JP2002000580A

JP2002000580A - Ｍｒ画像撮影装置

Info

Publication number: JP2002000580A
Application number: JP2000185732A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Shimizu; 博道清水
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2002-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】空間選択励起を行う３Ｄ計測を高速化するこ
とが可能なＭＲ画像撮影装置を実現する。【解決手段】励起パルス２１とx,y方向に振動する傾
斜磁場２４、２５を印加しx-y面内の所定２次元領域内
部の磁化のみを励起し位相エンコード傾斜磁場パルス２
３、２６でz,y軸空間情報を磁化の位相にエンコードし
リフォーカスπパルス２２を印加してTE時間経過後にエ
コー２９を発生させx軸方向にリードアウト傾斜磁場２
８を印加してエコーをサンプリングする。時間τ後に第
２のリフォーカスπパルス１１を印加し時刻τ経過後に
横磁化をリフォーカスし、その時刻に縦磁化強制緩和用
のRFパルス１４を印加し横磁化を強制的に縦磁化へ戻
す。励起した領域の横磁化だけを強制縦緩和し全体積内
の磁化を縦磁化に戻すので、直ちに次の励起を行え空間
選択励起を行う３Ｄ計測の高速化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴診断装置
（ＭＲＩ）に関し、特に、医療用のＭＲ画像撮影装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】医療用磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）は、
生体内の水素原子核の密度、核スピンエネルギー緩和過
程におけるスピン−格子緩和時定数、スピン−スピン緩
和時定数、流れ、拡散、温度などの物性によりコントラ
ストが形成できる画像診断装置である。

【０００３】この医療用磁気共鳴診断装置は、用途に応
じて様々なコントラストが形成でき、また任意の断面が
撮影できるため、臨床の場に広く普及している。

【０００４】近年、２次元の空間選択励起ＲＦパルスが
考え出されている。これは、ｘ、ｙ軸方向の振動傾斜磁
場とＲＦとを同時に印加することにより、撮影スライス
面（ｘ−ｙ面）内で、任意の２次元的形状のＲＯＩを選
択的に励起するパルスである。空間選択励起は、特定部
位のスピンを励起して画像化するのに用いられる。

【０００５】このため、空間選択励起ＲＦパルスは、血
管の部位のみを励起し、励起した磁化のボーラスをトレ
ースしたり、脂肪部位を避けて水プロトンのみを励起し
たりするのに有効である。また、流れがある部位や運動
する部位を避けて励起することにより流れや体動のアー
チファクトを抑制する等、多くの用途がある。

【０００６】振動傾斜磁場とＲＦとの組合せにより円
柱、４角柱等所望の形状の空間選択励起を行う技術に関
しては、J．Pauly，D．NishimuraとA．Macovskiによる
論文“AK‐Space Analysis of Small‐Tip‐Angle
Excitation”，J．Magn．，81，43‐56（1989）等に詳
しく述べられている。

【０００７】選択励起法による典型的な撮影シーケンス
を図８に示す。図８において、励起パルス２１と共に
ｘ、ｙ方向に振動する傾斜磁場２４、２５を被検体を含
む所定の空間領域に印加することにより、ｘ−ｙ面内の
２次元領域内部の磁化のみを励起する。位相エンコード
傾斜磁場パルス２６によりｙ軸空間情報を磁化の位相に
エンコードし、リフォーカスπパルス２２を印加して、
励起後、ＴＥ時間経過後にエコー２９を発生させる。

【０００８】そして、ｘ軸方向にリードアウト傾斜磁場
２８を印加しつつ、エコー２９をサンプリングする。そ
の後、縦磁化の回復を待ち、ＴＲを周期として次のサイ
クルヘ移り位相エンコード量を変えて信号計測を繰り返
す。全てのサイクル終了後、エコー信号を位相エンコー
ド（ｋｘ，ｋｙ）の関数として２次元フーリエ変換し、
画像を得る。

【０００９】ＲＦ波形は、次のようにして求められる。
所望の励起形状を表す形状関数をＤ（ｘ，ｙ）とし、こ
の２次元フーリエ変換から、ｋ空間の形状関数Ｄ’（ｋ
ｘ，ｋｙ）を作成する。一方、ｋ空間を均一にカバーす
る軌跡を設定する。

