毎回１／ｍｕずらしながら前記
撮影シーケンスをｍ回繰返し実行して、１枚の断層像を
得ることを特徴とする請求項３又は４に記載の磁気共鳴
撮影装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記時相の隣合う時相
相互の前記高周波磁場サブパルスの周波数を異ならせ、
隣合う時相に対して連続して前記撮影シーケンスを実行
することを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載
の磁気共鳴撮影装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記生体の動きを検出
する動態検出手段により検出された動態周期を表す信号
を取り込み、該動態周期を複数の区間に分割しなる時相
を設定し、該各時相にに対応させて前記撮影シーケンス
を前記周波数をずらしながら複数回実行するとともに、
該複数回の実行を前記位相エンコード用の傾斜磁場パル
スの磁場印加量を周波数空間の位相エンコード方向の分
割領域及び数に合わせて変化させて行うことを特徴とす
る請求項１に記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項８】前記バーストパルスを周期Ｔのｓｉｎｃ
関数で振幅変調し、前記高周波磁場サブパルスの離散間
隔をｕとし、前記時相の数をｍとしたとき、Ｔ／ｕの値
をｍに等しく設定し、同一の時相に対して前記高周波磁
場サブパルスの周波数を毎回１／ｍｕずらしながら前記
撮影シーケンスをｍ回繰返し実行して、１枚の断層像を
得ることを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴撮影装
置。
【請求項９】前記制御手段は、前記時相の隣合う時相
相互の前記高周波磁場サブパルスの周波数を異ならせ、
隣合う時相に対して連続して前記撮影シーケンスを実行
することを特徴とする請求項７又は８に記載の磁気共鳴
撮影装置。