JP2003038456A - スピン励起方法、磁気共鳴撮影方法および磁気共鳴撮影装置 - Google Patents

スピン励起方法、磁気共鳴撮影方法および磁気共鳴撮影装置

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JP2003038456A
JP2003038456A JP2001208916A JP2001208916A JP2003038456A JP 2003038456 A JP2003038456 A JP 2003038456A JP 2001208916 A JP2001208916 A JP 2001208916A JP 2001208916 A JP2001208916 A JP 2001208916A JP 2003038456 A JP2003038456 A JP 2003038456A
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spin
time
magnetic resonance
resonance imaging
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Kenji Asano
健二 浅野
Susumu Kosugi
進 小杉
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GE Medical Systems Global Technology Co LLC
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    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバージョンリカバリ付きのファーストス
ピンエコー法により磁気共鳴撮影するときのファースト
リカバリを適正に行う。 【解決手段】 １８０°ｘパルスでスピンを励起し、そ
のＴＩ時間後に９０°ｘパルスでスピンを励起し、その
後ｅｓｐ／２時間後に１８０°ｙパルスでスピンを励起
し、そのｅｓｐ時間後に奇数個の１８０°ｙパルスで逐
次にスピンを励起し、そのｅｓｐ／２時間後に９０°ｘ
パルスでスピンを励起する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スピン（ｓｐｉ
ｎ）励起方法、磁気共鳴撮影方法および磁気共鳴撮影装
置に関し、とくに、インバージョンリカバリ（ＩＲ：Ｉ
ｎｖｅｒｓｉｏｎＲｅｃｏｖｅｒｙ）付きのファースト
スピンエコー（ＦＳＥ：Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈ
ｏ）法により磁気共鳴撮影するためのスピン励起方法、
磁気共鳴撮影方法および磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉ
ｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、
マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）の
内部空間、すなわち、静磁場を形成した撮影空間に撮影
の対象を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して
対象内のスピンを励起して磁気共鳴信号を発生させ、そ
の受信信号に基づいて画像を再構成する。
【０００３】スピンを励起し磁気共鳴信号を発生させて
受信するシーケンスは、所定の時間ＴＲ（Ｒｅｐｅｔｉ
ｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ）ごとに繰り返される。ＴＲは、励
起されたスピンが元の縦磁化に回復するのに十分な程度
に設定することが多いが、撮影時間を短縮する必要があ
る場合等は、ＴＲを短く設定するとともにスピンを強制
的に回復させることが行われる。スピンの強制的な回復
は追加的な励起を行うことによって実現される。これは
ファーストリカバリ（ＦＲ：Ｆａｓｔ Ｒｅｃｏｖｅｒ
ｙ）とも呼ばれる。
【０００４】特公平４−２１４８８号公報には、ＩＲ法
においてファーストリカバリを行うことが記載されてい
る。概説すれば、図７に示すように、まず１８０°パル
スでスピンを１８０°倒してスピンのインバージョンを
行う。次に、所定のインバージョンタイム（ｉｎｖｅｒ
ｓｉｏｎ ｔｉｍｅ）ＴＩ後に９０°パルスでスピンを
９０°倒し、それに伴って発生するＦＩＤ（Ｆｒｅｅ
ＩｎｄｕｃｔｉｏｎＤｅｃａｙ）信号を収集する。
【０００５】次に、エコータイム（ｅｃｈｏ ｔｉｍ
ｅ）ＴＥの１／２の時間後に−１８０°パルスでスピン
を反転させる。次に、ＴＥ／２時間後に−９０°パルス
でスピンを−９０°倒し次いで１８０°パルスでスピン
を反転させてスピンのファーストリカバリを行う。
【０００６】米国特許明細書Ｎｏ．６０５４８５３に
は、ＦＳＥ法においてファーストリカバリを行うことが
記載されている。概説すれば、図８に示すように、まず
９０°ｘパルスでスピンをｘ軸を中心にして９０°励起
し、次にエコースペース（ｅｃｈｏ ｓｐａｃｅ）ｅｓ
ｐの１／２の時間後に１８０°ｙパルスでスピンをｙ軸
を中心にして反転させる。次に、ｅｓｐ時間後に１８０
°ｙパルスでスピンをｙ軸を中心にして再度反転させ、
さらにｅｓｐ時間後に１８０°ｙパルスでスピンをｙ軸
を中心にして三たび反転させる。１８０°ｙパルスの間
のｅｓｐ時間中にスピンエコーが収集される。
【０００７】最後の１８０°ｙパルスからｅｓｐ／２時
間後に−９０°ｘパルスでスピンを−９０°倒し、次い
で１８０°ｘパルスでスピンを反転させてスピンのファ
ーストリカバリを行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】特公平４−２１４８８
号公報に記載の技術では、−９０°パルスおよび１８０
°パルスによるファーストリカバリはスライス（ｓｌｉ
ｃｅ）選択を行わない励起すなわち非選択励起によって
行われるので、上記のようなパルスシーケンス（ｐｕｌ
ｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）をインターリーブ（ｉｎｔｅ
ｒｌｅａｖｅ）させ、複数のスライス（ｓｌｉｃｅ）に
ついて行うマルチスライス（ｍｕｌｔｉｓｌｉｃｅ）撮