【００１０】典型的な例では、ｋ空間の辺縁から原点へ
一定速度で収束する螺旋軌跡が用いられる。この軌跡を
与える傾斜磁場波形Ｇｘ（ｔ）、Ｇｙ（ｔ）は、次式
（１）で計算できる。ただし、Ｇｘ（ｔ）とＧｙ（ｔ）
は、それぞれ振幅が時間の１次関数で減衰するsin波、c
os波である。

【数１】ここで、Ａはスパイラルの大きさを決める定数である。
また、Ｔ／nは空間のスパイラルの回転周期を表す。通
常ｎは１０前後とする。軌跡はｋ空間を一様にカバーす
るものであればよく、螺旋に限らずＥＰＩ法のようなジ
グザグ状の軌跡を用いることもできる。

【００１１】ＲＦ波形Ｂ1（ｔ）はＤ’（ｋｘ，ｋｙ）
とＧｘ（ｔ）、Ｇｙ（ｔ）とから次式（２）で求められ
る（前述のJ．Paulyらの論文を参照）。

【数２】ここで、γは核磁気回転比、Ｇ（t）は傾斜磁場ベクト
ルである。

【００１２】さて、図８に示したシーケンスでは、励起
時に印加する振動傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙによってｘ−ｙ面
内の磁化がＤ（ｘ，ｙ）の形状に励起される。

【００１３】例えば、Ｄ（ｘ，ｙ）を２次元のガウス関
数とすると、Ｄ’（ｋｘ，ｋｙ）は同じく２次元のガウ
ス関数となり、これは概略円柱状と見なせる。この励起
はスライス方向（ｚ方向）には一様であり、スライス選
択性をもたない。

【００１４】従って、撮影スライスはリフォーカスπパ
ルス２２と同時に印加するｚ傾斜磁場２３によって選択
される。

【００１５】すなわち、リフォーカスπパルス２２をsi
nｃ関数状の周波数選択性パルスとし、同時にｚ傾斜磁
場２３を印加してスピンエコー信号が発生するスライス
を選択する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、３次元体積
に亘るデータを取得する撮影方法は、現在のＭＲＩでは
標準的に行われている。この様な計測法には、マルチス
ライス計測と３Ｄ計測とがある。

【００１７】しかし、空間選択励起パルスはｚ方向に一
様な励起を行うため、撮影しようとするスライス以外の
スライスの磁化も励起してしまう。このため、マルチス
ライス計測ができないという問題点がある。

【００１８】空間選択励起パルスを３次元（球や回転楕
円対の内部の磁化の励起）へ拡張した技術も存在する。
例えば、ｋｘ−ｋｙ面内を螺旋トラジェクトリとし、こ
れをｋｘ方向に積み重ねたトラジェクトリが、J．Paul
y，B．Huらの論文、“Ａ Three‐Dimensional Spin‐
Echo or Inversion Pulse”，Magn．Reson．Med．，
29，2‐6（1993）に述べられている。

【００１９】しかし、３次元励起のためには３次元体積
内を一様にカバーするトラジェクトリが必要であり、傾
斜磁場の機械的限界から、トラジェクトリをトレースす
る時間は長いものとなる。すわなち、ＲＦパルス長が長
くなり、励起形状の精度も低くなる。

【００２０】一方、３Ｄ計測では体積内の磁化を全て励
起するため、マルチスライス計測に比べてＳＮ比が高
く、スライス間の継ぎ目が画像に現れることもないが、
スライス方向の位相エンコード量を変化させて多くの計
測を反復する過程で縦磁化の緩和を待つ必要があり、計
測時間が長くなる欠点がある。

【００２１】本発明の目的は、空間選択励起を行う３Ｄ
計測を高速化することが可能なＭＲ画像撮影装置を実現
することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。（１）静磁場と、傾斜磁場と、高周波磁場と、磁気共鳴
信号検出手段と、画像再構成手段と、画像表示手段と、
これらの制御手段とを備えるＭＲ画像撮影装置におい
て、高周波磁場と傾斜磁場とを同時に、所定の空間領域
に印加して撮影スライス内の部分を選択的に励起する第
１の工程を実行し、上記選択的な励起に続いて空間座標
に関する１次元ないし３次元の情報を位相エンコードす
る第２の工程を実行し、リフォーカスπパルスを印加し
てエコー信号を生成させ、これをサンプリングする第３
の工程を実行し、上記エコー信号のサンプリング後に、
リフォーカスπパルスを印加して再度横磁化を収束させ
る第４の工程を実行し、横磁化が再収束された時刻にお
いて、上記第１工程と同一の領域の横磁化を選択的に強
制的に縦磁化へ戻す第５の工程を実行し、第１から第５
の工程を、縦緩和時間Ｔ1よりも短い時間で反復して画
像データを収集する。

