JP2001149342A

JP2001149342A - Ｍｒｉ装置及びｍｒイメージング方法

Info

Publication number: JP2001149342A
Application number: JP34070999A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kanazawa; 仁金沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-06-05

Abstract

(57)【要約】【課題】エコー信号収集時に印加するリード方向傾斜磁
場パルスをその印加期間中に変化させる撮像であって
も、ＦＯＶを磁場中心からリード方向に空間的に所望距
離だけ確実にシフトさせることを可能にする。【解決手段】エコー信号を一定時間毎にサンプリングし
且つこのサンプリング結果をエコーデータとして収集す
る手段（ステップＳ１）と、この収集されたエコーデー
タに、再構成される画像の空間的なリード方向への所望
のシフト量とサンプリング時のリード方向空間周波数と
に比例した大きさの位相シフトを施す手段（ステップＳ
２）と、この位相シフトされたエコーデータを実空間の
画像データに再構成する手段（ステップＳ３）とを備え
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、磁気共鳴現象に基
づいてエコー信号を収集し、このエコー信号から被検体
内部の画像を得るＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置
及びＭＲ（磁気共鳴）イメージング方法に係り、とく
に、エコー信号を収集している期間の読出し方向傾斜磁
場の強度を変化させ、ＦＯＶ（撮像対象領域）を空間的
に読出し方向にシフトさせることができるＭＲイメージ
ングを実行する装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲイメージングは、静磁場中に置かれ
た被検体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エコ
ー信号などのＭＲ信号から画像を再構成する撮像法であ
る。このＭＲイメージングは、人体の解剖学的な断面図
を非侵襲的に得る手法として極めて有効である。

【０００３】ＭＲイメージングを行なうには、静磁場中
に置かれた被検体に、パルスシーケンスと呼ばれるチャ
ートに規定された動作タイミングに沿って、高周波パル
ス及び傾斜磁場パルス等を印加するとともに、被検体で
発生するエコー信号を収集する必要がある。

【０００４】このＭＲイメージングには各種のタイプの
ものがあるが、スピンエコー法やエコープラナー法と呼
ばれるイメージング法も現在、多用されている範疇に入
るものである。

【０００５】この内、スピンエコー法のパルスシーケン
スを図９に、エコープラナー法のパルスシーケンスを図
１２に夫々示す。また、図１０にスピンエコー法が２次
元断面撮像であるときのｋ空間上のデータ収集順序を、
図１３にエコープラナー法が２次元断面撮像であるとき
のｋ空間上のデータ収集順序を夫々示す。さらに、図１
１にスピンエコー法が２次元断面撮像であるときのデー
タ処理手順を、図１４にエコープラナー法が２次元断面
撮像であるときのデータ処理手順を夫々示す。

【０００６】スピンエコー法に拠るＭＲイメージングの
場合、図９に示す如く、ＲＦ励起パルス（９０°パル
ス）を印加後、ＲＦリフォーカスパルス（１８０°パル
ス）を印加することによりエコー信号を発生させる。こ
の一連の手順を位相エンコード傾斜磁場パルスＧｅの時
間積分値を変化させて印加しながら、所定回数、エコー
信号の収集を行なう。これにより１断面像の再構成に必
要な全てのエコーデータをｋ空間に収集できる。同図に
示す如く、ＲＦパルスと並行して印加される傾斜磁場パ
ルスＧｓは、被検体内のＲＦ励起される領域をスライス
方向のある厚みを持ったスライス部分に限定する、いわ
ゆる選択励起用傾斜磁場パルスである。このスピンエコ
ー法の場合、エコー信号を収集している間に印加される
リード（読出し）方向傾斜磁場パルスＧｒの強度は一定
になっている。

【０００７】ところで、静磁場の磁場中心に合わせて被
検体に仮想的に３次元空間が設定される。ＦＯＶ（Ｆｉ
ｅｌｄＯｆＶｉｅｗ：撮像対象領域）の位置をこの
空間の原点（磁場中心）を中心に設定することで間に合
うことも多いが、関心領域がずれて存在している場合な
ど、場合に拠っては、ＦＯＶを磁場中心からリード方向
に空間的にシフトさせて撮像しなければならないことも
多々ある。

【０００８】このようにＦＯＶを磁場中心からリード方
向に空間的にシフトさせた画像を撮像するには、リード
方向へのシフト量に比例した周波数だけ、エコー信号の
位相検波時に用いる参照波の周波数をシフトさせればよ
い。例えば、図９に示す例の場合、エコー信号収集中の
リード方向傾斜磁場パルスの強度をＧ［Ｔ／ｍ］、画像
のリード方向へのシフト量をｒ_０［ｍ］、磁気回転比を
γ［ｒａｄ／Ｔ／ｓ］とすると、参照波の周波数シフト
量の必要値Δｆ［Ｈｚ］は、

【数１】Δｆ＝γ／（２π）・Ｇ・ｒ_０［Ｈｚ］である。このようにして収集されたエコーデータを、図
１１のステップＳ２１〜Ｓ２３に示す如く、収集したエ
コーデータに２次元フーリエ変換を施し、表示すること
で、被検体内に設定した３次元空間上でリード方向に空
間的にシフトした状態で撮像されたＦＯＶの画像が得ら
れる。