影を行うことができない。
【０００９】米国特許明細書Ｎｏ．６０５４８５３に記
載の技術では、−９０°ｘパルスおよび１８０°ｙパル
スによるファーストリカバリは選択励起によって行われ
るが、どちらもスライス形状が完全な方形とはならない
ため、このように２つの選択励起パルスを用いてファー
ストリカバリを適正に行うことは容易でない。
【００１０】また、１８０°ｙパルスによるスピンの反
転回数が奇数となるので、１８０°ｙパルスによるスピ
ンの反転に誤差がある場合は、最後の１８０°ｙパルス
によってもスピンは正確にｘｙ平面に戻らない。このた
め、その後に行われるファーストリカバリが不完全なも
のとなる。
【００１１】そこで、本発明の課題は、インバージョン
リカバリ付きのファーストスピンエコー法により磁気共
鳴撮影するときのファーストリカバリを適正に行うスピ
ン励起方法、磁気共鳴撮影方法および磁気共鳴撮影装置
を実現することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決
するためのひとつの観点での発明は、インバージョンリ
カバリ付きのファーストスピンエコー法により対象のス
ピンが生じる磁気共鳴信号を利用して画像を撮影するた
めのスピン励起方法であって、１８０°パルスでスピン
を励起し、その後第１の時間をおいて第１の９０°ｘパ
ルスでスピンを励起し、その後第２の時間をおいて１８
０°ｙパルスでスピンを励起し、その後第２の時間の２
倍の第３の時間をおいて奇数個の１８０°ｙパルスで逐
次にスピンを励起し、その後第２の時間をおいて第２の
９０°ｘパルスでスピンを励起する、ことを特徴とする
スピン励起方法である。
【００１３】（２）上記の課題を解決するための他の観
点での発明は、インバージョンリカバリ付きのファース
トスピンエコー法により対象のスピンが生じる磁気共鳴
信号を利用して画像を撮影する磁気共鳴撮影方法であっ
て、１８０°パルスでスピンを励起し、その後第１の時
間をおいて第１の９０°ｘパルスでスピンを励起し、そ
の後第２の時間をおいて１８０°ｙパルスでスピンを励
起し、その後第２の時間の２倍の第３の時間をおいて奇
数個の１８０°ｙパルスで逐次にスピンを励起し、その
後第２の時間をおいて第２の９０°ｘパルスでスピンを
励起し、前記第３の時間の間にスピンエコーを読み出
し、前記スピンエコーに基づいて画像を生成する、こと
を特徴とする磁気共鳴撮影方法である。
【００１４】（３）上記の課題を解決するための他の観
点での発明は、インバージョンリカバリ付きのファース
トスピンエコー法により対象のスピンが生じる磁気共鳴
信号を利用して画像を撮影する磁気共鳴撮影装置であっ
て、１８０°パルスでスピンを励起し、その後第１の時
間をおいて第１の９０°ｘパルスでスピンを励起し、そ
の後第２の時間をおいて１８０°ｙパルスでスピンを励
起し、その後第２の時間の２倍の第３の時間をおいて奇
数個の１８０°ｙパルスで逐次にスピンを励起し、その
後第２の時間をおいて第２の９０°ｘパルスでスピンを
励起するスピン励起手段と、前記第３の時間の間にスピ
ンエコーを読み出すエコー読出手段と、前記スピンエコ
ーに基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備す
ることを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１５】（１）〜（３）に記載の各観点での発明で
は、１８０°パルスでスピンを励起し、その後第１の時
間をおいて第１の９０°ｘパルスでスピンを励起し、そ
の後第２の時間をおいて１８０°ｙパルスでスピンを励
起し、その後第２の時間の２倍の第３の時間をおいて奇
数個の１８０°ｙパルスで逐次にスピンを励起し、その
後第２の時間をおいて第２の９０°ｘパルスでスピンを
励起するので、１８０°ｙパルスによる偶数回のスピン
反転により、スピンが正確にｘｙ平面に戻る。したがっ
て、その後の９０°ｘパルスによってスピンは正しくリ
カバリする。
【００１６】また、リカバリを９０°ｘパルスだけで行
うので、従来のように２つの選択励起パルスを用いるこ
とによる不完全なファーストリカバリは生じない。前記
第２の９０°ｘパルスは＋９０°ｘパルスであることが
緩和時間が比較的長いスピンのファーストリカバリを行
う点で好ましい。
【００１７】前記第１の時間は撮影に利用するスピンの
極性回復時間より短いことが、緩和時間が比較的長いス
ピンを強調した撮影を行う点で好ましい。前記第２の９
０°ｘパルスは−９０°ｘパルスであることが緩和時間
が比較的短いスピンのファーストリカバリを行う点で好
ましい。
【００１８】前記第１の時間は撮影に利用するスピンの
極性回復時間より長いことが、緩和時間が比較的短いス
ピンを強調した撮影を行う点で好ましい。前記励起はす
べて選択励起であることが、断層像を撮影する点で好ま
しい。
【００１９】前記１８０°パルスを先頭とし前記第２の
９０°ｘパルスを後尾とする一連の励起を前記第１の時
間の間に順次時間をずらすとともに逐次スライスを変え
て複数回開始することが、マルチスライス撮影を行う点
で好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置の
ブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実
施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明
の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の
動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例
が示される。
【００２１】同図に示すように、本装置はマグネットシ
ステム１００を有する。マグネットシステム１００は主
磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６
およびＲＦコイル部１０８を有する。これら各コイル部
は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されて
いる。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空