【００２３】（２）好ましくは、上記（１）において、
上記第５工程は、上記第１工程と同一の波形で位相が逆
の高周波磁場と、上記第１工程と同一の波形の傾斜磁場
とを印加する。

【００２４】（３）また、好ましくは、上記（１）又は
（２）において、スライスエンコード毎に空間選択励起
と空間選択強制縦緩和を行いつつ、スライス方向こ位相
エンコードを行い３Ｄ計測を行う。

【００２５】（４）また、好ましくは、上記（１）、
（２）又は（３）において、空間選択励起と空間選択強
制縦緩和がwavelet関数で行われる。

【００２６】（５）また、好ましくは、上記（１）、
（２）又は（３）において、空間選択励起と空間選択強
制縦緩和を行い、局在化した領域のスペクトロスコピッ
クイメージを得る。

【００２７】本発明では３Ｄ計測において、信号サンプ
リング後にリフォーカスπパルスを印加してｘ−ｙ平面
に残っている磁化を再度収束させ、横磁化が再収束した
時刻において、−π／２パルスを印加することにより横
磁化を強制的に縦磁化へ戻す。この際、縦磁化を励起す
る時に用いた空間選択励起パルスと同一の空間選択性を
もったＲＦパルスを用い、画像化のために励起された領
域のみ磁化を縦磁化へ戻す。

【００２８】励起した領域の横磁化だけを強制縦緩和さ
せることができるため、強制縦緩和後は全体積内の磁化
を縦磁化に戻すことができる。

【００２９】従って、直ちに次の励起を行うことがで
き、３Ｄ計測における待ち時間ＴＲを縦緩和時間Ｔ1よ
りも短く設定することが可能になる。

【００３０】１次元のＷavelet関数による励起を行った
場合にも、同様に高速な３Ｄ計測が可能になる。

【００３１】所望の部位のみを励起し、局在化した領域
のスペクトロスコピックイメージングを行う場合にも高
速３Ｄ計測が可能になる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。図３は本発明の第１の実
施形態が適応される核磁気共鳴診断装置の概略構成図で
ある。

【００３３】図３において、４０２は被検体４０１内部
に一様な静磁場Ｂ0を発生させるための電磁石または永
久磁石、４１４ａは高周波磁場を発生する送信コイル、
４１４ｂは被検体４０１から生じる核磁気共鳴信号を検
出するための検出コイルである。

【００３４】また、４０９は直交するｘ、ｙ及びｚの３
方向に強度が線形に変化する傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ
を発生する傾斜磁場コイル、４１０は傾斜磁場に電流を
供給するための傾斜磁場電源である。

【００３５】また、４０８はコンピュータ、４０６は信
号処理系であり、この信号処理系４０６は、ＲＯＭ４２
４、ＲＡＭ４２５、磁気ディスク４２６、光磁気ディス
ク４２７及びデイスプレイ４２８を有する。

【００３６】また、４２１は操作部であり、この操作部
４２１は、キーボード４２２及びマウス４２３を有す
る。

【００３７】次に本装置の動作の概要を説明する。送信
系４０４のシンセサイザ４１１により発生させた高周波
を変調器４１２で変調し電力増幅器４１３で増幅し、高
周波コイル４１４ａに供給する。これにより、所定の空
間領域に配置された被検体４０１の内部に高周波磁場
（ＲＦ磁場）を発生させ、核スピンを励起させる。通常
は、¹Ｈを対象とするが、³¹Ｐ、¹²Ｃ等、核スピンを有
する他の原子核を対象とすることもある。

【００３８】被検体４０１から放出される核磁気共鳴信
号は、コイル４１４ｂにより受信され、検出系４０５の
増幅器４１５を経た後、検波器４１６で直交位相検波さ
れ、Ａ／Ｄ変換器４１７を経てコンピュータ４０８へ入
力される。