【０００９】一方、エコープラナー法に拠るＭＲイメー
ジングの場合、図１２に示す如く、スピンエコー法と同
様に、ＲＦ励起パルス（９０°パルス）を印加した後、
ＲＦリフォーカスパルス（１８０°パルス）を印加する
ことでエコー信号を発生させる。エコープラナー法は、
リード方向傾斜磁場パルスをその極性を正負に複数回
（多数回）、交互反転させつつ、１回の励起からグラジ
ェントエコーに拠って複数のエコー信号を発生させるこ
とを特徴としている。各エコー信号の収集時に、時間積
分値の異なる位相エンコード方向傾斜磁場パルスＧｅが
夫々印加され、これにより、１画像の再構成に必要な全
てのエコーデータをｋ空間上に配置する。ＲＦパルスを
印加するときには、選択励起用のスライス方向傾斜磁場
Ｇｓも印加される。図１２に示すように、この例の場
合、エコー信号を収集している期間におけるリード方向
傾斜磁場パルスＧｒの強度は一定になっている。

【００１０】この例示のスピンエコー法において、前述
と同様に、ＦＯＶ（撮影対象領域）が磁場中心からリー
ド方向に空間的にシフトした画像を撮像するには、その
空間的シフト量に比例した値だけ、エコー信号を位相検
波するときの参照波ｆ_ｒｅｆの周波数をシフトさせる。
エコープラナー法の場合、エコー信号の収集時にリード
方向傾斜磁場パルスＧｒの極性が交互に正負に反転する
ので、この反転に応じて参照波ｆ_ｒｅｆの周波数も、図
１２に示す如く、その中心周波数から上下に交互にシフ
トされる。ただし、各エコー信号を収集している期間中
は、シフトした一定の周波数が保持される。

【００１１】このため、図１４のステップＳ３１〜Ｓ３
４に示す如く、上述の如く収集されたエコーデータにつ
いて、例えばリード方向傾斜磁場パルスＧｒが負極性の
状態で収集されたエコーデータのｋ空間での順序が並び
替えられ（ステップＳ３２）、その後で、ｋ空間データ
について２次元フーリエ変換による再構成処理が実施さ
れる。これにより、空間的にリード方向にシフトしたＭ
Ｒ画像が得られる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ＦＯＶを磁場中心から
リード方向に空間的シフトさせる撮像法は、エコー信号
収集時のリード方向傾斜磁場パルスＧｒの強度が一定で
ある場合には、上述したように容易に実施できた。

【００１３】しかしながら、省電力化等のメリットを享
受することができる、共振型傾斜磁場電源を利用したエ
コープラナー法やスパイラルスキャン法の如く（例え
ば、リード方向傾斜磁場パルスがサイン波形を成すｓｉ
ｎ波ＥＰＩ法のパルスシーケンス及び再構成法について
は文献（１）：「“ＩｍａｇｅＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃ
ｔｉｏｎｆｏｒＥｃｈｏＰｌａｎａｒＩｍａｇ
ｉｎｇｗｉｔｈＮｏｎｅｑｕｉｄｉｓｔａｎｔｋ
−ＳｐａｃｅＳａｍｐｌｉｎｇ"，Ｈ．Ｂｒｕｄｅ
ｒ，ｅｔ．ａｌ．，ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａ
ｎｃｅｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅＶｏｌ．２３，３１
１−３２３，１９９２」参照、また、スパイラルスキャ
ン法については文献（２）：「“高速核磁気共鳴イメー
ジング"、日磁医誌Ｖｏｌ．７、Ｎｏ．２、１９８７」
参照）、エコー信号収集時のリード方向傾斜磁場パルス
Ｇｒの強度を一定にしない場合、かかるシフト画像の撮
像は不可能である。これは、現在普及しているＭＲＩ装
置の多くはエコーデータ収集中の参照周波数及び位相を
データサンプリング各点毎に独立に設定できないことに
因る。

【００１４】本発明は、このような従来技術が有する問
題を改善するためになされたもので、エコー信号収集時
に印加するリード方向傾斜磁場パルスをその印加期間中
に変化させる撮像を実施する場合でも、ＦＯＶ（撮像対
象領域）を磁場中心からリード方向に空間的に所望距離
だけ確実にシフトさせることを可能にすることを、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、本発明に係るＭＲイメージングは、その１つの態様
によれば、エコーデータを収集した後、その再構成前
に、ＦＯＶを空間的にリード方向にシフトさせる所望量
とリード方向空間周波数とに応じたパターンにしたがっ
て、エコーデータのサンプリング点毎に収集エコーデー
タを位相シフトさせる処理を行なうことを基本原理とす
る。

【００１６】ちなみに、リード方向空間周波数は、リー
ド方向傾斜磁場により横磁化の位相がリード方向の単位
距離当たりにどの程度異なるかを示す尺度である。励起
パルス印加時刻を起点とし、リード方向傾斜磁場をＧ_ｒ
（ｔ）［Ｔ／ｍ］とすると、時刻ｔにおけるリード方向
空間周波数ｋ_ｒ（ｔ）［ｒａｄ／ｍ］は、

【数２】で表される。

【００１７】具体的には本発明の構成は以下のようであ
る。

【００１８】本発明に係るＭＲＩ装置は、静磁場中に置
かれた被検体にパルスシーケンスに沿ってＲＦパルス及
び傾斜磁場パルスを印加し、当該被検体からエコー信号
を収集するとともに、前記傾斜磁場パルスは、前記エコ
ー信号の収集中に強度を変化するリード方向傾斜磁場パ
ルスを含むようにした装置であり、前記エコー信号を複
数点の時刻でサンプリングし且つこのサンプリング結果
をエコーデータとして収集するデータ収集手段と、この
データ収集手段により収集されたエコーデータに、再構
成される画像の空間的なリード方向への所望のシフト量
と前記サンプリング時の前記リード方向空間周波数とに
比例した大きさの位相シフトを施す位相シフト手段と、
この位相シフト手段により位相シフトされた前記エコー
データを実空間の画像データに再構成する再構成手段と
を備えたことを第１の特徴とする。