間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮影の対象１がクレードル
（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手
段により搬入および搬出される。
【００２２】主磁場コイル部１０２はマグネットシステ
ム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向
は概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわちいわ
ゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例え
ば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイ
ルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよいのは
もちろんである。
【００２３】勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸
すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波
数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持た
せるための３つの勾配磁場を生じる。
【００２４】静磁場空間における互いに垂直な座標軸を
ｘ，ｙ，ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とする
ことができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相
軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位
相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったまま
ｘ，ｙ，ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能
である。本装置では対象１の体軸の方向をｚ軸方向とす
る。
【００２５】スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配
磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード
（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波
数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄ ｏｕ
ｔ）勾配磁場ともいう。このような勾配磁場の発生を可
能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系
統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配と
もいう。
【００２６】ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１
の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するための高周波磁
場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ
励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパ
ルスともいう。ＲＦコイル部１０８は、また、励起され
たスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号を受信す
る。
【００２７】ＲＦコイル部１０８は図示しない送信用の
コイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイル
および受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかある
いはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００２８】勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０
が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１
０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆
動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾
配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有
する。
【００２９】ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０
が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１
０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の
体内のスピンを励起する。
【００３０】ＲＦコイル部１０８にはデータ収集部１５
０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイ
ル部１０８が受信した受信信号をサンプリング（ｓａｍ
ｐｌｉｎｇ）によって取り込み、それをディジタルデー
タ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００３１】勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およ
びデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されてい
る。制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収
集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【００３２】ＲＦコイル部１０８、ＲＦ駆動部１４０お
