JP2002369809A - 磁気共鳴映像装置及び磁気共鳴映像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高速撮影法を用いた場合の位相の
ずれに基づく画質劣化を防止し、高画質の映像を得るこ
とのできるＭＲＩを提供することを目的とする。 【構成】 スライス勾配磁場と読み出し勾配磁場とを選
択して印加する第１の勾配磁場印加手段と（５、６）、
この手段により得られる磁気共鳴信号に基づいて補正値
を算出する手段と（１４）、スライス勾配磁場、読み出
し勾配磁場及び位相エンコード磁場とを選択して印加す
る第２の勾配磁場印加手段と（５、６）、算出する手段
により得られた補正値に基づいて第２の勾配磁場印加手
段により得られた磁気共鳴信号を補正する補正手段（１
４）とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴映像装置に関
するものであり、特に、被検体内の特定原子核の空間的
分布を高速に映像化する磁気共鳴映像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴映像法は、固有の磁気モ−メン
トを持つ核スピンの集団が一様な静磁場中におかれたと
きに、特定の周波数で回転する高周波磁場のエネルギ−
を共鳴的に吸収する現象を利用して、物質の化学的及び
物理的な微視的情報を映像化するものである。この磁気
共鳴映像法では、被検体内の存在する特定原子核の空間
的分布のフーリエデータを磁気共鳴信号として得ること
ができる。

【０００３】上述の磁気共鳴映像法では、プロトンの映
像化が一般的であるが、水分子が他のプロトンを含む分
子よりも圧倒的に多いため、大部分が水分子の映像とな
る。しかし、これまでの生体のＮＭＲ分析やＭＲスペク
トロスコピーにおける研究結果から、異なる化学シフト
を持つ物質に関する情報が生体の機序解明や疾病診断に
有用であり、空間分布と併せて化学シフト情報を得る映
像法が種々提案されている。

【０００４】例えば、勾配磁場パルスのタイミングを異
ならせた２つのパルスシーケンスによって、２種の化学
シフト核種に関する空間分布を分離して得る方法が提案
されている（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ，１５３，１８９，１
９８４）。しかしながら、この方法では、静磁場の不均
一性の影響を受け易く、生体で良好な化学シフトの分離
映像を得ることは難しいという問題があった。

【０００５】また、他の方法として、２種の化学シフト
核種を帯域的に区別し、かつπ／２の位相差をもって励
起するようにパルス幅、帯域及び位相が制御された複合
高周波磁場パルスを印加し、それぞれの核種の映像を実
数部及び虚数部に分離して得る方法が知られている（特
開昭６３−８４５４５号公報）。しかしながら、この方
法では、断面の選択に１８０°選択パルスを使用するた
め、断面の選択特性（スライス特性）が良くないという
問題があった。

【０００６】また、磁気共鳴映像装置において多断面を
映像化する方法として、従来より良く知られているマル
チスライス法や、高周波磁場に複合パルスを利用して多
断面を同時に励起し、かつその際に各断面の核スピンの
位相差を前述の複合高周波磁場パルスにより可変して位
相エンコード方向に多断面の映像を同時に得る方法（特
開平４−２０６１８号公報）が提案されている。しかし
ながら、これらの方法はいずれも、多断面を高速に映像
化したり、同一時間内により多くの断面を映像化するに
は制約が大きいという問題があった。

【０００７】ところで、磁気共鳴映像装置において撮像
する際に、励起パルスの特性や受信信号処理時の検波に
おける参照波と信号の位相差等のシステム誤差に起因す
る位相誤差があると、画質が劣化してしまう。そこで、
このような位相誤差を補正するため、位相エンコード量
がゼロの時の位相値から位相誤差の補正を行う方法（特
開平４−４９４１９号公報）が提案されている。

