JP2004024902A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気共鳴イメージング装置に係り、特に、撮影用のスキャンの前にプリパルスを印加する手順を含むシーケンスや被検体内の水のみを選択的に励起するシーケンスを使って脂肪からのMR信号抑制の効果を改善した磁気共鳴イメージング装置に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus, and in particular, an MR signal from fat using a sequence including a procedure of applying a pre-pulse before a scan for imaging or a sequence of selectively exciting only water in a subject. The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus with an improved suppression effect.
MR撮像において、いわゆるMTC(Magnetization Transfer Contrast)効果を得ることが臨床上重要な意義をもつ場合がある。 In MR imaging, obtaining a so-called MTC (Magnetization Transfer Contrast) effect may have clinical significance.
図17は、水、脂肪および高分子に含まれるプロトンのスペクトルを描いたものである。同図でわかるように、水に含まれるプロトンは、例えば1.5テスラの磁場下では約64MHzの共鳴周波数を持つが、脂肪に含まれるプロトンは、よく知られているようにケミカルシフトによって3.5PPMだけ低周波側(同図中の右側)にずれ、上述の磁場下では約224Hzだけシフトする。一方、高分子に含まれるプロトンは非常に周波数幅の広い特性を持っている。 FIG. 17 shows the spectra of protons contained in water, fat and polymer. As can be seen from the figure, protons contained in water have a resonance frequency of about 64 MHz under a magnetic field of, for example, 1.5 Tesla, while protons contained in fat are, as is well known, due to a chemical shift. It shifts to the lower frequency side by 0.5 PPM (the right side in the figure), and shifts by about 224 Hz under the above-mentioned magnetic field. On the other hand, the protons contained in the polymer have a very wide frequency range.
ここで、通常の撮影シーケンスを実行する前に水のプロトンの共鳴周波数から例えば500Hzずれた周波数を選択的に励起してやると、高分子のプロトンからの信号レベルは破線のように低下するが、さらに水に含まれるプロトンからのMR信号レベルも破線のように低下する。これは、水のプロトンが高分子のプロトンと交差緩和または交換しているためであると考えられ、MTC(Magnetization Transfer Contrast)効果としてすでに知られている。 Here, if a frequency shifted from the resonance frequency of the protons of water, for example, 500 Hz is selectively excited before executing the normal imaging sequence, the signal level from the protons of the polymer decreases as shown by the broken line. The level of the MR signal from the protons contained in the water also decreases as shown by the broken line. This is considered to be because the protons of water cross-relax or exchange with the protons of the polymer, and are already known as the MTC (Magnetization Transfer Contrast) effect.
このようなMTC効果を利用すると、高分子が存在する割合に応じて従来とは異なったコントラストの画像を得ることができる。また、血管部の信号レベルに比べて実質部の信号レベルを大幅に低減させるという効果もあるため、細い血管描出を行うアンギオグラフィーにも応用されている。 利用 By utilizing such an MTC effect, an image having a contrast different from the conventional one can be obtained according to the proportion of the polymer present. In addition, since it has the effect of greatly reducing the signal level of the substantial part as compared with the signal level of the blood vessel part, it is also applied to angiography for rendering thin blood vessels.
図18は、高分子のプロトンを選択励起するためのパルスの一例を示したものである。同図に示したパルスは、パルス長が2項分布で表される比率であって極性が交互に反転する複数のパルス群で構成されたいわゆるバイノミアルパルスであり、特に、パルス長を1:2:1(このようなバイノミアルパルスを以下121パルスのように表記する)、全体の時間を上述の周波数を考慮して約1msecになるように、パルス間の時間τを短く設定してある。 FIG. 18 shows an example of a pulse for selectively exciting polymer protons. The pulse shown in the figure is a so-called binomial pulse composed of a plurality of pulse groups whose pulse length is a ratio represented by a binomial distribution and whose polarity is alternately reversed. : 2: 1 (such by specified as 1 2 1 pulse following a binomial pulse), so the total time of about 1msec in consideration of the frequency of the above, shorten the time τ between pulses It has been set.
図19は、121パルスの磁化特性を表した曲線であり、縦軸には磁化Mzを横軸には中心周波数f0からのシフト量をとってある。この曲線は、中心周波数付近にスペクトル値をもつプロトンは結果的に励起されず、バイノミアルパルスに続いて行う撮影シーケンスに何等影響が残らないが、中心周波数から500Hz以上離れたところにスペクトル値を持つプロトンはバイノミアルパルスで励起されて磁化が残らず、後の撮影シーケンスで得られるMR信号のレベルが小さくなることを示している。すなわち、後の撮影シーケンスで信号を抽出することができる周波数範囲は同図のカーブの山部分に相当し、信号が抽出されない周波数範囲は同図のカーブの谷部分に相当する。 Figure 19 is a curve showing the magnetization characteristics of the 1 2 1 pulse, the magnetization Mz is the longitudinal axis on the horizontal axis are taken the shift amount from the center frequency f 0. This curve shows that protons having a spectral value near the center frequency are not consequently excited and have no effect on the imaging sequence following the binomial pulse, but have a spectral value at 500 Hz or more from the center frequency. It is shown that the proton having is excited by the binomial pulse and no magnetization remains, and the level of the MR signal obtained in the subsequent imaging sequence decreases. In other words, a frequency range in which a signal can be extracted in a later photographing sequence corresponds to a peak of the curve in the figure, and a frequency range in which no signal is extracted corresponds to a valley of the curve in the figure.