よび制御部１６０からなる部分は、本発明におけるスピ
ン励起手段の実施の形態の一例である。勾配コイル部１
０６、勾配駆動部１３０、ＲＦコイル部１０８、データ
収集部１５０および制御部１６０からなる部分は、本発
明におけるエコー読出手段の実施の形態の一例である。
制御部１６０は、本発明における制御手段の実施の形態
の一例である。
【００３３】制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃ
ｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。制御部１６０
は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリ
は制御部１６０用のプログラムおよび各種のデータを記
憶している。制御部１６０の機能は、コンピュータがメ
モリに記憶されたプログラムを実行することにより実現
される。
【００３４】データ収集部１５０の出力側はデータ処理
部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集
したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ
処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成さ
れる。データ処理部１７０は図示しないメモリを有す
る。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび
各種のデータを記憶している。
【００３５】データ処理部１７０は制御部１６０に接続
されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位
にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理
部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行するこ
とによりを実現される。
【００３６】データ処理部１７０は、データ収集部１５
０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内には
データ空間が形成される。このデータ空間は２次元フー
リエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。以下、フーリ
エ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。デー
タ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−
リエ変換することにより対象１の画像を再構成する。デ
ータ処理部１７０は、本発明における画像生成手段の実
施の形態の一例である。
【００３７】データ処理部１７０には表示部１８０およ
び操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グ
ラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌ
ａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティング
デバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキ
ーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００３８】表示部１８０は、データ処理部１７０から
出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操
作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や
情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示
部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ
（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３９】図２に、他の方式の磁気共鳴撮影装置のブ
ロック図を示す。同図に示す磁気共鳴撮影装置は、本発
明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、
本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本
装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態
の一例が示される。
【００４０】本装置は、図１に示した装置とは方式を異
にするマグネットシステム１００’を有する。マグネッ
トシステム１００’以外は図１に示した装置と同様な構
成になっており、同様な部分に同一の符号を付して説明
を省略する。
【００４１】マグネットシステム１００’は主磁場マグ
ネット部１０２’、勾配コイル部１０６’およびＲＦコ
イル部１０８’を有する。これら主磁場マグネット部１
０２’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互い
に対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円
盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マ
グネットシステム１００’の内部空間（ボア）に、対象
１がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段
により搬入および搬出される。
【００４２】主磁場マグネット部１０２’はマグネット
システム１００’の内部空間に静磁場を形成する。静磁
場の方向は概ね対象１の体軸方向と直交する。すなわち
いわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０
２’は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永
久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を