【００１９】また、本発明に係るＭＲＩ装置の別の態様
によれば、前記データ収集手段は、前記サンプリングさ
れた前記エコー信号を、参照波を用いて検波する検波手
段を有する一方で、前記参照波の周波数を、前記エコー
信号のピーク値収集時における前記リード方向傾斜磁場
パルスの強度に相当する値だけシフトさせる参照波周波
数シフト手段を備えたことが第２の特徴である。

【００２０】上述の特徴ある２つの構成において、例え
ば、前記パルスシーケンスは、前記リード方向傾斜磁場
パルスの波形が半周期のサイン波状、又は、前記リード
方向傾斜磁場パルスの波形がサイン波状である。後者の
場合、ＭＲＩ装置は前記サイン波状のリード方向傾斜磁
場パルスの極性に応じて前記収集手段により収集された
エコーデータのｋ空間における配置順序を揃えて当該エ
コーデータを前記位相シフト手段に渡す配置順序調整手
段を備えることが望ましい。

【００２１】また、好適には、上述の第２の特徴に係る
ＭＲＩ装置の前記データ収集手段は、前記検波手段の出
力側に、前記エコー信号の帯域幅を制限する帯域制限フ
ィルタを備える。

【００２２】さらに、本発明の別の態様に係るＭＲＩ装
置は、静磁場中に置かれた被検体にパルスシーケンスに
沿ってＲＦパルス及び傾斜磁場パルスを印加し、当該被
検体からエコー信号を収集するとともに、前記傾斜磁場
パルスは、前記エコー信号の収集中に強度を変化するリ
ード方向傾斜磁場パルスを含むようにした装置で、前記
エコー信号を複数点の時刻でサンプリングし且つこのサ
ンプリング結果をエコーデータとして収集するデータ収
集手段と、このデータ収集手段により収集されたエコー
データに、再構成された画像の空間的なリード方向への
所望のシフト量と前記サンプリング時の前記リード方向
空間周波数とに比例した大きさの位相シフトを前記サン
プリング時刻に応じて施す位相シフト手段と、この位相
シフト手段により位相シフトされた前記エコーデータを
実空間の画像データに再構成する再構成手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００２３】一方、本発明に係るＭＲイメージング方法
によれば、静磁場中に置かれた被検体にパルスシーケン
スに沿ってＲＦパルス及び傾斜磁場パルスを印加し、当
該被検体からエコー信号を収集するとともに、前記傾斜
磁場パルスは、前記エコー信号の収集中に強度を変化す
るリード方向傾斜磁場パルスを含む方法であり、前記エ
コー信号を複数点の時刻でサンプリングし且つこのサン
プリング結果をエコーデータとして収集し、この収集さ
れたエコーデータに、再構成された画像の空間的なリー
ド方向への所望のシフト量と前記サンプリング時の前記
リード方向空間周波数とに比例した大きさの位相シフト
を施し、しかる後、この位相シフトされた前記エコーデ
ータを実空間の画像データに再構成することを特徴とす
る。また、このＭＲイメージング方法では、前記データ
収集において前記サンプリングされた前記エコー信号は
参照波を用いて検波される一方で、前記参照波の周波数
を、前記エコー信号のピーク値収集時における前記リー
ド方向傾斜磁場パルスの強度に相当する値だけシフトさ
せるようにしてもよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態
を、図１〜８を参照して説明する。

【００２５】（第１の実施形態）第１の実施形態を図１
〜３に基づき説明する。

【００２６】この実施形態に係るＭＲＩ（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ＭＲＩ装置は、被検体としての患者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、被検体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_０を発生させ
る。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、被検体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パルスＧｓ、
位相エンコード方向傾斜磁場パルスＧｅ、およびリード
（読出し）方向（周波数エンコード方向）傾斜磁場パル
ス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、およびリー
ド方向の各傾斜磁場パルスは、静磁場Ｈ_０に重畳され
る。

【００３１】送受信部は、磁石１内の撮影空間にて被検
体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
の制御のもとで動作する。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、Ｒ
Ｆコイル７が受信したエコー信号などのＭＲ信号（高周
波信号）を取り込み、これにプリアンプ、中間周波変
換、直交位相検波、低周波アンプ、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エコーデータ（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１
２、入力器１３、および音声発生器１６を備える。

【００３３】この内、ホスト計算機６は、記憶したソフ
トウエア手順により、装置全体の動作を統括する一方、
シーケンサ５にパルスシーケンス情報を指令してスキャ
ンを実行させ、且つ演算ユニット１０に画像再構成のた
めのタイミングなどの必要情報を指令する。

【００３４】パルスシーケンスとしては、ＦＯＶの位置
を空間的にリード方向にシフトさせる撮像が可能な、２
次元スキャンに拠るスピンエコー法又はエコープラナー
法のパルス列が用いられる。とくに、スピンエコー法に
ついては、エコー収集時にリード方向傾斜磁場パルスの
波形は半周期のサイン波状に変化するように設定され
る。また、エコープラナー法については、エコー収集時
のリード方向傾斜磁場パルスの波形はサイン波状に変化
するように設定されている。