【０００８】また、磁気共鳴映像装置において高速に映
像化する方法として知られているＲＡＲＥ法によるを基
本とする高速スピンエコー法やエコープラナ−法、超高
速フーリエ法、分割スキャン法等、一回の核スピンの励
起中に複数のエコー信号を収集する方法では、前記位相
誤差やシステムやパルスシーケンスの誤差に起因するデ
ータ収集時のサンプリング誤差等があると著しく画質が
劣化する。これらの高速化方法では、１度に発生させる
エコー信号毎に前記位相誤差やシステムやパルスシーケ
ンスの誤差に起因するデータ収集時のサンプリング誤差
が異なるため、上述の位相誤差の補正方法では、十分な
画質改善が期待できなかった。そこで、あらかじめ所定
のパルスシーケンスで位相エンコード勾配磁場を印加し
ないパルスシーケンスを実行することで得られるエコー
信号列から前記位相誤差値とサンプリングポイントのず
れを検出して補正する方法（特開昭６４−８６９５８号
公報等）が知られている。しかしながら、これらの補正
法では、各エコー信号のピークポイントを各データの代
表点とみなして補正を行っているため、各エコー信号内
での位相誤差あるいは各エコー信号間での位相変動につ
いては補正することができなかった。事実、このような
各サンプリング毎の微小な位相誤差は画質劣化の重要な
原因の１つであることが知られている。

【０００９】また、近年、磁気共鳴診断装置は、特に、
高周波磁場の送信部及び受信部のディジタル化等により
高周波磁場や受信信号の振幅、周波数、位相の精度や制
御能力の向上に伴い、振幅、周波数、位相、情報を有効
に利用することが可能になってきた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
磁気共鳴映像装置の一回の核スピンの励起中に複数のエ
コー信号を収集する高速撮影法においては、各エコー信
号内での位相誤差あるいは各エコー信号間での位相変動
に起因する画質劣化が問題となっていた。

【００１１】そこで本発明は、磁気共鳴映像装置におけ
る上記問題点を解決すべく、高速に高画質の映像を得る
ことができる磁気共鳴映像装置を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明は、一様な静磁場中におかれた被検体
に高周波磁場及び所定の勾配磁場を所定のパルスシ−ケ
ンスに従って繰り返し印加し、１回の核スピン励起中に
複数の磁気共鳴信号を収集して、画像を再構成する磁気
共鳴映像装置において、 前記所定の勾配磁場のうち、
スライス勾配磁場と読み出し勾配磁場とを選択して印加
する第１の勾配磁場印加手段と、この手段により得られ
る磁気共鳴信号に基づいて補正値を算出する手段と、前
記所定の勾配磁場のうち、スライス勾配磁場、読み出し
勾配磁場及び位相エンコード磁場とを選択して印加する
第２の勾配磁場印加手段と、前記算出する手段により得
られた補正値に基づいて前記第２の勾配磁場印加手段に
より得られた磁気共鳴信号を補正する補正手段とからな
ることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明によれば、一回の核スピンの励起中に複
数のエコー信号を収集する高速撮影法において各エコー
信号内での位相誤差や各エコー信号間での位相変動に起
因する画質劣化を抑制することができ、高速に高画質の
映像を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図面に従って説明する。 ［第１発明］図１は、本発明の一実施例に係る磁気共鳴
診断装置の構成を示す図である。同図において、静磁場
磁石１、磁場均一性調整コイル３及び勾配磁場生成コイ
ル５はそれぞれ励磁用電源２、磁場均一性調整コイル用
電源４及び勾配磁場生成コイル用電源６にて駆動され
る。これらにより被検体７には一様な静磁場とそれと同
一方向で互いに直交する３方向に線形傾斜磁場分布を持
つ勾配磁場が印加される。送信部１０から高周波信号が
プロ−ブ９に送られ、被検体７に高周波磁場が印加され
る。ここでプロ−ブ９は送受信両用でも、あるいは送受
信別々に設けてもよい。プロ−ブ９で受信された磁気共
鳴信号は受信部１１で直交位相検波された後デ−タ収集
部１３に転送されＡ／Ｄ変換後、電子計算機１４に送ら
れる。以上、励磁用電源２、磁場均一性調整コイル用電
源４、勾配磁場生成コイル用電源６、送信部１０、受信
部１１、デ−タ収集部１３はすべてシステムコントロ−
ラ１２によって制御されている。システムコントロ−ラ
１２及び電子計算機１４はコンソ−ル１５により制御さ
れており、電子計算機１４ではデ−タ収集部１３から送
られた磁気共鳴信号に基づいて画像再構成処理を行い、
画像デ−タを得る。得られた画像は画像ディスプレイ１
６に表示される。本発明における被検体７内のスライス
面内の画像デ−タを収集するためのパルスシ−ケンス
は、システムコントロ−ラ１２によって制御される。

