JP2002204789A - Mri装置 - Google Patents

Mri装置

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JP2002204789A
JP2002204789A JP2001002674A JP2001002674A JP2002204789A JP 2002204789 A JP2002204789 A JP 2002204789A JP 2001002674 A JP2001002674 A JP 2001002674A JP 2001002674 A JP2001002674 A JP 2001002674A JP 2002204789 A JP2002204789 A JP 2002204789A
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pulse
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Tomonori Masuda
智徳 増田
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Hitachi Medical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 脂肪信号を抑制したDWIを得ることができ
るMRI装置を提供することにある。 【解決手段】 シーケンサ6は、信号測定のためにスピ
ンの励起を行う信号測定部分と、信号測定のためにスピ
ンの励起を行なう前にあらかじめ反転パルスを用る反転
部分とからなるパルスシーケンスで、送信系3,傾斜磁
場発生系2及び受信系4を制御し、反転部分の時間幅
が、脂肪由来の信号が十分低いタイミングを用いて計測
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、磁気共鳴現象を利
用して被検体(人体)の対象部位の断層像を得る際、生
体内の水の拡散状態の違いを強調した画像を得るための
撮像を行なうMRI装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、MRI装置を用いて生体内の水の
拡散状態の違いを強調した画像(DWI:Diffusion w
eighted imaging)を得る場合には、EPIを用いて撮
影することが多いものである。EPIでは、水と脂肪の
化学シフトアーチファクトが強く出るため、CHESS
(CHEmical Shift Selective)などの脂肪抑制法を併用
することが一般的となっている。CHESSは、周波数
選択性のRFパルスをプリパルスとして使用し、共鳴周
波数の差を利用して特定の組織だけ飽和させる手法であ
り、水と脂肪には約3.5ppmのケミカル・シフトが
あるため、これを脂肪抑制に利用しているが、静磁場強
度が低ければ共鳴周波数差も小さくなる。
【0003】
【解決しようとする課題】しかしながら、脂肪からの信
号発生源である水素プロトンは高分子である脂肪分子に
結合しているため、ほとんど拡散していない。このた
め、DWIを得る際、DWIのコントラストを特徴付け
るb値が大きくなるほど、脂肪からの信号が強調された
画像となるという問題があった。
【0004】本発明の目的は、脂肪信号等の所定組織の
信号を抑制したDWIを得ることができるMRI装置を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】(1)上記目的を達成す
るために、本発明は、静磁場中に置かれた被検体の組織
を構成する原子核スピンを励起するための高周波パルス
を照射する手段と、高周波パルスの照射により被検体か
ら生じる核磁気共鳴信号を受信する手段と、上記信号を
エンコードするための傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生
手段と、上記照射手段,上記傾斜磁場発生手段及び上記
受信手段を所定のパルスシーケンスに従い制御する制御
手段と、上記信号をもとに上記被検体の断層像を再構成
する再構成手段と、生体内の物質の拡散を定量化するた
めの定量化手段とを有するMRI装置において、上記制
御手段は、信号測定のためにスピンの励起を行う信号測
定部分と、信号測定のためにスピンの励起を行なう前に
あらかじめ反転パルスを用る反転部分とからなるパルス
シーケンスで、上記照射手段,上記傾斜磁場発生手段及
び上記受信手段を制御し、上記反転パルス照射後信号計
測までの反転時間を、所定の組織を抑制する時間間隔と
なるように制御するようにしたものである。
【0006】かかる構成により、DWIを計測する際
に、信号測定のためのスピン励起を行なう前に予め反転
パルスを照射し、脂肪等からの信号が十分低いタイミン
グで信号測定のためのスピン励起を行うことで、脂肪信
号等の所定組織の信号を抑制したDWIを得るものとな
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図3を用いて、本発
明の一実施形態によるMRI装置の構成及び動作につい
て説明する。最初に、図1を用いて、本実施形態による
MRI装置の全体構成について説明する。図1は、本発
明の一実施形態によるMRI装置の全体構成を示すブロ
ック図である。
【0008】MRI装置は、磁気共鳴現象を利用して被
検体の断層像を得るものである。本実施形態によるMR
I装置は、静磁場発生磁気回路1と、傾斜磁場発生系2