【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、及び受信器８Ｒの動作を制御すると
ともに、受信器８Ｒが出力したＭＲ信号のエコーデータ
（デジタル量）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】演算ユニット１０は、図３に示す如く、入
力したエコーデータ（原データ又は生データとも呼ばれ
る）をその内部メモリ上の２次元のｋ空間（フーリエ空
間又は周波数空間とも呼ばれる）に一旦配置した後、位
相シフト処理を施す。この後、演算ユニット１０は、こ
のエコーデータをフレーム毎に２次元フーリエ変換に付
して実空間の画像データに再構成する。さらに、演算ユ
ニット１０はまた、必要に応じて、画像に関するデータ
の合成処理、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、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。

【００３８】表示器１２は、再構成された画像を表示す
る。また入力器１３を介して、オペレータが希望する撮
像条件（撮像パラメータ）、パルスシーケンス、画像合
成や差分演算に関する情報をホスト計算機６に入力でき
る。このため、入力器１３及び表示器１２によりユーザ
ーインタフェースが形成されている。

【００３９】次に、図２〜３を参照して、本実施形態の
ＭＲＩ装置による撮像動作を説明する。

【００４０】ホスト計算機６は、所定のメインプログラ
ム（図示せず）を実行するに伴って、その過程において
呼び出した図２に示す、２次元スキャンのスピンエコー
法のパルスシーケンス情報をシーケンサ５に渡す。

【００４１】ここでは、ＦＯＶ（撮像対象領域）を磁場
中心からリード方向に空間的に所望距離だけシフトさせ
た画像を撮像するため、このスピンエコー法では、エコ
ー収集時にリード方向傾斜磁場パルスの波形がサイン波
の半周期状に変化するように設定されている。このリー
ド方向傾斜磁場波形Ｇ_ｒ［Ｔ／ｍ］は、データ収集の中
心を基準にした時刻をｔ［ｓ］、この傾斜磁場波形Ｇ_ｒ
の周波数をｆ［Ｈｚ］、この傾斜磁場波形Ｇ_ｒの最大強
度をＧ_ｒ０［Ｔ／ｍ］とすると、

【数３】Ｇ_ｒ＝Ｇ_ｒ０・ｃｏｓ（２πｆｔ） ……（２）と表せる。時刻ｔにおけるリード方向の空間周波数ｋ_ｒ
（ｔ）［ｒａｄ／ｍ］は、

【数４】である。

【００４２】また、受信器８Ｒでは、エコー信号の位相
検波に使用する参照波の周波数ｆ_ｒ _ｅｆが磁場中心の共
鳴周波数に設定されたまま維持され、従来例のように、
その周波数をシフトさせることはしない（図２参照）。

【００４３】これにより、図２に示すスピンエコー法の
パルスシーケンスが位相エンコード量を変えながら繰返
し実行され、受信器８Ｒからエコー発生毎にエコーデー
タが得られ、したがたて、最終的に１画面分のエコーデ
ータが収集される。このエコーデータは、その収集毎
に、シーケンサ５を介して演算ユニット１０に送られ
る。

【００４４】前述の文献（１）に記載されているよう
に、エコーデータ収集中のリード方向傾斜磁場強度が変
化する場合、ｋ空間上で等間隔のエコーデータを得るた
めには、２つの方法、すなわち、１）：時間的に不等間
隔にサンプリングする方法と、２）：時間的に等間隔に
サンプリングした後、データ補間によりｋ空間上で等間
隔の（すなわち格子点の）のエコーデータを得る方法と
がある。前者の場合、Ａ／Ｄ変換器２８は（２）式の関
係から、ｋｒが等間隔になるように、時間的に不等間隔
にデータをサンプリングする。

【００４５】演算ユニット１０は、入力するエコーデー
タに対し、図３に大略示す処理を実行する。つまり、演
算ユニット１０は、入力したエコーデータをその位相エ
ンコード量に応じてｋ空間に配置する（ステップＳ
１）。この配置により、ｋ空間がエコーデータＳ（ｋ
ｒ，ｋｅ）で埋まる。

【００４６】次いで、演算ユニット１０は、このエコー
データＳ（ｋｒ，ｋｅ）に所望の位相シフト量Δθ分の
位相シフト処理を施し、Ｓ´（ｋｒ，ｋｅ）を生成する
（ステップＳ２）。すなわち、

【数５】である。図２と図３のステップＳ２に示すΔθ［ｒａ
ｄ］は、画像のリード方向へのシフト量をｒ_０［ｍ］と
すると、

【数６】Δθ＝ｋｒ・ｒ_０ ……（５）であり、リード方向の空間周波数と画像上でのＦＯＶの
シフト量とに比例又は相当している。

【００４７】このように位相シフト処理を施した後、演
算ユニット１０は、従来のスピンエコー法のデータ処理
と同様に、２次元フーリエ変換による画像再構成を実行
して、実空間のＭＲ断層像を得る（図３、ステップＳ
３）。この断層像は、表示器１２に表示される（ステッ
プＳ４）。

【００４８】したがって、スピンエコー法のＭＲイメー
ジングにおいて、エコーデータ収集時にリード方向傾斜
磁場パルスの強度をサイン波の半周期状に変化させるこ
とから、位相検波の参照波周波数及び位相をエコーデー
タのサンプリング毎にその都度、指定（変更）できない
場合であっても、前述したように、データ収集後に適切
な位相シフト処理を施し、その後で再構成することによ
り、ＦＯＶをリード方向にｒ_０だけ空間的にシフトさせ
た領域の断面のＭＲ画像が確実に得られる。