用いて構成してもよいのはもちろんである。
【００４３】勾配コイル部１０６’は、互いに垂直な３
軸すなわちスライス軸、位相軸および周波数軸の方向に
おいて、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３
つの勾配磁場を生じる。
【００４４】静磁場空間における互いに垂直な座標軸を
ｘ，ｙ，ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とする
ことができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相
軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位
相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったまま
ｘ，ｙ，ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能
である。本装置でも対象１の体軸の方向をｚ軸方向とす
る。
【００４５】スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配
磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード
勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードア
ウト勾配磁場ともいう。このような勾配磁場の発生を可
能にするために、勾配コイル部１０６’は図示しない３
系統の勾配コイルを有する。
【００４６】ＲＦコイル部１０８’は静磁場空間に対象
１の体内のスピンを励起するためのＲＦパルスを送信す
る。ＲＦコイル部１０８’は、また、励起されたスピン
が生じる磁気共鳴信号を受信する。
【００４７】ＲＦコイル部１０８’は図示しない送信用
のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイ
ルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあ
るいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００４８】ＲＦコイル部１０８’、ＲＦ駆動部１４０
および制御部１６０からなる部分は、本発明におけるス
ピン励起手段の実施の形態の一例である。勾配コイル部
１０６’、勾配駆動部１３０、ＲＦコイル部１０８’、
データ収集部１５０および制御部１６０からなる部分
は、本発明におけるエコー読出手段の実施の形態の一例
である。制御部１６０は、本発明における制御手段の実
施の形態の一例である。
【００４９】本装置の動作を説明する。図３に、図１ま
たは図２に示した装置が実行する磁気共鳴信号獲得用の
パルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の
一例を略図によって示す。このパルスシーケンスは、イ
ンバージョンリカバリ付きのファーストスピンエコー法
によるパルスシーケンスである。
【００５０】同図の（１）はＲＦパルスのシーケンスで
あり、（２）、（３）、（４）および（５）は、それぞ
れ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、位相エ
ンコード勾配ＧｐおよびスピンエコーＭＲのシーケンス
である。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右
に進行する。
【００５１】同図に示すように、まず１８０°ｘパルス
によりスピンの反転すなわちインバージョンが行われ
る。以下、１８０°ｘパルスをインバージョンパルスと
もいう。インバージョンパルスと同時にスライス勾配Ｇ
ｓ１が印加され、所定のスライスについての選択的イン
バージョンが行われる。
【００５２】インバージョンによってスピン縦磁化が静
磁場の方向とは逆向きとなる。以下、逆向きの縦磁化を
負の縦磁化ともいう。負の縦磁化は時間の経過とともに
元の正しい向きの縦磁化を回復するように変化する。以
下、正しい向きの縦磁化を正の縦磁化ともいう。負の縦
磁化から正の縦磁化への回復の過程で、縦磁化の値は負
の値から０をよぎって正の値となる。本書では、インバ
ージョンから磁化の値が０をよぎるまでの時間をスピン
の極性回復時間という。
【００５３】スピンの反転から所定時間ＴＩの後に、９
０°ｘパルスによる９０°ｘ励起が行われる。ＴＩはイ
ンバージョンタイム（Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ）
とも呼ばれる。９０°ｘ励起を行うにあたってスライス
勾配Ｇｓ２が印加され、同じスライスについての選択励
起が行われる。これによって、回復過程にある縦磁化が
ｘ軸を中心にして９０°倒され、ｘｙ平面上の磁化すな
わち横磁化となる。
【００５４】９０°ｘ励起から所定時間ｅｓｐ／２の後
に１８０°ｙパルスによりスピンの反転が行われる。こ
のときスライス勾配Ｇｓ３が印加され、同一スライスに
ついての選択的スピン反転が行われる。
【００５５】このスピン反転後、所定時間間隔ｅｓｐご
とに１８０°ｙパルスによるスピン反転が複数回行われ
る。各回のスピン反転は、それぞれスライス勾配Ｇｓ
４，Ｇｓ５，Ｇｓ６を印加した選択反転である。いずれ
も同一スライスについての選択的スピン反転である。
【００５６】時間間隔ｅｓｐごとのスピン反転の回数は
奇数回となっている。ここでは回数が３の例を示すが３
に限るものではない。９０°ｘ励起の後の１８０°ｙパ
ルスを含めると偶数回のスピン反転が行われる。ここで
は偶数が４である例を示すが４に限らないのはいうまで
もない。
【００５７】最後のスピン反転からｅｓｐ／２の後に９
０°ｘパルスによって９０°ｘ励起が行われる。このと
きスライス勾配Ｇｓ７が印加され、同じスライスについ
ての選択励起が行われる。この９０°ｘ励起によってス
ピンのファーストリカバリが行われる。ファーストリカ
バリが行える理由については後にあらためて説明する。
【００５８】最初の９０°ｘ励起と１８０°ｙ励起の間
で、リードアウト勾配Ｇｒ０による周波数軸方向のディ
フェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）が行われる。各１８０°ｙ