【００３９】なお、高周波コイル４１４は送受信両用で
もよく、別々でもよい。コンピュータ４０８は信号処理
後、上記核スピンの密度分布、緩和時間分布、スペクト
ル分布等に対応する画像をＣＲＴディスプレイ４２８に
表示する。ＲＡＭ４２５は計算途中のデータあるいは最
終データを収納するメモリである。

【００４０】傾斜磁場発生系４０３（傾斜磁場コイル４
０９、傾斜磁場電源４１０）、送信系４０４、検出系４
０５は、全てシーケンサ４０７によって制御され、この
シーケンサ４０７はコンピュータ４０８によって制御さ
れる。コンピュータ４０８は操作部４２１からの指令に
より制御される。

【００４１】上述したＭＲ画像撮影装置について、その
動作等を以下詳細に説明する。図１に本発明の第１の実
施形態における典型的な動作シーケンスを示す。この図
１を参照して空間選択励起を用いた２次元の撮影法を説
明する。

【００４２】図１において、励起パルス２１と共に、
ｘ、ｙ方向に振動する傾斜磁場２４、２５を印加するこ
とにより、ｘ−ｙ面内の予め定めた２次元領域内部の磁
化のみを励起する。次に、位相エンコード傾斜磁場パル
ス２３、２６によりｚ、ｙ軸空間情報を磁化の位相にエ
ンコードし、リフォーカスπパルス２２を印加して、励
起後ＴＥ時間経過後に、エコー２９を発生させる。そし
て、ｘ軸方向にリードアウト傾斜磁場２８を印加しつつ
エコーをサンプリングする。

【００４３】その後、待ち時間τ後に第２のリフォーカ
スπパルス１１を印加し、さらに時刻τ経過後に横磁化
をリフォーカスさせる。横磁化がリフォーカスした時刻
に縦磁化強制緩和用のＲＦパルス１４を印加し、横磁化
を強制的に縦磁化へ戻す。

【００４４】このＲＦパルス１４は励起用ＲＦパルス２
１と同じ空間選択性を有するものにする。例えば、振幅
変調波形を同一とし、位相を１８０°変化させる。そし
て、振動傾斜磁場１５、１６は、励起時の振動傾斜磁場
２４、２５と同一にする。

【００４５】なお、ｚ傾斜磁場パルス１２およびｙ傾斜
磁場パルス１３は、横磁化の位相戻し用であり、信号サ
ンプリング後から、強制縦緩和までのいずれかの時刻で
行う。また、リードアウト傾斜磁場２８はｘ方向位相戻
しのために負側の振幅を伴う。各時刻における選択領域
内と選択領域外における横磁化の位相を図１下段に示し
た。

【００４６】次に、磁化ベクトルの動きを図２を参照し
て説明する。図２において、空間選択励起π／２パルス
２１の印加直後（時刻０とする）の磁化は、（ａ）に示
すように、特定の２次元領域内３１のみが９０°倒れ
る。ここでは、簡単のため、ｘ−ｙ面内の円形の領域を
選択している。磁化はｚ方向には円柱状に励起される。

【００４７】リフォーカスπパルス２２印加後、エコー
生成時刻（時刻ＴＥ）には図２の（ｂ）のように、選択
領域３２内の磁化がｘ−ｙ平面で、図２（ａ）の場合と
反転している。

【００４８】第２のリフォーカスπパルス１１印加後、
τ時間経過後（時刻ＴＥ＋２τ）には、図２の（ｃ）の
ように、選択領域３２内の磁化は、図２の（ｂ）の場合
と更にｘ−ｙ平面で反転し、励起時（ｔ＝０）と方向が
一致する。

【００４９】この時刻（ＴＥ＋２τ）に空間選択性の−
π／２パルス１４を照射すると、図２の（ｄ）のよう
に、選択領域３２内の横磁化は縦磁化へ転換され、被写
体の領域３２全体の磁化が縦磁化になる。

【００５０】この状態では、直ちに次のサイクルヘ移り
位相エンコード量を変えて信号計測を繰り返すことがで
きる。

【００５１】なお、図２に示した例においては、円柱状
の領域を縦磁化とする場合を示したが、円柱ばかりでな
く、楕円柱、角柱、その他のｘ−ｙ面の任意形状の領域
を柱状に励起することもＲＦ波形を変えることにより可
能である。