【００４９】したがって、撮像したい関心領域がリード
方向においてずれている場合であっても、寝台上で被検
体の位置を無理に動かすことなく、関心領域が画像内に
入るようにＦＯＶの空間的位置を適切に設定でき、常
に、確実に目標部位を捕捉したＭＲ画像を得ることがで
きる。このため、撮像のやり直しに伴う時間と労力を節
約でき、患者スループットの向上及び操作上の負担軽減
を図ることができる。

【００５０】また、このような機能を従来の装置に組み
込むことにより、装置としての使い易さが向上し、汎用
性も高められる。さらに、検査精度の向上も期待でき
る。

【００５１】一方、時間的に等間隔にサンプリングし、
データ補間によってｋ空間上で等間隔の（すなわち格子
点上の）エコーデータを得る方法の場合（前述した後者
の場合）、エコー信号をサンプリングする時刻に応じて
位相シフト処理を行なってもよい。具体的には、位相シ
フト量Δθは、

【数７】となる。この場合も、前記（２）式より、位相シフト量
はリード方向の空間周波数と画像上でのＦＯＶのシフト
量とに比例又は相当している。したがって、演算ユニッ
ト１０は、上記の演算を実行し、（２）式の関係からデ
ータ補間によりｋｒ方向に等間隔の（すなわちｋ空間の
格子点上の）データを演算し、画像再構成を実行するよ
うになっている。

【００５２】（第２の実施形態）第２の実施形態に係る
ＭＲＩ装置を図４〜５に基づき説明する。なお、本実施
形態及びこれに続く実施形態において、上述した第１の
実施形態のＭＲＩ装置と同一又は同等の構成要素には同
一符号を用い、その説明を省略又は簡略化する。

【００５３】このＭＲＩ装置は、その受信器に帯域制限
フィルタを挿入するように、上述の第１の実施形態の構
成を変形したものある。すなわち、図４の示す如く、受
信器８Ｒは、ＲＦコイル７に接続されたプリアンプ２１
を備え、このプリアンプ２１の出力側に、中間周波変換
器２２、直交位相検波器２３、帯域制限フィルタ２４、
低周波頒布２５、ＬＰＦ２６、及びＡ／Ｄ変換器２８を
この順に設けている。

【００５４】ところで一般に、傾斜磁場の中心からリー
ド方向にシフトした位置をある撮像対象から発生するエ
コー信号は、傾斜磁場により周波数成分が高めに、或は
低めにずれる。本実施形態のように、帯域制限フィルタ
２４が位相検波器２３の後段に挿入される場合、画像の
端で信号低下が起きたり、帯域制限幅を広くしなければ
ならないという問題がある。

【００５５】そこで、本実施形態では、ＭＲイメージン
グが、図５に示す如く、エコーデータ収集時にリード方
向斜磁場パルスの強度をサイン波の半周期状に変化させ
るスピンエコー法に拠って実行される。この場合、シー
ケンサ５からの指令に応じて、受信器８Ｒの位相検波器
２３に拠る位相検波時の参照波周波数ｆ_ｒｅｆが、エコ
ーピーク収集時のリード方向傾斜磁場パルスの強度に相
当する一定値だけシフトされる。この参照波の周波数シ
フトΔｆ_ｒｅｆ［Ｈｚ］は、

【数８】である。Ｇ_ｒ０は前述のリード方向傾斜磁場のエコーデ
ータ収集中における最大値［Ｔ／ｍ］であり、γは前述
の磁気回転比［ｒａｄ／Ｔ／ｓ］である。

【００５６】同時に、他の時刻における位相の不整合は
演算ユニット１０における後処理としての位相補正処理
で補正される。

【００５７】エコーデータのサンプリングの方法には、
第１の実施形態と同様に、時間的に不等間隔にサンプリ
ングすることでｋ空間上の等間隔のエコーデータを得る
用法と、時間的に等間隔にサンプリングし、データ補間
を行なってｋ空間上で等間隔のエコーデータを得る方法
とがある。前者の場合、Ａ／Ｄ変換器２８は（２）式の
関係からｋｒが等間隔になるように、時間的に不等間隔
にサンプリングする。

【００５８】そこで、演算ユニット１０は入力するエコ
ーデータに対し、第１の実施形態と同様に、図３に大略
示す処理を実行する。つまり、演算ユニット１０は、入
力したエコーデータをその位相エンコード量に応じてｋ
空間上に配置する（ステップＳ１）。この配置により、
ｋ空間にエコーデータＳ（ｋｒ，ｋｅ）が埋まる。次い
で、演算ユニット１０は、このエコーデータＳ（ｋｒ，
ｋｅ）に所望の位相シフトΔθ分の位相シフト処理を施
して、エコーデータＳ´（ｋｒ，ｋｅ）を生成する（ス
テップＳ２）。

【００５９】図５と図３のステップＳ２とに示すΔθ
［ｒａｄ］は、画像のリード方向へのシフト量をｒ
_０［ｍ］とすると、

【数９】となる。

【００６０】このように位相シフト処理を施した後、演
算ユニット１０は、従来のスピンエコー法のときのデー
タ処理と同様に、２次元フーリエ変換による画像再構成
を実行してＭＲ断層像を得る（図３、ステップＳ３）。

