JP2000325325A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一度の撮像で、プロトン密度強調画像とＴ１
強調画像とＴ２強調画像とを高速に得る。 【解決手段】 シーケンサ２２の制御の下で、１ＴＲ内
で８個の信号を発生させるＦＳＥ法のパルスシーケンス
と、１ＴＲ内で１個の信号を発生させるＳＥ法のパルス
シーケンスとを順次行い、上記８個の信号の前半の４個
と後半の４個とがそれぞれ第１、第２のＫスペースに配
置されるような位相エンコードを施し、かつＳＥ法で得
る１個の信号には第３のＫスペースの中央領域に配置さ
れるような位相エンコードを施す。第３のＫスペースの
残余の領域には、ホストコンピュータ２１により、上記
８個の信号の前半の２番目、３番目、４番目の信号をコ
ピーして配置し、画像再構成装置３３が、これら第１、
第２、第３のＫスペースを２次元フーリエ変換してそれ
ぞれ画像を再構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＮＭＲ（核磁気
共鳴）現象を利用してイメージングを行うＭＲイメージ
ング装置に関し、とくに高速スピンエコー法とよばれる
撮像スキャン法により高速に画像を得るＭＲイメージン
グ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＭＲイメージング装置の撮像
スキャン法として高速スピンエコー法（以下、ＦＳＥ
（ Fast Spin Echo の略）法と称する）が知られている
（ " RARE Imaging : A Fast Imaging Method for Cli
nical MR ",Magnetic Resonancein Medicine, 3,pp823-
833, 1986 ）。このＦＳＥ法では、まず、９０°パルス
（章動パルス）を印加した後、複数個の１８０゜パルス
（リフォーカスパルス）を加えるとともに、これらのＲ
Ｆパルスの各々と同時にスライス選択用傾斜磁場パルス
を加える。そして、読み出し（および周波数エンコー
ド）用傾斜磁場パルスを加えて、複数個のスピンエコー
の信号を１８０゜パルスと１８０゜パルスとの間で各々
発生させる。これらの信号の発生直前に位相エンコード
用傾斜磁場パルスをそれぞれ加えて所定の一方向の位置
情報に関して位相エンコードを施す。その各々の位相エ
ンコード用傾斜磁場パルスの印加量を、それらの信号か
ら得たデータがＫスペース（生データ空間）上で位相方
向の異なる場所に配置されるものとなるような位相エン
コード量に対応させる。

【０００３】このＦＳＥ法によると、１ＴＲ（パルスシ
ーケンスの１繰り返し時間）でＫスペース上の異なる多
数のラインに配置すべきデータを得ることができるた
め、ＴＲ数を少なくできて高速撮像が可能となる。

【０００４】このＦＳＥ法において、２つの異なるコン
トラスト画像を得る場合には、ＴＲ内の一連のエコー信
号群を前半と後半に二分し、前半のエコー信号群から得
たデータを一方のＫスペースに、後半のエコー信号群か
ら得たデータを他方のＫスペースに、それぞれ配置し、
それぞれのＫスペースで別々の画像を構成する。たとえ
ば、１ＴＲにおいて８個の信号を得るものとして、その
前半の４個を一方のＫスペースに配置して第１コントラ
スト画像を得、後半の４個を他方のＫスペースに配置し
て第２コントラスト画像を得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにＦＳＥ法によって２つのコントラスト画像を得る
場合、２つの画像がプロトン密度強調画像およびＴ２強
調画像というように決まってしまい、これに限定されて
しまうという問題があった。すなわち、第１コントラス
ト画像については、ＴＲが長くエコー時間ＴＥが短いと
いう撮像条件となるので、プロトン密度強調画像が得ら
れ、他方、第２コントラスト画像については、ＴＲが長
くＴＥが長いという撮像条件となるので、Ｔ２強調画像
が得られる。ところが、ＭＲイメージング装置を用いて
行う臨床的な医学的診断においては、Ｔ１強調画像とＴ
２強調画像とが不可欠であり、とくに、Ｔ１強調画像が
得られない点で、非常に問題であった。