励起の間で、リードアウト勾配Ｇｒ１，Ｇｒ２，Ｇｒ３
により、リフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）とそれに続くデ
ィフェーズが行われ、スピンエコーＭＲ１，ＭＲ２，Ｍ
Ｒ３がそれぞれ読み出される。最後の１８０°ｙ励起と
最後の９０°ｘ励起との間で、リードアウト勾配Ｇｒ４
によるリフェーズが行われる。
【００５９】リードアウト勾配Ｇｒ１，Ｇｒ２，Ｇｒ３
の印加の前後の時点で、位相エンコード勾配Ｇｐ１，Ｇ
ｐ１’、Ｇｐ２，Ｇｐ２’、Ｇｐ３，Ｇｐ３’がそれぞ
れ印加され、位相エンコードの付与および除去がそれぞ
れ行われる。位相エンコードの付与および除去を行う１
対の勾配は絶対値が同一で符号が反対である。対が異な
るもの同士では絶対値が異なる。
【００６０】各スピンエコーＭＲｉ（ｉ＝１，２，３，
・・・）は、エコー中心に関して対称的な波形を持つＲ
Ｆ信号となる。各スピンエコーＭＲｉの中心間の間隔が
ｅｓｐ（ｅｃｈｏ ｓｐａｃｅ）である。各スピンエコ
ーＭＲｉは、データ収集部１５０によりビューデータ
（ｖｉｅｗ ｄａｔａ）として収集される。
【００６１】このようなパルスシーケンスが、周期ＴＲ
（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）で所定回数繰り返
される。繰り返しのたびに位相エンコード勾配が変更さ
れる。これによって、位相エンコードが異なる例えば６
４〜２５６ビューのビューデータが得られる。このよう
にして得られたビューデータが、データ処理部１７０の
メモリのｋスペースに収集される。
【００６２】ｋスペースのデータを２次元逆フーリエ変
換することにより、実空間における２次元画像データす
なわち再構成画像が得られる。この画像が表示部１８０
で表示される。
【００６３】上記のようなパルスシーケンスにおけるス
ピンのファーストリカバリについて説明する。図４に、
ＲＦ励起に伴うスピンのふるまいを概念的に示す。同図
の（１）はＲＦパルスのシーケンスを示し、（２）は回
転座標系におけるスピンのふるまいを矢印によって示
す。
【００６４】同図に示すように、時刻ｔ０におけるイン
バージョンパルスによって、スピンは負の縦磁化とな
る。負の縦磁化は時間の経過とともに正の縦磁化に向か
って回復する。
【００６５】スピンの極性回復時間がインバージョンタ
イムＴＩより長いとすると、回復中のスピンは、インバ
ージョンからＴＩ時間後はまだ負の縦磁化の段階にあ
る。このスピンが時刻ｔ１における９０°ｘ励起によっ
てｘ軸を中心にして９０°倒れる。＋９０°ｘ励起によ
るスピンの９０°倒れを時計回りの９０°回転で表すも
のとすると、同図に示すようにスピンは左を向くことに
なる。これによって、スピンはｘｙ平面上のスピンすな
わち横磁化となる。
【００６６】９０°ｘ励起直後のスピンはｙ軸上にあ
る。このスピンは多数のスピンの集合からなる。９０°
ｘ励起の後に印加されるリードアウト勾配Ｇｒ０によっ
て個々のスピンの回転速度に差が生じる。これによっ
て、回転速度が速いスピンは相対的に位相が進み、遅い
スピンは相対的に位相が遅れてスピン間に位相差が生じ
る。位相差は勾配印加時間の経過とともに拡大する。こ
れがディフェーズである。
【００６７】位相差はｘｙ平面におけるスピンの向きの
違いとなって現れる。以下、回転速度が一番速いスピン
の向きを実線の矢印で表し、一番遅いスピンの向きを破
線の矢印で表す。また、位相が進む方向を時計回り方向
とし、位相が遅れる方向を反時計回り方向とする。
【００６８】最初の１８０°ｙパルスが印加される時刻
ｔ２の直前において、速いスピンと遅いスピンの位相差
が図示のようになっているとすると、時刻ｔ２における
１８０°ｙパルスによってすべてのスピンがｙ軸を中心
に１８０°向きを変える。これによって、速いスピンと
遅いスピンの位置がｘｙ平面内で入れ替わり、両者の関
係は図示のようになる。
【００６９】リードアウト勾配Ｇｒ１が印加されること
により、位置が入れ替わった後も速いスピンの位相は時
計回り方向に変化し、遅いスピンの位相は反時計回り方
向に変化し続けるので、スピン間の位相差は減少するこ
とになる。これがリフェーズである。
【００７０】減少する位相差は時刻ｔ３において０とな
り、いわゆるリフォーカス（ｒｅｆｏｃｕｓ）が行われ
る。リフォーカス状態ではスピンの向きは時刻ｔ１にお
ける９０°ｘ励起時のスピンの向きと同一になる。
【００７１】この状態を過ぎると速いスピンと遅いスピ
ン間の位相差が拡大（ディフェーズ）し始め、２番目の
１８０°ｙパルスが印加される時刻ｔ４の直前におい
て、両者の位相差は図示のようになる。これが時刻ｔ４
の１８０°ｙパルスによる励起によってｘｙ平面内でま
た入れ替わる。
【００７２】以下、同様なスピンのふるまいによって、
時刻ｔ９の直前では、リードアウト勾配Ｇｒ４によるリ
フォーカスによりスピンの向きは時刻ｔ１における９０
°ｘ励起時のスピンの向きと同一になる。
【００７３】このスピンについて時刻ｔ９で９０°ｘ励
起が行われる。これによって、スピンの向きが時計回り
に９０°変化し正の縦磁化となる。すなわちスピンのフ
ァーストリカバリが行われる。
【００７４】リカバリのための励起は９０°ｘ励起だけ
しか使用しない。このため、従来のように−９０°ｘ励
起と１８０°ｘ励起の組み合わせによってファーストリ
カバリを行う場合のような不完全なファーストリカバリ
は生じる余地がない。また、１８０°ｘ励起が不要な分
だけリカバリの所用時間を短縮することができる。
【００７５】さらに、１８０°ｙパルスによるスピンの
反転は偶数番目ごとに元に戻る性質があるので、仮に１
８０°ｙパルスの不完全性等により各回のスピンの反転
が不完全であっても、上記のような偶数回の反転により
スピンは反転前の状態に戻る。反転前のスピンはｘｙ平
面上の横磁化であったから、１８０°ｙパルスによる偶
数回の反転によりスピンは正しくｘｙ平面上の横磁化に
戻る。
【００７６】各ＲＦパルスの位相について述べる。最初
の９０°ｘパルスを下付き文字９０で示し、各１８０°
ｙパルスを下付き文字１８０で示し、最後の９０°ｘパ
ルスを下付き文字ＦＲで示すものとすると、静磁場の中
心すなわちマグネットセンタ（ｍａｇｎｅｔ ｃｅｎｔ
ｅｒ）から距離ｓｌｏｃ離れたスライスでの中心周波数
のずれΔｆは、それぞれ、