と、送信系3と、受信系4と、信号処理系5と、シーケ
ンサ6と、中央処理装置(CPU)7と、操作部8とを
備えている。
【0009】静磁場発生磁気回路1は、被検体9の周り
にその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁
場を発生させるものであり、被検体9の周りのある広が
りをもった空間に永久磁石方式又は常電導方式あるいは
超電導方式の磁場発生手段が配置されている。
【0010】傾斜磁場発生系2は、X,Y,Zの三軸方
向に巻かれた傾斜磁場コイル10と、それぞれのコイル
10を駆動する傾斜磁場電源11とから構成される。傾
斜磁場発生系2は、後述するシーケンサ6から命令にし
たがって、それぞれのコイル10の傾斜磁場電源11を
駆動することにより、X,Y,Zの三軸方向の傾斜磁場
Gs,Gp,Gfを被検体9に印加する。この傾斜磁場
の加え方により、被検体9に対するスライス面を設定す
ることができる。
【0011】送信系3は、後述するシーケンサ6から送
出される高周波磁場パルスにより被検体9の生体組織を
構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために
高周波信号を照射するものである。送信系3は、高周波
発振器12と、変調器13と、高周波増幅器14と、送
信側の高周波コイル15とから構成されている。送信系
3は、高周波発振器12から出力された高周波パルスを
高周波増幅器14で増幅した後に、被検体9に近接して
配置された受信側の高周波コイル16に供給することに
より、電磁波を被検体9に照射する。
【0012】受信系4は、被検体9の生体組織の原子核
の核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信
号)を検出するものである。受信系4は、受信側の高周
波コイル16と、増幅器17と、直交位相検波器18
と、A/D変換器19とから構成されている。送信側の
高周波コイル15から照射された電磁波による被検体9
の応答の電磁波(NMR信号)は被検体9に近接して配
置された受信側の高周波コイル16で検出され、増幅器
17及び直交位相検波器18を介してA/D変換器19
に入力してデイジタル量に変換され、さらに、シーケン
サ6からの命令によるタイミングで直交位相検波器18
によりサンプリングされた二系列の収集データとされ、
その信号が信号処理系5に送られるようになっている。
【0013】信号処理系5は、受信系4で検出したエコ
ー信号を用いて画像再構成演算を行うと共に画像表示を
するものである。信号処理系5は、エコー信号について
フーリーエ変換,補正係数計算,画像再構成等の処理及
びシーケンサ6の制御を行うCPU7と、経時的な画像
解析処理及び計測を行うブログラムやその実行において
用いる不変のパラメータなどを記憶するROM(読み出
し専用メモリ)20と、前計測で得た計測パラメータや
受信系4で検出したエコー信号及び関心領域設定に用い
る画像を一時保管すると共に、その関心領域を設定する
ためのパラメータなどを記憶するRAM(随時書き込み
読み出しメモリ)21と、CPU7で再構成された画像
データを記録するデータ格納部となる光磁気ディスク2
2及び磁気デイスク23と、これらの光磁気デイスク2
2又は磁気デイスク23から読み出した画像データを映
像化して断層像として表示する表示部となるディスプレ
イ24とから成る。
【0014】シーケンサ6は、被検体9の生体組織を構
成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁
場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加
する制御手段である。シーケンサ6は、CPU7の制御
で動作し、被検体9の断層像のデータ収集に必要な種々
の命令を送信系3及び傾斜磁場発生系2並びに受信系4
に送る。また、操作部8は、上記信号処理系5で行う処
理の制御情報を入力するもので、トラックボール25及
びキーボード26から成る。
【0015】次に、図2を用いて、本実施形態によるM
RI装置に用いるシーケンサ6に組み込まれたパルスシ
ーケンスについて説明する。図2は、本発明の一実施形
態によるMRI装置に用いるシーケンサに組み込まれた
パルスシーケンスの説明図である。図2(A)は、励起
RFパルス(RF)の印加タイミングを示しており、図
2(B)は、スライス選択傾斜磁場パルス(Gs)の印
加タイミングを示しており、図2(C)は、位相エンコ
ード傾斜磁場パルス(Gp)の印加タイミングを示して
おり、図2(D)は、信号読み出し傾斜磁場パルス(G
r)の印加タイミングを示している。
【0016】図2の横軸は、時間を示している。時間軸
は、信号計測を行なう信号計測部分と、信号計測の前に
予め反転パルスを用いる反転部分とからなっている。反
転部分では、図2(A)に示すように、反転パルスを照
射し、信号計測までに所定の間隔の反転時間(TI)を
おいている。その後に続く信号計測部分により信号計測
を行なう。信号計測部分では、SE型EPI法を用いて
DWIを得るため、図2(B)に示すように、πパルス
の前後にMPGパルスと呼ばれる傾斜磁場の印加を行な
っている。
【0017】反転時間(TI)は、信号抑制を行なう目
的の組織の縦緩和時間により決定される時間である。
【0018】ここで、図3を用いて、反転パルス励起後
の時間に対する縦磁化の回復について説明する。図3