【０００６】この発明は、上記に鑑み、一度の撮像で、
プロトン密度強調画像とＴ１強調画像とＴ２強調画像と
を高速に得ることができるように改善した、ＭＲイメー
ジング装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
章動パルスおよびリフォーカスパルスを印加するＲＦ送
信手段と、スライス選択用傾斜磁場パルス、位相エンコ
ード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用傾斜磁場パルス
を印加する傾斜磁場パルス印加手段と、エコー信号を受
信し、位相検波した後サンプリングしてＡ／Ｄ変換して
データを得る受信手段と、上記ＲＦ送信手段、傾斜磁場
パルス印加手段および受信手段を制御して、１個の章動
パルスを印加した後多数個のリフォーカスパルスを順次
印加することによりそれぞれスピンエコーの信号を発生
させるＦＳＥ法によるＴＲの長い撮像シーケンスを行う
とともに、１個の章動パルスを印加してＴＥの短い少な
くとも１個の信号を発生させるＴＲの短い撮像シーケン
スを行い、前者の撮像シーケンスにおいて１ＴＲ内で得
た信号群を前半と後半に二分し、前半の信号群から得た
データが第１のＫスペースに、後半の信号群から得たデ
ータが第２のＫスペースに、それぞれ配置されるように
位相エンコード量を定め、後者の撮像シーケンスにおい
て得たデータが第３のＫスペースの位相方向の中心領域
に配置されるように位相エンコード量を定める制御手段
と、上記第１、第２のＫスペースに配置されたデータを
それぞれ用いて２つの画像を再構成するとともに、第３
のＫスペースにおいて後者の撮像シーケンスでは得られ
なかった位相方向の中心領域以外の領域のデータとして
第１のＫスペースのデータを用いた上でこの第３のＫス
ペースより画像を再構成する画像再構成手段とが備えら
れていることが特徴となっている。

【０００８】第１のＫスペースに配置されるデータは、
ＦＳＥ法による撮像シーケンスの１ＴＲ内の前半の信号
群から得たものであるから、ＴＲが長くかつＴＥが短い
という条件の下で得たものであり、そのため、この第１
のＫスペースから再構成される画像はプロトン密度強調
画像ということになる。他方、第２のＫスペースに配置
されるデータは、ＦＳＥ法による撮像シーケンスの１Ｔ
Ｒ内の後半の信号群から得たものであるから、ＴＲが長
くかつＴＥが長いという条件の下で得たものであり、そ
のため、この第２のＫスペースから再構成される画像は
Ｔ２強調画像となる。さらに、第３のＫスペースにおい
て、その位相方向の中央領域に配置されるデータはＴＲ
が短くかつＴＥが短い撮像シーケンスで得られたもので
あり、その他の領域に配置されるデータは第１のＫスペ
ースに配置されるものつまりＴＲが長くかつＴＥが短い
ＦＳＥ法による撮像シーケンスで得たものが共用される
が、画像のシーケンスは低周波成分が支配するため、こ
の第３のＫスペースからＴ１強調画像が得られる。

【０００９】前者のＦＳＥ法による撮像シーケンスで
は、１ＴＲ内で２画像分の多数の位相エンコード量のデ
ータを得ることができるため、繰り返し回数が少なくて
よいので短い撮像時間で済む。そして、このＦＳＥ法に
よる撮像シーケンスの１ＴＲ内の前半の信号群から得た
第１のＫスペース用のデータが、第３のＫスペースにお
いて共用され、後者の撮像シーケンスでは、第３のＫス
ペースの位相方向の中央領域に配置されるべきデータを
収集すればよくて繰り返し回数が少なく、しかもこの撮
像シーケンスはＴＲが短いので、短時間で終了する。そ
のため、全体として短い時間で、Ｔ１強調画像、Ｔ２強
調画像およびプロトン密度強調画像という３つの異なる
コントラストの画像を一度に得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１におい
て、主マグネット１１から発生させられる強力な静磁場
中に、図示しない被検体が配置される。また、この静磁
場にＸ，Ｙ，Ｚの直交３軸方向に磁場強度が傾斜する３
つの傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚが重畳させられる。この
３つの傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚをそれぞれ発生するも
のとして、３組のコイルからなる傾斜磁場コイル１２が
設けられる。こうして被検体には静磁場とそれに重畳し
た傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚが印加されることになる。
ＲＦコイル１３はこの被検体にＲＦパルスを照射するた
めのものであり、ＲＦコイル１４は被検体から発生した
ＮＭＲ信号を受信するためのものである。