【００７７】
【数１】
【００７８】
【数２】
【００７９】
【数３】
【００８０】となる。ここで、 ｇ：スライス選択磁場の勾配 γ：磁気回転比 これによって、最初の９０°ｘパルスと１８０°ｙパル
スの間、および、１８０°ｙパルスと最後の９０°ｘパ
ルスの間の位相差ΔＰは、それぞれ、
【００８１】
【数４】
【００８２】
【数５】
【００８３】と表される。ここで、 ｔ：各ＲＦパルスの印加開始からピーク（ｐｅａｋ）ま
での時間 したがって、各ＲＦパルスの位相Ｐは、それぞれ、
【００８４】
【数６】
【００８５】
【数７】
【００８６】
【数８】
【００８７】で与えられる。上記のファーストリカバリ
は、スピンの極性回復時間がインバージョンタイムＴＩ
より長いスピン。すなわち、縦緩和時間Ｔ１が比較的長
いスピンについて撮影するのに適する。そのようなスピ
ンとしては例えば水のスピンがある。
【００８８】水のスピンを撮影する場合は、インバージ
ョンタイムＴＩを脂肪のスピンの極性回復時間と一致す
るように設定すれば脂肪を含まない水だけの像を得るこ
とができる。
【００８９】図５に、スピンの極性回復時間がインバー
ジョンタイムＴＩより短いスピン、すなわち、縦緩和時
間Ｔ１が比較的短いスピンについて撮影する場合のファ
ーストリカバリのシーケンスを示す。
【００９０】同図の（１）はＲＦパルスのシーケンスを
示し、（２）および（３）は回転座標系におけるスピン
のふるまいを示す。（２）は縦緩和時間Ｔ１が相対的に
短いスピンのふるまいであり、（３）は縦緩和時間Ｔ１
が相対的に長いスピンのふるまいである。このシーケン
スは最後の９０°ｘ励起が−９０°ｘ励起となっている
ところが図４のシーケンスと相違する。
【００９１】Ｔ１が相対的に短いスピンは、（２）に示
すように、ＴＩ時間後には正の縦磁化となる。時刻ｔ１
における９０°ｘ励起によってスピンがｘ軸を中心にし
て９０°倒れて右を向きｘｙ平面上の横磁化となる。こ
のスピンが時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８において１８０
°ｙパルスが印加されるたびにｙ軸を中心にして１８０
°ずつ向きを変える。このスピンについて時刻ｔ９で−
９０°ｘ励起が行われることにより、スピンの向きが反
時計回りに９０°変化して正の縦磁化となりファースト
リカバリが行われる。
【００９２】これに対して、縦緩和時間Ｔ１が相対的に
長いスピンは、（３）に示すように、ＴＩ時間後でもま
だ負の縦磁化の状態にある。これが時刻ｔ１における９
０°ｘ励起によってｘ軸を中心にして９０°倒れて左を
向きｘｙ平面上の横磁化となる。このスピンは時刻ｔ
２，ｔ４，ｔ６，ｔ８において１８０°ｙパルスが印加
されるたびにｙ軸を中心にして１８０°ずつ向きを変え
る。このスピンについて時刻ｔ９で−９０°ｘ励起が行
われることにより、スピンの向きが反時計回りに９０°
変化して負の縦磁化となる。
【００９３】負の縦磁化となったことによりこのスピン
信号は抑制される。すなわち、このシーケンスを用いる
ことにより縦緩和時間Ｔ１の長いスピンからの信号を抑
制することができる。これは、ＦＬＡＩＲ（Ｆｌｕｉｄ
Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｒｅｃ
ｏｖｅｒｙ）法等において液体の信号を抑制し、組織実
質とのコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を増した画像
を得るのに適する。
【００９４】上記の場合の、各ＲＦパルスの位相Ｐは、
【００９５】
【数９】
【００９６】
【数１０】
【００９７】
【数１１】
【００９８】で与えられる。ＲＦ励起をすべて選択励起
によって行うので、上記のようなシーケンスは、例えば
図６に示すように、ＴＩ時間の間に順次時間をずらすと
ともに逐次スライスを変えて複数回開始することが可能
となり、これによって、マルチスライス撮影を行うこと
ができる。なお、同図では省略しているが、各シーケン
スは図３に示したような勾配磁場Ｇｓ，Ｇｒ，Ｇｐおよ
びスピンエコーＭＲのシーケンスを有することはいうま
でもない。
【００９９】以上、好ましい実施の形態の例に基づいて
本発明を説明したが、本発明が属する技術の分野におけ
る通常の知識を有する者は、上記の実施の形態の例につ
いて、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変
更や置換等をなし得る。したがって、本発明の技術的範
囲には、上記の実施の形態の例ばかりでなく、特許請求
の範囲に属するすべての実施の形態が含まれる。
【０１００】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、インバージョンリカバリ付きのファーストスピン
エコー法により磁気共鳴撮影するときのファーストリカ
バリを適正に行うスピン励起方法、磁気共鳴撮影方法お
よび磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。
【図３】磁気共鳴撮影のパルスシーケンスの一例を示す
図である。
【図４】ＲＦ励起によるスピンのふるまいを示す概念図
である。
【図５】ＲＦ励起によるスピンのふるまいを示す概念図
である。
【図６】マルチスライス撮影のＲＦパルスシーケンスの
一例を示す図である。
【図７】従来のＲＦパルスシーケンスを示す図である。
【図８】従来のＲＦパルスシーケンスを示す図である。
【符号の説明】
１００，１００’ マグネットシステム １０２ 主磁場コイル部 １０２’ 主磁場マグネット部 １０６，１０６’ 勾配コイル部 １０８，１０８’ ＲＦコイル部 １３０ 勾配駆動部 １４０ ＲＦ駆動部 １５０ データ収集部 １６０ 制御部 １７０ データ処理部 １８０ 表示部 １９０ 操作部 １ 対象 ５００ クレードル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 健二 東京都日野市旭が丘四丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内 (72)発明者 小杉 進 東京都日野市旭が丘四丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内 Ｆターム(参考） 4C096 AA01 AB04 AB25 AD06 BA01 BA05 BA07 BA15 BA19 BA23 BA41