【００５２】また、上記の例ではｚ方向に一様な柱状領
域の励起の場合を述べたが、３軸の傾斜磁場の組合せに
よって励起領域を任意の方向へ傾けることができる。

【００５３】励起領域の入力には、ＦＳＥ法等の一般的
なＭＲＩの撮影法を用いて所望のスライスのスカウト画
像を得て、このスカウト画像をディスプレイ４２８へ表
示した上で、例えば脂肪を避けかつ所望の領域を完全に
覆うようにマウス４２３等を用いて対話的に閉領域のＲ
ＯＩを入力する。

【００５４】ＲＦ波形の計算は次のように行う。ＲＯＩ
内部を１、外部を０とする２値関数を作り形状関数Ｄ
（ｘ，ｙ）とする。ＲＯＩ形状は原理的には任意の形状
が指定できる。しかし、複雑な形状になるほど形状関数
Ｄ（ｘ，ｙ）のフーリエ変換Ｄ’（ｋｘ，ｋｙ）は高周
波成分（ｋ空間で原点から遠い成分）を多く含むから、
ｋ空間の螺旋軌跡もより遠方から開始する必要があり、
振動傾斜磁場２４、２５の振幅を大きくするか、または
印加時間を長くしなければならない。これは装置的な困
難や撮影時間の延長を伴う。

【００５５】このような事情から、ＲＯＩ形状の入力に
際しては不要に複雑にならないようにするのが実際的で
ある。また、形状関数の境界は立ち上がりが急俊である
ほど、不要領域はシャープに抑圧されるが、傾斜磁場の
振幅特性と過渡特性への要求が厳しくなる。

【００５６】そこで、２値関数Ｄ（ｘ，ｙ）は必要に応
じてスムージングを施してもよい。例えば、関数Ｄ
（ｘ，ｙ）の境界で関数値が最大値から滑らかに減少す
るようにする。

【００５７】形状関数Ｄ（ｘ，ｙ）を２次元フーリエ変
換し、ｋ空間の関数Ｄ’（ｋｘ，ｋｙ）を作成する。こ
れと予め定めたＧＣ波形とから、式（２）を用いてＲＦ
波形を計算する。本発明の第１の実施形態におけるＭＲ
画像撮影では、計算機ヘセーブしておいたＲＦ波形を用
いる。最大フリップ角がπ／２になるように、実験的に
Ｂ1（ｔ）の振幅を調整する。

【００５８】以上のように、本発明の第１の実施形態に
よれば、励起した領域の横磁化だけを強制縦緩和し、全
体積内の磁化を縦磁化に戻し、直ちに次の励起を行うこ
とができるので、空間選択励起を行う３Ｄ計測を高速化
することが可能なＭＲ画像撮影装置を実現することがで
きる。

【００５９】次に、本発明の第２の実施形態を図４を参
照して説明する。図４は４Ｄ¹Ｈ−ＣSI（Ｃhemical Sh
ift Imaging）の例である。ＣＳＩではボクセルサイズ
は１cm×１cm×１cm程度であり、例えば１cm厚スライス
を５〜１０枚程度設定し、脳をカバーする。皮下脂肪は
妨害となるので、通常はＯＶＳ（Ｏuter Ｖolume Ｓu
ppression）等で本スキャンに先立って抑圧する。

【００６０】ＯＶＳでは、本撮影に先だって不要領域の
磁化を励起してクラッシャー傾斜磁場により抑圧する。
ＯＶＳは通常複数のスライスを組合せて不要領域を全て
カバーする。ＯＶＳは磁化の励起サイクル毎に実行され
る。

【００６１】これに対して、本発明では、空間選択励起
パルスを用いて概略円柱状の内部の磁化のみを励起する
ことにより、不要領域からの信号を避ける。

【００６２】４Ｄ¹Ｈ‐ＣSIのシーケンスを図４に示
す。図４において、先頭のＣＨＥＳＳパルス５１は、水
のスペクトルを周波数選択的に励起するガウス関数が用
いられることが多い。励起された水の磁化はクラッシャ
ー傾斜磁場パルス５２により位相が分散し、信号へ寄与
しなくなる。つまり、ＣＨＥＳＳパルス５１とクラッシ
ャー傾斜磁場パルス５２とにより、水のスペクトルを予
め抑圧する。