【００１１】ホストコンピュータ２１はシステム全体の
制御を行い、シーケンサ２２はこのホストコンピュータ
２１の制御の下で、被検体の所望の断面での画像を再構
成するためのデータを収集するシーケンス（後に図２を
参照しながら説明する）を行うのに必要な種々の命令を
送信系、受信系および傾斜磁場発生系に送る。

【００１２】傾斜磁場発生についてはつぎの通りであ
る。まず、波形発生器１５からＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚに関す
る所定のパルス波形を所定のタイミングで発生させて、
傾斜磁場電源１６に送らせ、傾斜磁場コイル１２からそ
の波形・タイミングのＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生させる。
図２のパルスシーケンスで示すスライス選択用傾斜磁場
Ｇｓ、読み出し用（周波数エンコード用）傾斜磁場Ｇ
ｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐは、これらＧｘ、Ｇ
ｙ、Ｇｚのいずれか１つを用い、あるいはいくつかずつ
を組み合わせて作られる。

【００１３】ＲＦパルス照射はつぎのように行われる。
シーケンサ２２の制御の下で、波形発生器１５からＲＦ
パルスの波形を所定のタイミングで発生させて、振幅変
調器２４に送る。この振幅変調器２４には、ＲＦ信号発
生器２３からのＲＦ信号がキャリアとして送られてきて
おり、このキャリアが波形発生器１５からの波形信号に
応じて振幅変調される。このＲＦ信号発生器２３は、被
検体の共鳴周波数に相当する周波数のＲＦ信号を発生す
るようにホストコンピュータ２１によってセットされて
いる。振幅変調器２４の出力はＲＦパワーアンプ２５を
経てＲＦコイル１３に送られる。こうして、ＲＦコイル
１３から送信されるＲＦ信号の波形とタイミングとがシ
ーケンサ２２によって定められることにより、図２に示
す９０°パルスや１８０°パルスが被検体に照射される
ことになる。

【００１４】その後、被検体からＮＭＲ信号が発生し、
これがつぎのようにして受信されデータ収集される。こ
のＮＭＲ信号は受信用のＲＦコイル１４で受信され、プ
リアンプ２６を経て位相検波器２７に送られる。位相検
波器２７には、送信ＲＦパルスのキャリアとなっている
ＲＦ信号が、ＲＦ信号発生器２３から送られてきてお
り、この信号が参照信号として用いられて位相検波が行
われる。Ａ／Ｄ変換器２８は、シーケンサ２２によって
タイミングや周波数などが制御されたサンプリングパル
ス発生器２９からのサンプリングパルスに応じて、位相
検波器２７からの検波信号をサンプリングし、デジタル
データに変換する。このデジタルデータはホストコンピ
ュータ２１に取り込まれ、データ収集がなされる。

【００１５】収集されたデータは画像再構成装置３３に
よってフーリエ変換処理される。これによって再構成さ
れた画像はディスプレイ装置３２によって表示される。
指示器３１は、オペレータ等がホストコンピュータ２１
に必要な指示を与えるためのキーボードやマウスなどで
ある。