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インバージョンリカバリ付きのファース
    トスピンエコー法により対象のスピンが生じる磁気共鳴
    信号を利用して画像を撮影するためのスピン励起方法で
    あって、 １８０°パルスでスピンを励起し、 その後第１の時間をおいて第１の９０°ｘパルスでスピ
    ンを励起し、 その後第２の時間をおいて１８０°ｙパルスでスピンを
    励起し、 その後第２の時間の２倍の第３の時間をおいて奇数個の
    １８０°ｙパルスで逐次にスピンを励起し、 その後第２の時間をおいて第２の９０°ｘパルスでスピ
    ンを励起する、ことを特徴とするスピン励起方法。
  2. 【請求項２】 前記第２の９０°ｘパルスは＋９０°ｘ
    パルスである、ことを特徴とする請求項１に記載のスピ
    ン励起方法。
  3. 【請求項３】 前記第１の時間は撮影に利用するスピン
    の極性回復時間より短い、ことを特徴とする請求項２に
    記載のスピン励起方法。
  4. 【請求項４】 前記第２の９０°ｘパルスは−９０°ｘ
    パルスである、ことを特徴とする請求項１に記載のスピ
    ン励起方法。
  5. 【請求項５】 前記第１の時間は撮影に利用するスピン
    の極性回復時間より長い、ことを特徴とする請求項４に
    記載のスピン励起方法。
  6. 【請求項６】 前記励起はすべて選択励起である、こと
    を特徴とする請求項１ないし請求項５のうちのいずれか
    １つに記載のスピン励起方法。
  7. 【請求項７】 前記１８０°パルスを先頭とし前記第２
    の９０°ｘパルスを後尾とする一連の励起を前記第１の
    時間の間に順次時間をずらすとともに逐次スライスを変
    えて複数回開始する、ことを特徴とする請求項６に記載
    のスピン励起方法。
  8. 【請求項８】 インバージョンリカバリ付きのファース
    トスピンエコー法により対象のスピンが生じる磁気共鳴
    信号を利用して画像を撮影する磁気共鳴撮影方法であっ
    て、 １８０°パルスでスピンを励起し、 その後第１の時間をおいて第１の９０°ｘパルスでスピ
    ンを励起し、 その後第２の時間をおいて１８０°ｙパルスでスピンを
    励起し、 その後第２の時間の２倍の第３の時間をおいて奇数個の
    １８０°ｙパルスで逐次にスピンを励起し、 その後第２の時間をおいて第２の９０°ｘパルスでスピ
    ンを励起し、 前記第３の時間の間にスピンエコーを読み出し、 前記スピンエコーに基づいて画像を生成する、ことを特
    徴とする磁気共鳴撮影方法。
  9. 【請求項９】 前記第２の９０°ｘパルスは＋９０°ｘ
    パルスである、ことを特徴とする請求項８に記載の磁気
    共鳴撮影方法。
  10. 【請求項１０】 前記第１の時間は撮影に利用するスピ
    ンの極性回復時間より短い、ことを特徴とする請求項９
    に記載の磁気共鳴撮影方法。
  11. 【請求項１１】 前記第２の９０°ｘパルスは−９０°
    ｘパルスである、ことを特徴とする請求項８に記載の磁
    気共鳴撮影方法。
  12. 【請求項１２】 前記第１の時間は撮影に利用するスピ
    ンの極性回復時間より長い、ことを特徴とする請求項１
    １に記載の磁気共鳴撮影方法。
  13. 【請求項１３】 前記励起はすべて選択励起である、こ
    とを特徴とする請求項８ないし請求項１２のうちのいず
    れか１つに記載の磁気共鳴撮影方法。
  14. 【請求項１４】 前記１８０°パルスを先頭とし前記第
    ２の９０°ｘパルスを後尾とする一連の励起を前記第１
    の時間の間に順次時間をずらすとともに逐次スライスを
    変えて複数回開始する、ことを特徴とする請求項１３に
    記載の磁気共鳴撮影方法。
  15. 【請求項１５】 インバージョンリカバリ付きのファー
    ストスピンエコー法により対象のスピンが生じる磁気共
    鳴信号を利用して画像を撮影する磁気共鳴撮影装置であ
    って、 １８０°パルスでスピンを励起し、その後第１の時間を
    おいて第１の９０°ｘパルスでスピンを励起し、その後
    第２の時間をおいて１８０°ｙパルスでスピンを励起
    し、その後第２の時間の２倍の第３の時間をおいて奇数
    個の１８０°ｙパルスで逐次にスピンを励起し、その後
    第２の時間をおいて第２の９０°ｘパルスでスピンを励
    起するスピン励起手段と、 前記第３の時間の間にスピンエコーを読み出すエコー読
    出手段と、 前記スピンエコーに基づいて画像を生成する画像生成手
    段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
  16. 【請求項１６】 前記第２の９０°ｘパルスは＋９０°
    ｘパルスである、ことを特徴とする請求項１５に記載の
    磁気共鳴撮影装置。
  17. 【請求項１７】 前記第１の時間は撮影に利用するスピ
    ンの極性回復時間より短い、ことを特徴とする請求項１
    ６に記載の磁気共鳴撮影装置。
  18. 【請求項１８】 前記第２の９０°ｘパルスは−９０°
    ｘパルスである、ことを特徴とする請求項１５に記載の
    磁気共鳴撮影装置。
  19. 【請求項１９】 前記第１の時間は撮影に利用するスピ
    ンの極性回復時間より長い、ことを特徴とする請求項１
    ８に記載の磁気共鳴撮影装置。
  20. 【請求項２０】 前記励起はすべて選択励起である、こ
    とを特徴とする請求項１５ないし請求項１９のうちのい
    ずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
  21. 【請求項２１】 前記１８０°パルスを先頭とし前記第
    ２の９０°ｘパルスを後尾とする一連の励起を前記第１
    の時間の間に順次時間をずらすとともに逐次スライスを
    変えて複数回開始させる制御手段、を具備することを特
    徴とする請求項２０に記載の磁気共鳴撮影装置。
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