は、反転パルス励起後の時間に対する縦磁化の回復につ
いて、組織毎に模式的に示した説明図である。図3にお
いて、横軸は時間(ms)を示し、縦軸は正規化した縦
磁化の大きさを示している。そして、組織1,組織2,
組織3の各組織について、縦磁化の大きさを示してい
る。
【0019】図3から分かるように、組織1の信号を抑
制する場合には、TIを約100msとして、縦磁化が
十分小さいタイミングで信号計測を行なう必要があるこ
とがわかる。また、組織2の信号を抑制する場合にはT
Iを約200msとし、組織3の信号を抑制する場合に
はTIを約300msとし、縦磁化が十分小さいタイミ
ングで信号計測を行なう必要がある。脂肪信号の抑制を
行なう場合、静磁場強度0.3Tの装置では、反転時間
TIは約100ms程度となる。
【0020】なお、反転パルスの励起周波数を脂肪の励
起周波数とし、信号計測時の励起周波数を生体水の励起
周波数としてもよいものである。反転パルスの励起周波
数を脂肪に合わせない場合には、水も脂肪も180°励
起される。励起の状態を仮に+1とすると、180°反
転することにより、励起状態は−1となり、緩和(縦緩
和)により0を通過して、励起前の+1の状態に戻るこ
とになる。脂肪は、水に比べて緩和が短いため、脂肪が
0の状態にあるときに、水の縦緩和はまだ0になってお
らず、そのタイミングで信号計測を行うと、水のみの信
号が検出される。しかし、この場合、水の縦磁化は反転
パルスがない場合と比較して小さくなっているため、取
り出せる信号強度が小さくなる。それに対して、反転パ
ルスの励起周波数を脂肪の励起周波数として、周波数選
択的に脂肪のみを反転させると、上述した水信号が小さ
くなる問題無しに、脂肪抑制を行い得るものとなる。
【0021】また、反転パルスに断熱パルスを用いても
よいものである。反転パルスが照射の不均一などによ
り、場所に応じて励起の角度が変わると、場所により脂
肪抑制効果が変わることになる。断熱反転パルスは、照
射の不均一などによる場所による効果のばらつきを少な
くできるので、照射不均一などがあった場合により、脂
肪抑制を効果的に行うことができる。
【0022】さらに、ここでは、信号計測部分にSE型
EPI法を用いて説明を行なったが、SE型EPI法以
外のパルスシーケンスを用いてもよいものである。
【0023】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、水と脂肪の縦緩和時間の差を用いて、脂肪抑制効果
があるDWIを得ることができる。すなわち、反転時間
TIを脂肪信号の縦磁化が0となるタイミングで制御す
ることにより、脂肪の信号は抑制され、水のみが強調さ
れる画像が得られる。また、低磁場強度の装置において
も、脂肪抑制したDWIを得ることができる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、MRI装置において、
脂肪信号等の所定組織の信号を抑制したDWIを得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるMRI装置の全体構
成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態によるMRI装置に用いる
シーケンサに組み込まれたパルスシーケンスの説明図で
ある。
【図3】反転パルス励起後の時間に対する縦磁化の回復
について、組織毎に模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
1…静磁場発生磁気回路 2…傾斜磁場発生系 3…送信系 4…受信系 5…信号処理系 6…シーケンサ 7…CPU 8…操作部 9…被検体 10…傾斜磁場コイル 11…傾斜磁場電源 12…高周波発振器 13…変調器 14…高周波増幅器 15…高周波照射コイル 16…高周波受信コイル 17…増幅器 18…直交位相検波器 19…AD変換器 20…ROM 21…RAM 22…光磁気デイスク 23…磁気デイスク 24…デイスプレイ 25…トラックボール 26…キーボード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静磁場中に置かれた被検体の組織を構成
    する原子核スピンを励起するための高周波パルスを照射
    する手段と、高周波パルスの照射により被検体から生じ
    る核磁気共鳴信号を受信する手段と、上記信号をエンコ
    ードするための傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段
    と、上記照射手段,上記傾斜磁場発生手段及び上記受信
    手段を所定のパルスシーケンスに従い制御する制御手段
    と、上記信号をもとに上記被検体の断層像を再構成する
    再構成手段と、生体内の物質の拡散を定量化するための
    定量化手段とを有するMRI装置において、 上記制御手段は、信号測定のためにスピンの励起を行う
    信号測定部分と、信号測定のためにスピンの励起を行な
    う前にあらかじめ反転パルスを用る反転部分とからなる
    パルスシーケンスで、上記照射手段,上記傾斜磁場発生
    手段及び上記受信手段を制御し、上記反転パルス照射後
    信号計測までの反転時間を、所定の組織を抑制する時間
    間隔となるように制御することを特徴とするMRI装
    置。
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