【００１６】このようなＭＲイメージング装置におい
て、ホストコンピュータ２１およびシーケンサ２２の制
御の下に図２の（ａ）に示すようなＦＳＥ法によるパル
スシーケンスが行なわれる。図２（ａ）において、まず
９０゜パルス（章動パルス）を印加した後、複数個（こ
こでは８個）の１８０゜パルス（リフォーカスパルス）
を加えるとともに、これらのＲＦパルスの各々と同時に
スライス選択用の傾斜磁場Ｇｓのパルスを加える。そし
て読み出し用（および周波数エンコード用）の傾斜磁場
Ｇｒのパルスを上記のＲＦパルスの間隔内で加えて、そ
れぞれの１８０°パルスの間隔内でスピンエコーの信号
Ｓ１〜Ｓ８を発生させる。このパルスシーケンスが時間
ＴＲごとに繰り返される。

【００１７】これらの各信号Ｓ１〜Ｓ８には、位相エン
コード用のＧｐパルスが印加されるが、その印加量（振
幅値の時間積分）は、つぎのようにして定められてい
る。まず、８個の信号Ｓ１〜Ｓ８を、前半の４個と、後
半の４個とに分ける。そして前半の４個の信号Ｓ１〜Ｓ
４のデータを図３に示すように一つのＫスペースに配置
し、後半の４個の信号Ｓ５〜Ｓ８からのデータを図４に
示すように他の一つのＫスペースに配置するものとす
る。図３、図４（および後述の図５）で示すＫスペース
では、図の上下方向が位相方向（中央が位相エンコード
量０、上方向が位相エンコード量がプラスの方向、下方
向が位相エンコード量がマイナスの方向）、左右方向が
周波数方向である。

【００１８】つまり、図３に示すように、信号Ｓ１から
のデータが位相方向の中央領域に、信号Ｓ２からのデー
タがその位相方向の両側に、信号Ｓ３からのデータがさ
らにそれらの位相方向の両側に、信号Ｓ４からのデータ
がそれらの両側にというように中央側から周辺側へと配
置されるように、位相エンコード量を定める。また、図
４に示すように、信号Ｓ５からのデータが位相方向の中
央領域に、信号Ｓ６からのデータがその位相方向の両側
に、信号Ｓ７からのデータがさらにそれらの位相方向の
両側に、信号Ｓ８からのデータがそれらの両側にという
ように中央側から周辺側へと配置されるように、位相エ
ンコード量を定める。したがって、信号Ｓ１とＳ５、信
号Ｓ２とＳ６、信号Ｓ３とＳ７、信号Ｓ４とＳ８とで
は、位相エンコード量は同じになっている。

【００１９】こうして繰り返し時間ＴＲごとにパルスシ
ーケンスを繰り返して、図３および図４に示すようにＫ
スペースがデータで埋められたら、つぎに、図２の
（ｂ）に示すようなスピンエコー法（ＳＥ法）を行う。
すなわち、ホストコンピュータ２１およびシーケンサ２
２の制御の下にＳＥ法によるパルスシーケンスを行う。
まず９０゜パルス（章動パルス）を印加した後、１個の
１８０゜パルス（リフォーカスパルス）を加えるととも
に、これらのＲＦパルスの各々と同時にスライス選択用
の傾斜磁場Ｇｓのパルスを加える。そして読み出し用
（および周波数エンコード用）の傾斜磁場Ｇｒのパルス
を上記のＲＦパルスの後に加えて、１８０°パルスの後
でスピンエコーの信号Ｓ１’を発生させる。このパルス
シーケンスを時間ＴＲごとに繰り返す。

【００２０】この信号Ｓ１’には、それからのデータ
が、図５に示すように、Ｋスペースの位相方向の中央領
域に配置されるような位相エンコードが施される。つま
り、信号Ｓ１’が発生する直前に位相エンコード用傾斜
磁場Ｇｐのパルスが印加されて位相エンコードが施され
るが、そのＧｐパルスの印加量がＫスペースの位相方向
の中央領域に配置されるようなものとされる。