【００６１】この結果、第１の実施形態と同様に、エコ
ーデータ収集時にリード方向傾斜磁場パルスの強度が一
定ではない場合であっても、ＦＯＶをリード方向にシフ
トさせた領域の断面のＭＲ画像が確実に得られる。しか
も、本実施形態の場合は、画像のコントラストを決める
上で最も重要なｋ空間のリード方向ｋｒの中心部分に対
して、適当な帯域制限を行なうことができ、画像端での
信号値低下の問題を軽減できる。

【００６２】一方、エコーデータのサンプリング方法が
前述後者の場合、すなわち、時間的に等間隔にサンプリ
ングする方法を採用した場合について説明する。このサ
ンプリング方法の場合、Ａ／Ｄ変換器２８には時間的に
等間隔にサンプリングさせる。位相シフト処理は、サン
プリングする時刻に応じて行なってもよい。この場合、
位相シフト量Δθ［ｒａｄ］は、

【数１０】である。

【００６３】演算ユニット１０に、上述した演算を実行
させ、（２）式の関係からデータ補間により、ｋ空間の
ｋｒ方向に等間隔の（すなわちｋ空間の格子点上の）デ
ータを求め、再構成を行なう。これらの処理により、前
述前者で説明した時間的に不等間隔のサンプリング法の
場合と同様に、ＦＯＶをリード方向にシフトさせたＭＲ
画像が確実に得られる。

【００６４】（第３の実施形態）第３の実施形態に係る
ＭＲＩ装置を図６〜７に基づき説明する。

【００６５】本実施形態で実行されるＭＲイメージング
は、そのパルスシーケンスにおいて、エコー収集時のリ
ード方向傾斜磁場パルスの強度波形がサイン波状である
エコープラナー法に拠って実行されることを特徴とす
る。なお、ＭＲＩ装置の構成は図１に示したものと同一
又は同等である。

【００６６】ホスト計算機６は、所定のメインプログラ
ム（図示せず）を実行するに伴って、その過程において
呼び出した図６に示す、２次元スキャンのエコープラナ
ー法のパルスシーケンス情報をシーケンサ５に渡す。

【００６７】ここでは、ＦＯＶ（撮像対象領域）を磁場
中心からリード方向に所望距離だけ空間的にシフトさせ
た画像を撮像するため、このエコープラナー法では、エ
コー収集時にリード方向傾斜磁場パルスの強度の波形が
サイン波状に変化するように設定されている。また、受
信器８Ｒでは、エコー信号の位相検波に使用する参照波
の周波数ｆ_ｒｅｆを磁場中心の共鳴周波数に一致させた
まま維持されるようになっており、従来例とは異なり、
その周波数をシフトさせない（図６参照）。

【００６８】これにより、図６に示すエコープラナー法
のパルスシーケンスが実行され、１画面分のエコーデー
タが受信器８Ｒから得られる。このエコーデータは、そ
の収集毎に、シーケンサ５を介して演算ユニット１０に
送られる。

【００６９】演算ユニット１０は、入力するエコーデー
タに対し、図７に大略示す処理を実行する。つまり、演
算ユニット１０は、入力したエコーデータをその位相エ
ンコード量に応じてｋ空間に配置する（ステップＳ１
１）。この配置により、ｋ空間がエコーデータＳ（ｋ
ｒ，ｋｅ）で埋まる。

【００７０】次いで、演算ユニット１０は、それぞれの
エコーデータ収集に対するリード方向傾斜磁場パルスＧ
ｒの極性の相違に応じて、エコーデータＳ（ｋｒ，ｋ
ｅ）のｋ空間での配置順序の反転処理を実行する（ステ
ップＳ１２）。すなわち、リード方向傾斜磁場パルスＧ
ｒが正極性で収集されたエコーデータＳ（ｋｒ，ｋｅ）
に対しては、そのままの配置順を維持し、

【数１１】と置き換える一方で、負極性で収集されたエコーデータ
Ｓ（ｋｒ，ｋｅ）に対しては、

【数１２】と置き換え、配置順を反転させる。

【００７１】次いで、演算ユニット１０は、このエコー
データＳ´（ｋｒ，ｋｅ）に所望の位相シフト量Δθだ
け位相シフト処理を施し、Ｓ″（ｋｒ，ｋｅ）を生成す
る（図７、ステップＳ１３）。すなわち、

【数１３】の処理を施す。図６と図７のステップＳ１３とに示す位
相シフト量Δθ［ｒａｄ］は、画像のリード方向へのシ
フト量をｒ_０［ｍ］とすると、

【数１４】 Δθ＝ｋｒ・ｒ_０ …… （１３）であり、リード方向の空間周波数と画像上でのリード方
向のシフト量とに比例している。

【００７２】このように位相シフト処理を施した後、演
算ユニット１０は従来のエコープラナー法のデータ処理
と同様に、２次元フーリエ変換に拠る画像再構成を実行
してＭＲ断層像を得る（図７、ステップＳ１４）。次い
で、この再構成像が表示される（ステップＳ１５）。

【００７３】このように、エコープラナー法を実行する
に際し、エコーデータ収集時にリード方向傾斜磁場パル
スの強度をサイン波状に変化させる場合であっても、前
述したように、データ収集後に適切なデータ配置順の反
転処理及び位相シフト処理を順次施し、その後で再構成
することにより、ＦＯＶをリード方向にｒ_０だけ空間的
にシフトさせた領域の断面のＭＲ画像が確実に得られ
る。