【００１５】なお、本発明においては、高周波磁場や収
集する信号の位相情報を精度良く発生及び検出するため
に送信部１０及び受信部１１をディジタル化することが
望ましい。

【００１６】次に、本発明の一実施例に係るパルスシー
ケンスについて説明する。図２は、本実施例における２
断面同時画像化のパルスシーケンスを示す図である。同
図において、ＲＦは高周波磁場、Ｇｓ，Ｇｒ，Ｇｅはそ
れぞれスライス、読み出し（リード）、位相エンコード
の各方向の勾配磁場、Ｓｉｇ（Ｒｅ），Ｓｉｇ（Ｉｍ）
は、直交位相検波後のエコー信号である。また、Ｈ１
ｘ，Ｈ１ｙは高周波磁場の印加する方向（位相）を示
す。

【００１７】本実施例において、高周波磁場パルスとし
て同時に２つの断面を互いの断面の核スピンがπ／２の
位相差をもって励起されるようなパルス幅、帯域及び位
相が制御された複合パルスを利用する。図３（ａ）に示
すように、スライス勾配磁場を被検体に印加したときに
はスライス方向に沿って磁気共鳴周波数が僅かに異な
る。ここで、本実施例で用いる高周波磁場パルスは、異
なる２つの断面を同時に励起するために、中心周波数が
ｆ１で所定の帯域を持つ成分と中心周波数がｆ２で所定
の帯域を持つ成分で構成される複合高周波磁場パルスで
ある。このとき、前記ｆ１とｆ２の位相差がπ／２とな
るようにする。スライス勾配磁場Ｇｓが印加されている
状態で、上述の複合高周波磁場パルスを印加すると、図
３（ａ）に示す断面Ａと断面Ｂの核スピンが同時に励起
される。このとき、複合高周波磁場パルスの位相がｆ１
とｆ２の周波数成分の位相がπ／２だけ異なっているた
めに断面Ａと断面Ｂの核スピンの励起される方向が回転
座標上でπ／２だけずれる。例えば、参照周波数に対し
てｆ１の位相を０（Ｈ１ｘ）とし、ｆ２の位相をπ／２
（Ｈ１ｙ）とすると、断面Ａの核スピンは回転座標系で
ｙ’方向に励起され、断面Ｂの核スピンは回転座標系で
Ｘ’方向に励起される。

【００１８】このように励起した核スピンをスピンエコ
ー法と同様に読み出し勾配磁場Ｇｒ、位相エンコード勾
配磁場Ｇｅ、高周波磁場ＲＦを図２に示すような所定の
順序で印加してデータを収集する。このとき、図２に示
したように、スピンエコー法で使用する１８０゜高周波
磁場パルスも前述したような複合パルスを用いる。

【００１９】このようにして収集したデータを直交位相
検波した後、複素フーリエ変換して画像を再構成する。
このとき、複合高周波磁場パルスによって励起された２
断面の画像が、図３（ｂ）に示すように実数部及び虚数
部に分離して同時に画像化される。画像再構成の際、プ
ローブ９、送信部１０、受信部１１等において高周波磁
場や信号に位相誤差を生じる場合には、画像再構成の際
に補正処理をすることもできる。

【００２０】図４は、本発明の第２の実施例におけるパ
ルスシーケンスを示す図である。これは、本発明をグラ
ジェントエコー法のパルスシーケンスに適用した例で、
励起パルスにフリップ角α°の複合高周波磁場パルスを
使用する。