【００６３】続いて、空間選択励起パルス２１を、ｘ、
ｙ振動傾斜磁場２４、２５と共に印加する。３軸の空間
情報は位相エンコード２３、２６および５３で付与す
る。エコー２９の計測後は位相戻し１２、１３、５４を
行う。

【００６４】その後、リフォーカスπパルス１１を印加
し、エコー再収束時刻（ｔ＝ＴＥ＋τ）において縦磁化
強制緩和用のＲＦパルス１４を印加し、横磁化を強制的
に縦磁化へ戻す。

【００６５】次のサイクルヘ移り、位相エンコード量を
変えて信号計測を繰り返す。エコー信号を位相エンコー
ド（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ）および時間ｔの関数として全て
取得後、４次元フーリエ変換し、３次元のスペクトロス
コピックイメージを得る。

【００６６】リードアウト傾斜磁場は用いられず、エコ
ー２９を時間に対してフーリエ変換することによりスペ
クトル情報が得られる。空間選択励起の利点は、被写体
の組織の形状に沿った任意の形状の領域を、ＯＶＳより
も精度よく抑圧できることである。

【００６７】また、ＯＶＳとは異なり、不要信号の抑圧
が本計測の１部として行われるため、計測時間が延長す
ることもない。空間選択励起パルスにより不要領域を励
起し、クラッシャー磁場により信号を抑圧することもで
きるが、この過程は本撮影の前の予備処理として行われ
るため、計測時間が延長する。

【００６８】また、再構成された代謝物分布画像に対し
て、励起形状関数Ｄ（ｘ，ｙ）の逆関数を乗じることに
より、信号の強度分布を補正してもよい。これにより励
起のフリップ角の空間的な変化を補正できるので、より
定量性のある代謝物分布画像が得られる。

【００６９】以上のように、本発明の第２の実施形態に
よれば、第１の実施形態と比較して計測時間が長時間と
なるが、画像から水と脂肪分とを除去したスペクトル画
像を得ることができる。

【００７０】更に、本発明の第３の実施形態としては、
空間選択励起と空間選択強制緩和を空間一次元の励起へ
適用する例がある。このような例としてwaveletエンコ
ード法を適用した例がある。wavelet関数は局在する基
本関数を縮小または拡大し、トランスレートした関数で
ある。この関数は互いに相似形で、直交関数系をなす。

【００７１】このようなwavelet基底関数には多種類が
あるが、一例としてＨaar waveletを図５に示す。数式
的表現は次式（３）となる。

【数３】ここで、ｊはスケールパラメータ（ｊ＝０，１，２，・
・・１og２Ｎ‐1）、Ｎはデータ点数、ｋはトランスレ
ーションパラメータ（ｋ＝１，２，４，・・・，２^j）
である。

【００７２】waveletエンコードの特長は、撮影中の被
写体の動きの影響を受けにくい点である。waveletエン
コードではＲＦ照射による１回の磁化の励起毎に、空間
の一次元的な一部分のみを励起して信号を計測する。

【００７３】従って、被写体が一時的に動いたとしても
その動きは動いた時刻に励起された画像の中の部分のぼ
けを引き起こすに止まる。

【００７４】これに対して、フーリエエンコードでは、
動いた時刻に計測したフーリエ成分（空間周波数成分）
が動きの影響を受け、アーチファクトは画像全体に分布
する。

【００７５】waveletエンコード法では、図５の（ａ）
に示すように、ＲＦパルスによって空間一次元方向（ｙ
方向とする）の磁化を空間的にwavelet関数状に励起
し、その後ｘ方向にリードアウト傾斜磁場を印加してエ
コーを計測する。そして、wavelet関数のスケール、シ
フト量を変化させて、一連の計測を実行する。

【００７６】全エンコードにわたるデータを取得後、ｘ
方向に逆フーリエ変換、ｙ方向に逆wavelet変換するこ
とにより２次元画像を再構成する。すなわち、通常のフ
ーリエ変換法による位相エンコードに代えて、ｙ方向の
位置座標のエンコードとデコードをwavelet励起／wavel
et逆変換で行う。