【００７４】また、第１の実施形態で説明したように、
エコーデータを時間的に等間隔でサンプリングし、デー
タ補間を行なってｋ空間上で等間隔のエコーデータを得
る方法もある。この場合、エコー信号に対するサンプリ
ング時刻に応じた位相シフト処理を行なってもよい。こ
のときのエコーデータの位相シフト量Δθ［ｒａｄ］
は、各エコー収集の中心時刻を０とした時刻をｔ［ｓ］
とすると、リード方向傾斜磁場の極性が正の間にサンプ
リングされたデータに関しては、

【数１５】であり、リード方向傾斜磁場の極性が負の間にサンプリ
ングされたデータに関しては、

【数１６】である。

【００７５】演算ユニット１０は、上記の演算を実行
し、（２）式の関係からデータ補間により、ｋ空間のｋ
ｒ方向に等間隔（すなわちｋ空間の格子点状の位置）の
データを求め、再構成する。これらの処理により、図７
に示した手法と同様に、エコーデータ収集時にリード方
向傾斜磁場パルスの強度をサイン波状に変化させる場合
であっても、ＦＯＶをリード方向にシフトさせたＭＲ画
像が得られる。

【００７６】（第４の実施形態）第４の実施形態に係る
ＭＲＩ装置を、図８に基づき説明する。

【００７７】このＭＲＩ装置は、上述の第３の実施形態
を変形した装置であり、図４で説明した如く、その受信
器８Ｒに帯域制限フィルタ２４を挿入している。

【００７８】本実施形態にあっては、第２の実施形態で
説明したように、傾斜磁場の空間的中心からリード方向
にシフトした位置にある撮像対象から発生するエコー信
号は、傾斜磁場により、周波数成分が高め又は低めにず
れる。したがって、本実施形態のように、帯域制限フィ
ルタ２４が位相検波器２３の後段に挿入される場合、画
像の端では信号低下が起きたり、Ｎ／２ゴーストと呼ば
れるエコープラナー法特有のアーチファクトが画像上に
現れたりするほか、帯域制限幅を広くしなければならな
いという問題がある。

【００７９】そこで、本実施形態では、図８に示す如
く、位相検波時の参照波の周波数ｆ_ｒ _ｅｆを、エコーピ
ーク収集時のリード方向傾斜磁場パルスの強度に相当す
る値だけシフトさせる。この参照波の周波数シフトΔｆ
_ｒｅｆ［Ｈｚ］は、

【数１７】であり、サンプリング中のリード方向傾斜磁場の極性が
負の場合、

【数１８】である。さらに、他の時刻におけるエコーデータの位相
の不整合を後処理で補正するようにする。後処理は、第
３の実施形態の図７と同様にして実行される。

【００８０】ただし、位相シフト量Δθ［ｒａｄ］は、
ｋ空間上のデータに関しては、

【数１９】である。

【００８１】また、サンプリングの時刻に応じて位相シ
フトを施す場合、リード方向の傾斜磁場の極性が正の間
にサンプリングされたデータに関しては、

【数２０】であり、一方、リード方向の傾斜磁場の極性が負の間に
サンプリングされたデータに関しては、

【数２１】である。

【００８２】これにより、画像のコントラストを決める
上で最も重要なｋ空間のリード方向ｋｒの中心部分に対
して、適当な帯域制限を行なうことができ、画像端での
信号値低下、Ｎ／２ゴーストなどの問題を軽減できる。

【００８３】なお、本発明は上述した実施形態の構成に
限定されるものではなく、特許請求の範囲に要旨に基づ
き、さらに種々の形態に変形可能なことは勿論である。
とくに、上述した４つの実施形態においては、２次フー
リエ法を利用した２次元撮像を例にして説明したが、パ
ルスシーケンスにスライス方向の位相エンコードを加え
ることで、本発明を、３次元フーリエ法を用いた３次元
撮像にも同様に実施することができる。

【００８４】

【発明の効果】このように、本発明に係るＭＲＩ装置及
びＭＲイメージング方法によれば、共振型傾斜磁場電源
を利用したエコープラナー法やスパイラルスキャン法の
ように、エコーデータを収集している期間中のリード方
向傾斜磁場の強度を変化させるパルスシーケンスを実行
する撮像法であっても、ＦＯＶ（撮像断面）をリード方
向に空間的にシフトさせた撮像を確実に行なうことがで
きる。

【００８５】したがって、関心領域が画像内に入るよう
に適切に撮像断面の空間的な位置を設定できることか
ら、撮像のやり直しを大幅に減らすことができ、患者ス
ループットや検査精度を向上させるとともに、オペレー
タの操作上の負担も大幅に軽減することができる。ま
た、ＭＲＩ装置としての使い易さも大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成の一
例を示す概略ブロック図。