【００２１】さらに、マルチスライスのパルスシーケン
スに適用することにより、従来と同一時間で２倍の断面
を撮像することができ、あるいは同じ断面数であれば半
分の撮像時間で多断面の画像を得ることができる。

【００２２】次に、本発明の第３の実施例について図５
乃至図８に従って説明する。図５は、本発明の第３の実
施例におけるパルスシーケンスを示す図である。本実施
例においては、まず、図５に示すように、所望の領域を
選択的に励起する９０°選択励起パルス及びスライス勾
配磁場を印加した後、被検体内の２種類の化学シフト核
種のスピンを同時に、かつ、同位相で回転するようにパ
ルス幅及び帯域が制御された１８０°高周波磁場パルス
を順次印加するとともに、読みだし勾配磁場Ｇｒ、位相
エンコード勾配磁場Ｇｅを所定の順序で印加してデータ
を収集する。この時収集される信号は、図６に示すよう
に、異なる２つの化学シフト核種のスピンＭ１，Ｍ２
（例えば、プロトンにおける水と脂肪）が同位相とな
り、この信号から再構成される第１の画像は、前記２つ
の化学シフト核種の画像が同符号で重なり合ったものと
なる。次に、図７に示すように、所望の領域を選択的に
励起する９０°選択励起パルスと、被検体内の２種類の
化学シフト核種のスピンを帯域的に区別し、かつ、πの
位相差をもって同時に回転するようにパルス幅、帯域及
び位相が制御された１８０°高周波磁場パルスを順次印
加するとともに、読み出し勾配磁場Ｇｒ、位相エンコー
ド勾配磁場Ｇｅを所定の順序で印加してデータを収集す
る。このとき収集される信号は、図８に示すように、異
なる２つの化学シフト核種のスピンＭ１，Ｍ２の位相は
逆位相となり、この信号から再構成される第２の画像
は、前記２つの化学シフト核種の画像が互いに異なる符
号で重なり合ったものとなる。これらの第１と第２の画
像の加算画像及び減算画像から前記異なる２つの化学シ
フト核種の画像を分離して得ることができる。

【００２３】次に、第４の実施例について説明する。第
４の実施例においては、まず、図９に示すように所望の
領域を選択的に励起する９０°選択励起パルス及びスラ
イス勾配磁場を印加した後、被検体内の２種類の化学シ
フト核種のスピンＭ１，Ｍ２（例えば、プロトンにおけ
る水と脂肪）を帯域的に区別し、かつ、π／２の位相差
をもって同時に回転するようにパルス幅、帯域及び位相
が制御された１８０°高周波磁場パルスを順次印加する
とともに、読み出し勾配磁場Ｇｒ、位相エンコード勾配
磁場Ｇｅを所定の順序で印加してデータを収集する。こ
のとき収集される信号は、図１０に示すように、異なる
２つの化学シフト核種のスピンＭ１，Ｍ２の位相がπ／
２異なり、この信号から再構成される画像は、前記２つ
の化学シフト核種をそれぞれ実数部と虚数部に分離して
得ることができる。

【００２４】従って、本発明によれば、スピンエコー法
と同様に静磁場の不均一性による位相分散の影響がない
状態で信号の収集が可能であり、化学シフト核種の分離
精度の高い画像を得ることができる。

【００２５】本発明は上記以外にも主旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することが可能である。例えば、
本発明はエコープラナー法等種々の映像化法に適用する
ことが可能であり、高速の多断面映像化や高速の水脂肪
分離映像化等を行うことができる。 ［第２発明］第２発明に係る磁気共鳴診断装置の構成
は、第１発明の図１で示したものと同じである。

【００２６】図６は、本発明に係る第１の実施例のパル
スシーケンスを示す図である。図２（ａ）は、典型的な
エコープラナー法のパルスシーケンスである。ＳＩＧＮ
ＡＬはその際に観測されるエコー信号を示す。同図にお
いて、第１発明と同じものには、同じ符号又は略号を用
いた。