【００７７】ｘ方向のエンコードはフーリエ変換法と同
じく周波数エンコードとする。スライス方向はｚ傾斜磁
場パルスによる位相エンコードを行う。wavelet励起Ｒ
Ｆパルスでは、図５の（ｂ）に示すように、スライス方
向にも磁化が励起されるため、励起時にスライス選択を
行うことは困難である。

【００７８】wavelet関数を用いたＭＲ信号のエンコー
ド法に関しては、例えば、L．P．PanychとF．A．Jolesz
よる論文“A dynamically Adaptive imaging Algor
ithmfor Wavelet‐Encoded MRI”，Magnetic Resona
nce in Medicen，32，p738‐p748（1994）等に記述さ
れている。

【００７９】ところで、waveletエンコードでは縦磁化
の一部を励起するのみであるため、磁化の励起効率はフ
ーリエエンコードに比べると低い。しかし、未励起磁化
が存在するため縦磁化の緩和時間を設けることなく、次
のトランスレーションまたはスケールのwavelet励起を
連続して行うことが可能で、全体の励起効率はフーリエ
エンコードと同等にできる。

【００８０】しかし、スライス方向にも磁化が励起され
るため、従来技術における３Ｄ計測では縦磁化の緩和時
間が必要であった。

【００８１】これに対して、本発明では、エコーを取得
後、励起時と同じwavelet関数状に磁化を強制縦緩和す
ることにより、被写体内の磁化を全て縦磁化へ戻し、３
Ｄ計測を高速化することができる。

【００８２】これを図６のシーケンスで説明する。図６
において、励起パルス７１と共にｙ方向傾斜磁場７２を
印加することにより、ｙ方向の磁化をＨaar関数状に励
起する。ｙ方向傾斜磁場７２はｙ方向の位相戻しのため
の負の振幅部分を有する。ワープ傾斜磁場パルス２７に
よりｘ方向に位相を分散させた後、リフォーカスπパル
ス２２を印加し、励起後ＴＥ時間経過後にエコー２９を
発生させる。

【００８３】そして、ｘ軸方向にリードアウト傾斜磁場
２８を印加しつつエコー２９をサンプリングする。エコ
ー２９の中心から時間τ後に第２のリフォーカスπパル
ス１１を印加し、さらに時刻τ経過後に横磁化をリフォ
ーカスさせる。

【００８４】横磁化がリフォーカスした時刻に縦磁化強
制緩和用のＲＦパルス７３を印加し、横磁化を強制的に
縦磁化へ戻す。このＲＦパルス７３は励起用ＲＦパルス
７１と同じ空間選択性を有するものにする。例えば、Ｒ
Ｆパルス７３を、ＲＦパルス７１とＲＦ振幅変調波形を
同一とし、位相を１８０°変化させる。

【００８５】縦磁化の強制緩和後は、直ちに次の位相エ
ンコードステップの計測を実行できる。または、同一エ
ンコードステップで異なるwaveletの励起へ進んでもよ
い。waveletの励起パルス７１は励起毎に位相やパルス
長が変化するので、強制縦緩和パルス７３もこれに応じ
て変化させることはいうまでもない。

【００８６】さらに、第４の実施形態としては、Ｆast
ＳEシーケンスと空間選択励起と空間選択強制縦緩和と
を組合せるものがある。すなわち、リフォーカスπパル
スにより複数のスピンエコーを発生させ、エコー毎に異
なる位相エンコードを付与するマルチエコーへの応用例
である。

【００８７】これを図７を用いて、説明する。図７にお
いて、ｚ、ｙ方向は位相エンコードとし、ｘ方向にはワ
ープ傾斜磁場２７とリードアウト傾斜磁場２８とを印加
して、傾斜磁場エコー２９を発生させる。各エコー２９
はスピンエコー時刻と一致させる。エコー２９をサンプ
リング後、πパルス１１で横磁化を再収束させる。

【００８８】図７の下段に示すのベクトルのように、選
択領域外の磁化はπパルス毎にｚ軸上で反転し、エコー
２９が偶数個である場合はπパルス１１により磁化はｚ
軸の負方向に向いているので、強制縦緩和パルス１４は
−π／２パルスとし、一旦、選択領域内の磁化を−ｚ軸
上で揃えた後、付加的なπパルス８１で全磁化を＋ｚ軸
上へ戻す。エコーが偶数個である場合は最後のπパルス
８１は不要で、また、強制縦緩和パルス１４は−π／２
パルスとなる。