【００２１】図５のＫスペースでは、信号Ｓ１’からの
データが配置される中央領域を除いた両側の領域には、
さきの信号Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からのデータがコピーされ
て配置される。つまり、これらの信号Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４
からのデータが図３のＫスペースと図５のＫスペースと
で共用される。そのため、図２の（ｂ）のＳＥ法による
パルスシーケンスでは、図５のＫスペースに配置すべき
全位相エンコードの１／４分のみを収集すればよく、繰
り返し回数が１／４でよい。しかも、エコー時間ＴＥは
短く、繰り返し時間ＴＲも短いので、この図２の（ｂ）
のＳＥ法によるパルスシーケンスは全体としてきわめて
短時間で終了する。

【００２２】こうして、図３、図４、図５に示すよう
に、３つのＫスペースがデータで埋められたら、これら
のＫスペースを画像再構成装置３３によって２次元フー
リエ変換し、それぞれ画像を再構成する。図３のＫスペ
ースの中央領域には、ＦＳＥ法のパルスシーケンスで得
られた信号Ｓ１〜Ｓ８のうちの最初の信号Ｓ１からのデ
ータが配置されている。Ｋスペースにおいて中央領域
（低周波域）に配置されるデータによって、再構成画像
のコントラストが支配されるので、図３のＫスペースか
ら再構成された画像は、ＴＥ：短、ＴＲ：長の条件下で
の、プロトン密度強調画像となる。図４のＫスペースか
ら再構成された画像は、その図４のＫスペースの中央領
域にＦＳＥ法のパルスシーケンスで得られた信号Ｓ１〜
Ｓ８のうちの５番目の信号Ｓ５からのデータが配置され
るため、ＴＥ：長、ＴＲ：長の条件下でのＴ２強調画像
となる。

【００２３】これに対して、図５のＫスペースの場合、
その中央領域に配置されるデータは、図２の（ｂ）に示
すＳＥ法のパルスシーケンスによって、ＴＥの短い信号
Ｓ１’から得たデータとなっている。また、この図２の
（ｂ）に示すＳＥ法のパルスシーケンスでは、図２の
（ａ）のＦＳＥ法のパルスシーケンスと違って、１ＴＲ
内で１個の信号Ｓ１’のみを発生させるだけであるか
ら、そのＴＲは短いものとなる。そのため、この図５の
Ｋスペースから再構成される画像は、ＴＥ：短、ＴＲ：
短の信号に支配された、Ｔ１強調画像となる。

【００２４】したがって、一度の撮像シーケンスで、３
つの異なるコントラストの画像、つまりプロトン密度強
調画像とＴ１強調画像とＴ２強調画像とを得ることがで
きる。しかも、通常のＦＳＥ法によるパルスシーケンス
に、繰り返し回数の少ないＳＥ法によるパルスシーケン
スを加えるだけであるから、全体の撮像時間も長くなら
ない。

【００２５】なお、上の説明はこの発明の実施の形態に
関するものであって、この発明がこの記述に限定される
趣旨でないことはもちろんである。たとえば、図２の
（ｂ）ではＳＥ法によるパルスシーケンスとしている
が、ＧＥ（グラジェントエコー）法によるパルスシーケ
ンスとしてもよい等、他のパルスシーケンスを採用する
ことも可能である。また、１ＴＲ内での信号発生個数も
図２に限定されない。図２の（ａ）のＦＳＥ法のパルス
シーケンスでは１ＴＲ内で８個の信号を発生させている
が、６個でもよいし、１０個あるいはそれ以上の偶数個
とすることができる。