【００２７】本実施例においては、このシーケンス（ス
キャン）を実行（ＳＴＥＰ６）して画像を得る場合に、
このシーケンス以外に、図１（ｂ）に示す位相エンコ−
ド勾配磁場の印加しないパルスシーケンス（プリスキャ
ン）を実行してデータを収集する（ＳＴＥＰ１）。この
プリスキャンデータの収集には、予め定められたファン
トム又は被検体自体を利用する。

【００２８】このプリスキャンデータ及びスキャンデー
タの処理の手順を図１２及び図１３に示す。以下、図１
２及び図１３に従って説明する。まずはじめに、プリス
キャンデータの各エコー信号毎にピーク位置とそのピー
ク位置での位相値を算出する（ＳＴＥＰ２）。このピー
ク位置データからエコー信号の中心に信号のピーク位置
がくるように各エコー信号のデータの再配列及び補間処
理を行う。更にその位相値を用いてエコー信号のピーク
位置で位相がゼロになるように、エコー信号の各データ
に対して位相補正処理を行う（ＳＴＥＰ３）。次に、上
記プリスキャン補正データを各エコー信号毎に読み出し
勾配磁場方向に１次元フーリエ変換する（ＳＴＥＰ
４）。このプリスキャンフーリエデータから各データ点
毎に位相値を算出し、位相補正マップを算出する（ＳＴ
ＥＰ５）。

【００２９】次に、ＳＴＥＰ６の図１（ａ）の所定の映
像化パルスシーケンスで得られたデータを、ＳＴＥＰ２
で算出したプリスキャンデータの各エコー信号毎にピー
ク位置とそのピーク位置での位相値を用いて、各エコー
信号のデータの再配列及び補間処理と位相補正処理を行
う（ＳＴＥＰ７）。次に、上記スキャン補正データを各
エコー信号毎に読み出し勾配磁場方向に１次元フーリエ
変換する（ＳＴＥＰ８）。さらに、このスキャンフーリ
エデータを、各データ点毎にＳＴＥＰ５で算出した位相
補正マップを用いて位相補正する（ＳＴＥＰ９）。

【００３０】次に、前記位相補正したスキャンフーリエ
データの位相エンコード勾配磁場方向に関して、読み出
し周波数のゼロ成分ラインの信号のピーク位置とそのピ
ーク位置での位相値を算出する（ＳＴＥＰ１０）。そし
て、その算出したピーク位置と位相値から各読み出し周
波数ライン毎にデータの再配列及び補間処理と位相補正
処理を行う（ＳＴＥＰ１１）。最後に、上記スキャン補
正データを各読み出し周波数ライン毎に位相エンコード
勾配磁場方向に１次元フーリエ変換して（ＳＴＥＰ１
２）、画像を再構成する。

【００３１】本発明は上記以外にも主旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することが可能である。例えば、
本発明は図１１（ａ）に示す高速スピンエコー法、同図
（ｂ）及び（ｃ）に示す分割スキャン法をはじめ、これ
らの撮像法を応用した３次元映像化法等、一回の核スピ
ンの励起中に複数のエコー信号を収集する撮影法に種々
適用可能である。このとき、プリスキャンデータは、所
定の画像を得るためのスキャンと同じデータ量でも良い
し、それより少ないデータでも適時補間等の処理と組み
合わせて適用することが可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、一回の核スピンの励起
中に複数のエコー信号を収集する高速撮影法において各
エコー信号内での位相誤差や各エコー信号間での位相変
動に起因する画質劣化を抑制し高速に高画質の映像を得
ることができるため、疾病の診断に有用な画像情報を迅
速かつ正確に得ることが可能な磁気共鳴映像装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る磁気共鳴診断装置の構
成を示す図。