【図２】第１の実施形態に係る、エコー収集時のリード
方向傾斜磁場パルスの波形がｓｉｎ波の半周期状である
スピンエコー法を示すパルスシーケンス。

【図３】第１及び第２の実施形態におけるエコーデータ
収集から画像表示までのデータ処理の流れの一例を示す
概略フローチャート。

【図４】第２の実施形態に係る受信器の構成を示すブロ
ック図。

【図５】第２の実施形態に係る、エコー収集時のリード
方向傾斜磁場パルスの波形がｓｉｎ波の半周期状である
スピンエコー法を示すパルスシーケンス。

【図６】第３の実施形態に係る、エコー収集時のリード
方向傾斜磁場パルスの波形がｓｉｎ波状であるエコープ
ラナー法を示すパルスシーケンス。

【図７】第３の実施形態におけるエコーデータ収集から
画像表示までのデータ処理の流れの一例を示す概略フロ
ーチャート。

【図８】第４の実施形態に係る、エコー収集時のリード
方向傾斜磁場パルスの波形がｓｉｎ波状であるエコープ
ラナー法を示すパルスシーケンス。

【図９】従来例に係る、エコーデータ収集中おけるリー
ド方向傾斜磁場パルスの強度が一定のスピンエコー法の
パルスシーケンス。

【図１０】図９のスピンエコー法に基づき２次元断面撮
像を行なうときのｋ空間上のデータ収集順序を説明する
図。

【図１１】図９のスピンエコー法に基づき２次元断面撮
像を行なうときのデータ処理の概要を説明するフローチ
ャート。

【図１２】別の従来例に係る、エコーデータ収集中おけ
るリード方向傾斜磁場パルスの強度が一定のエコープラ
ナー法のパルスシーケンス。

【図１３】図１２のエコープラナー法に基づき２次元断
面撮像を行なうときのｋ空間上のデータ収集順序を説明
する図。

【図１４】図１２のエコープラナー法に基づき２次元断
面撮像を行なうときのデータ処理の概要を説明するフロ
ーチャート。

【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７ＲＦ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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静磁場中に置かれた被検体にパルスシー
ケンスに沿ってＲＦパルス及び傾斜磁場パルスを印加
し、当該被検体からエコー信号を収集するとともに、前
記傾斜磁場パルスは、前記エコー信号の収集中に強度を
変化させるリード方向傾斜磁場パルスを含むようにした
ＭＲＩ装置において、前記エコー信号を複数点の時刻でサンプリングし且つこ
のサンプリング結果をエコーデータとして収集するデー
タ収集手段と、このデータ収集手段により収集されたエ
コーデータに、再構成される画像の空間的なリード方向
への所望のシフト量と前記サンプリング時の前記リード
方向空間周波数とに比例した大きさの位相シフトを施す
位相シフト手段と、この位相シフト手段により位相シフ
トされた前記エコーデータを実空間の画像データに再構
成する再構成手段とを備えたことを特徴とするＭＲＩ装
置。
【請求項２】請求項１記載のＭＲＩ装置において、前記データ収集手段は、前記サンプリングされた前記エ
コー信号を、参照波を用いて検波する検波手段を有する
一方で、前記参照波の周波数を、前記エコー信号のピーク値収集
時における前記リード方向傾斜磁場パルスの強度に相当
する値だけシフトさせる参照波周波数シフト手段を備え
たＭＲＩ装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のＭＲＩ装置におい
て、前記パルスシーケンスは、前記リード方向傾斜磁場パル
スの波形が半周期のサイン波状であるスピンエコー法の
パルス列から成るＭＲＩ装置。
【請求項４】請求項１又は２記載のＭＲＩ装置におい
て、前記パルスシーケンスは、前記リード方向傾斜磁場パル
スの波形がサイン波状であるエコープラナー法のパルス
列から成るＭＲＩ装置。
【請求項５】請求項４記載のＭＲＩ装置において、前記サイン波状のリード方向傾斜磁場パルスの極性に応
じて前記収集手段により収集されたエコーデータのｋ空
間における配置順序を揃えて当該エコーデータを前記位
相シフト手段に渡す配置順序調整手段を備えたことを特
徴とするＭＲＩ装置。
【請求項６】請求項２記載のＭＲＩ装置において、前記データ収集手段は、前記検波手段の出力側に、前記
エコー信号の帯域幅を制限する帯域制限フィルタを備え
ているＭＲＩ装置。
【請求項７】静磁場中に置かれた被検体にパルスシー
ケンスに沿ってＲＦパルス及び傾斜磁場パルスを印加
し、当該被検体からエコー信号を収集するとともに、前
記傾斜磁場パルスは、前記エコー信号の収集中に強度を
変化させるリード方向傾斜磁場パルスを含むようにした
ＭＲＩ装置において、前記エコー信号を複数点の時刻でサンプリングし且つこ
のサンプリング結果をエコーデータとして収集するデー
タ収集手段と、このデータ収集手段により収集されたエ
コーデータに、再構成された画像の空間的なリード方向
への所望のシフト量と前記サンプリング時の前記リード
方向空間周波数とに比例した大きさの位相シフトを前記
サンプリング時刻に応じて施す位相シフト手段と、この
位相シフト手段により位相シフトされた前記エコーデー
タを実空間の画像データに再構成する再構成手段とを備
えたことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項８】静磁場中に置かれた被検体にパルスシー
ケンスに沿ってＲＦパルス及び傾斜磁場パルスを印加
し、当該被検体からエコー信号を収集するとともに、前
記傾斜磁場パルスは、前記エコー信号の収集中に強度を
変化させるリード方向傾斜磁場パルスを含むＭＲイメー
ジング方法において、前記エコー信号を複数点の時刻でサンプリングし且つこ
のサンプリング結果をエコーデータとして収集し、この
収集されたエコーデータに、再構成された画像の空間的
なリード方向への所望のシフト量と前記サンプリング時
の前記リード方向空間周波数とに比例した大きさの位相
シフトを施し、しかる後、この位相シフトされた前記エ
コーデータを実空間の画像データに再構成することを特
徴とするＭＲイメージング方法。
【請求項９】請求項８記載のＭＲイメージング方法に
おいて、前記データ収集において前記サンプリングされた前記エ
コー信号は参照波を用いて検波される一方で、前記参照波の周波数を、前記エコー信号のピーク値収集
時における前記リード方向傾斜磁場パルスの強度に相当
する値だけシフトさせるＭＲイメージング方法。