【００２６】ＦＳＥ法のパルスシーケンスの１ＴＲ内で
得る信号個数は、一般に２ｍ個（ｍは２以上の整数）と
表現でき、前半のｍ個でプロトン密度強調画像を得、後
半のｍ個でＴ２強調画像を得る。再構成画像のマトリク
スをｉ×ｉとすると、Ｋスペースに配置すべきデータの
ライン数はｉであるから、１ＴＲで位相エンコードのｍ
ステップ分のデータが得られるので、ＴＲの繰り返し回
数はｉ／ｍでよいことになる。図２の（ｂ）のパルスシ
ーケンスの繰り返し回数もｉ／ｍとなる。図２の（ｂ）
において１８０°パルスとＧｓパルスとＧｒパルスとＧ
ｐパルスとを加えて１ＴＲ内で２個の信号を得、それぞ
れに別の位相エンコードを施すようにもできる。そのよ
うに１ＴＲ内で２個の信号を得る場合には、その信号を
Ｓ１’とＳ２’として、パルスシーケンスをｉ／ｍ回繰
り返し、図５のＫスペースの信号Ｓ２からのデータで埋
められる領域も信号Ｓ２’で埋めるようにする。あるい
は、パルスシーケンスの繰り返し回数をｉ／２ｍとし
て、図５の信号Ｓ１’を配置すべき領域を、信号Ｓ
１’、Ｓ２’で埋めることもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＭＲイ
メージング装置によれば、一度の撮像で、プロトン密度
強調画像とＴ１強調画像とＴ２強調画像とを得ることが
できる。しかも、その全体の撮像スキャンに要する時間
は、それほど長くなることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。

【図２】同実施形態において行うパルスシーケンスを示
すタイムチャート。

【図３】収集したデータによって埋められるべき第１の
Ｋスペースを示す図。

【図４】収集したデータによって埋められるべき第２の
Ｋスペースを示す図。

【図５】収集したデータによって埋められるべき第３の
Ｋスペースを示す図。

【符号の説明】

１１ 静磁場発生用主マグネット １２ 傾斜磁場コイル １３ 送信用ＲＦコイル １４ 受信用ＲＦコイル １５ 波形発生器 １６ 傾斜磁場電源 ２１ ホストコンピュータ ２２ シーケンサ ２３ ＲＦ信号発生器 ２４ 振幅変調器 ２５ ＲＦパワーアンプ ２６ プリアンプ ２７ 位相検波器 ２８ Ａ／Ｄ変換器 ２９ サンプリングパルス発生器 ３１ 指示器 ３２ ディスプレイ装置 ３３ 画像再構成装置 Ｓ１〜Ｓ８、Ｓ１’ スピンエコー信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 章動パルスおよびリフォーカスパルスを
   印加するＲＦ送信手段と、スライス選択用傾斜磁場パル
   ス、位相エンコード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用
   傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場パルス印加手段と、
   エコー信号を受信し、位相検波した後サンプリングして
   Ａ／Ｄ変換してデータを得る受信手段と、上記ＲＦ送信
   手段、傾斜磁場パルス印加手段および受信手段を制御し
   て、１個の章動パルスを印加した後多数個のリフォーカ
   スパルスを順次印加することによりそれぞれスピンエコ
   ーの信号を発生させるＦＳＥ法によるＴＲの長い撮像シ
   ーケンスを行うとともに、１個の章動パルスを印加して
   ＴＥの短い少なくとも１個の信号を発生させるＴＲの短
   い撮像シーケンスを行い、前者の撮像シーケンスにおい
   て１ＴＲ内で得た信号群を前半と後半に二分し、前半の
   信号群から得たデータが第１のＫスペースに、後半の信
   号群から得たデータが第２のＫスペースに、それぞれ配
   置されるように位相エンコード量を定め、後者の撮像シ
   ーケンスにおいて得たデータが第３のＫスペースの位相
   方向の中心領域に配置されるように位相エンコード量を
   定める制御手段と、上記第１、第２のＫスペースに配置
   されたデータをそれぞれ用いて２つの画像を再構成する
   とともに、第３のＫスペースにおいて後者の撮像シーケ
   ンスでは得られなかった位相方向の中心領域以外の領域
   のデータとして第１のＫスペースのデータを用いた上で
   この第３のＫスペースより画像を再構成する画像再構成
   手段とを備えることを特徴とするＭＲイメージング装
   置。