【図２】第１発明の第１の実施例における２断面同時画
像化のパルスシーケンスを示す図。

【図３】２断面同時映像化の原理を示す図。

【図４】第１発明の第２の実施例における２断面同時映
像化のパルスシーケンスを示す図。

【図５】第１発明の第３の実施例における化学シフト核
種分離画像化の第１のパルスシーケンスを示す図。

【図６】図５における化学シフト核種のスピンの位相変
化を示す図。

【図７】第１発明の第３の実施例における化学シフト核
種分離画像化の第２のパルスシーケンスを示す図。

【図８】図７における化学シフト核種のスピンの位相変
化を示す図。

【図９】第１発明の第４の実施例に係る化学シフト核種
分離画像化のパルスシーケンスを示す図。

【図１０】図９における化学シフト核種のスピンの位相
変化を示す図。

【図１１】第２発明に係る一実施例におけるパルスシー
ケンスを示す図。

【図１２】エコープラナー法におけるパルスシーケンス
及びプリスキャンパルスシーケンスを示す図。

【図１３】第２発明の一実施例に係る補正処理の手順を
示す図。

【図１４】他の実施例を説明するためのパルスシーケン
スを示す図。

【符号の説明】

１…静磁場磁石 ２…励磁用電源 ３…磁場均一性調整コイル ４…磁場均一性調整コイル用電源 ５…勾配磁場生成コイル ６…勾配磁場生成コイル用電源 ７…被検体 ８…寝台 ９…プロ−ブ １０…送信部 １１…受信部 １２…システムコントロ−ラ １３…デ−タ収集部 １４…電子計算機 １５…コンソ−ル １６…映像ディスプレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C096 AA01 AB05 AB07 AB11 AD06 AD12 AD13 AD25 BA41 BA42 BB32 DA01 DA06 DB08 DC04 DC05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一様な静磁場中におかれた被検体に高周
   波磁場及び所定の勾配磁場を所定のパルスシ−ケンスに
   従って繰り返し印加し、１回の核スピン励起中に複数の
   磁気共鳴信号を収集して、画像を再構成する磁気共鳴映
   像装置において、 前記所定の勾配磁場のうち、スライス勾配磁場と読み出
   し勾配磁場とを選択して印加する第１の勾配磁場印加手
   段と、 この手段により得られる磁気共鳴信号に基づいて補正値
   を算出する手段と、 前記所定の勾配磁場のうち、スライス勾配磁場、読み出
   し勾配磁場及び位相エンコード磁場とを選択して印加す
   る第２の勾配磁場印加手段と、 前記算出する手段により得られた補正値に基づいて前記
   第２の勾配磁場印加手段により得られた磁気共鳴信号を
   補正する補正手段とからなることを特徴とする磁気共鳴
   映像装置。
2. 【請求項２】 磁気共鳴映像装置により行われる磁気共
   鳴映像方法であって、一様な静磁場中におかれた被検体
   に高周波磁場及び所定の勾配磁場を所定のパルスシ−ケ
   ンスに従って繰り返し印加し、１回の核スピン励起中に
   複数の磁気共鳴信号を収集して、画像を再構成する磁気
   共鳴映像方法において、 前記磁気共鳴映像装置によって、 前記所定の勾配磁場のうち、スライス勾配磁場と読み出
   し勾配磁場とを選択して印加する第１の勾配磁場を印加
   した後、これにより得られる第１の磁気共鳴信号を収集
   し、この第１の磁気共鳴信号に基づいて補正値を算出す
   る過程と、 前記所定の勾配磁場のうち、スライス勾配磁場、読み出
   し勾配磁場及び位相エンコード磁場とを選択して印加し
   た後、これにより得られる第２の磁気共鳴信号を収集す
   る過程と、 前記算出された補正値に基づいて前記第２の磁気共鳴信
   号を補正する過程と、によりデータ収集を行うことを特
   徴とする磁気共鳴映像方法。
3. 【請求項３】 前記補正値の算出は、所定のファントム
   又は被検体からの磁気共鳴信号に基づくことを特徴とす
   る請求項１の磁気共鳴映像装置又は請求項２の磁気共鳴
   映像方法。