【００８９】以上、空間選択性強制縦緩和ＲＦパルスを
具体的に説明したが、空間選択励起を行う他の様々なシ
ーケンスに対しても、同様に空間選択励起時と同一のＲ
Ｆ波形でフリップ角が−π／２の強制縦緩和パルスが被
写体内の全磁化を縦緩和させるために有効である。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
励起した領域の横磁化だけを強制縦緩和し、全体積内の
磁化を縦磁化に戻し、直ちに次の励起を行うことができ
るので、空間選択励起を行う３Ｄ計測を高速化すること
が可能なＭＲ画像撮影装置を実現することができる。ま
た、１次元または２次元の空間選択励起を行う３次画像
元計測の撮影時間を短縮できる。

【００９１】また、脂肪等の不要部位を、その形状に沿
って正確に避けて必要な部位のみを励起して信号を得る
ことができるから、不要信号を正確に除いた代謝物画像
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の動作シーケンスを示
す図である。

【図２】本発明の磁化の動きを示す図である。

【図３】本発明が適用される核磁気共鳴画像診断装置の
全体概略構成図である。

【図４】本発明を第２の実施形態における４ＤＣＳＩ法
のシーケンスを示す図である。

【図５】Ｈaar wavelet関数を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施形態であるwaveletへの応
用を示すシーケンス図である。

【図７】本発明の第４の実施形態であるマルチエコーへ
の応用を示すシーケンス図である。

【図８】従来の技術における空間選択励起シーケンスを
示す図である。

【符号の説明】

１１リフォーカスπ−ＲＦパルス１２、１３位相戻し傾斜磁場パルス１４空間選択強制縦緩和ＲＦパルス１５、１６空間選択強制縦緩和傾斜磁場パルス２１空間選択励起π／２−ＲＦパルス２２リフォーカスπ−ＲＦパルス２３、２６位相エンコード傾斜磁場パルス２４、２５空間選択励起傾斜磁場パルス２７ｘ方向ワープ傾斜磁場パルス２８リードアウト傾斜磁場パルス２９エコー信号３１選択励起領域３２、４０１被写体５１ＣJESSパルス５２クラッシャー傾斜磁場パルス５３位相エンコード傾斜磁場パルス５４位相戻し傾斜磁場パルス７１ wavelet励起RFパルス７２ wavelet励起傾斜磁場パルス７３ wavelet強制縦緩和ＲＦパルス８１縦磁化反転ＲＦパルス４０２静磁場発生磁気回路４０３傾斜磁場発生系４０４送信系４０５検出系４０６信号処理系４０７シーケンサ４０８コンピュータ４０９傾斜磁場コイル４１０傾斜磁場電源４１１シンセサイザ４１２変調器４１３、４１５増幅器４１４高周波コイル４１６直交位相検波器４１７Ａ／Ｄ変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静磁場と、傾斜磁場と、高周波磁場と、
磁気共鳴信号検出手段と、画像再構成手段と、画像表示
手段と、これらの制御手段とを備えるＭＲ画像撮影装置
において、高周波磁場と傾斜磁場とを同時に、所定の空間領域に印
加して撮影スライス内の部分を選択的に励起する第１の
工程を実行し、上記選択的な励起に続いて空間座標に関する１次元ない
し３次元の情報を位相エンコードする第２の工程を実行
し、リフォーカスπパルスを印加してエコー信号を生成さ
せ、これをサンプリングする第３の工程を実行し、上記エコー信号のサンプリング後に、リフォーカスπパ
ルスを印加して再度横磁化を収束させる第４の工程を実
行し、横磁化が再収束された時刻において、上記第１工程と同
一の領域の横磁化を選択的に強制的に縦磁化へ戻す第５
の工程を実行し、第１から第５の工程を、縦緩和時間Ｔ1よりも短い時間
で反復して画像データを収集することを特徴とするＭＲ
画像撮影装置。
【請求項２】請求項１記載のＭＲ画像撮影装置におい
て、上記第５工程は、上記第１工程と同一の波形で位相
が逆の高周波磁場と、上記第１工程と同一の波形の傾斜
磁場とを印加することを特徴とするＭＲ画像撮影装置。