したがって、このようなバイノミアルパルスの中心周波数f0を水のプロトンの共鳴周波数に一致させて印加すると、水のプロトンは励起されないが、高分子のプロトンは500Hz以上の谷の部分で励起されることになり、引き続き行う撮影シーケンスにおいては高分子からのMR信号のレベルを低下させることができる。このように、バイノミアルパルスを用いて高分子のプロトンを予め選択的に励起することにより、上述のMTC効果を得ることができる。 Therefore, when the center frequency f 0 of such a binomial pulse is applied in conformity with the resonance frequency of water protons, water protons are not excited, but polymer protons are excited at valleys of 500 Hz or more. This means that the level of the MR signal from the polymer can be reduced in the subsequent imaging sequence. As described above, the above-mentioned MTC effect can be obtained by previously selectively exciting polymer protons using a binomial pulse.
一方、MR撮像では、臨床上の意義が小さいといわれる脂肪が画像に現れないように、いわゆる脂肪抑制可能な撮影手法がとられることが多い。脂肪を抑制する撮影手法には多数あるが、その一つとして周波数選択的にプロトンを励起可能なバイノミアルパルスを利用する方法が知られている。 On the other hand, in MR imaging, a so-called fat-suppressing imaging method is often employed so that fat, which is said to have little clinical significance, does not appear in the image. There are many imaging methods for suppressing fat, and one of them is a method using a binomial pulse that can excite protons in a frequency-selective manner.
上述したように、バイノミアルパルスの磁化Mzの谷部分については後の撮影シーケンスで出てくる信号レベルが低下するため、脂肪に含まれるプロトンの共鳴周波数が谷部分にくるようにバイノミアルパルスを設定する。 As described above, in the valley portion of the magnetization Mz of the binomial pulse, since the signal level appearing in the subsequent imaging sequence decreases, the binomial pulse is set so that the resonance frequency of protons contained in fat comes to the valley portion. Set the pulse.
図20は、このように設定された1331パルスを示したものである。ここで、水に含まれるプロトンの共鳴周波数が中心周波数f0にくるようにかつ脂肪に含まれるプロトンの共鳴周波数がf0から220Hz程度低周波側にずれた谷部分にくるように、時間軸t上ではパルスとパルスの間の時間τを2.3msec程度に長めに設定してある。 Figure 20 is a diagram showing a 1 3 3 1 pulse which is set in this way. Here, the time axis is set so that the resonance frequency of the protons contained in the water is at the center frequency f 0 and the resonance frequency of the protons contained in the fat is at a valley portion shifted from f 0 by about 220 Hz to the low frequency side. On t, the time τ between pulses is set to be as long as about 2.3 msec.
このようなバイノミアルパルスを印加し、次いで、通常の撮影シーケンスを実行すれば、自由水のプロトンだけを画像化し、脂肪に含まれるプロトンからの信号レベルを抑制することができる。 印 加 If such a binomial pulse is applied and then a normal imaging sequence is executed, only protons in free water can be imaged, and the signal level from protons contained in fat can be suppressed.
ところで、磁気共鳴イメージング(MRI)装置では、静磁場の均一性はスペクトルの質(SN比と分解能)を決める上で重要なファクタになるから、MRI装置には通常、磁場均一性を調整するためのシムコイルによる調整手段が設けられている。この調整手段としては、医用MRIの場合、患者の長時間の拘束を回避することなどの観点から、x,y,zの1次シム(グラジェント・シム)が使われ、水と脂肪のスペクトル上での分離が行われている。 By the way, in a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus, the uniformity of a static magnetic field is an important factor in determining the quality of a spectrum (SN ratio and resolution). The adjustment means by the shim coil is provided. In the case of medical MRI, a primary shim (gradient shim) of x, y, z is used as a means for adjusting the MRI from the viewpoint of avoiding long-term restraint of the patient. The above separation has been performed.
しかしながら、脂肪からのMR信号を抑制するために加える1331パルスは、プリパルスであり、パルス全体の長さが約7msecにもなるため、繰返し時間TRが長くなることから、この繰返し時間TRを短くして使用するウルトラファーストスキャンやアンギオグラフィーには使用しにくいという問題があった。これに対して、繰返し時間TRを短かくするためにτを短くすると、磁化Mz特性のグラフでいうところの山部分が拡がって脂肪も画像化されてしまい、脂肪抑制の効果が小さくなってしまうという、相反する問題を生じていた。さらに、プリパルスはあくまでパルスであるから、静磁場の不均一の影響を受け易く、画質が低下することもあった。さらにまた、水の共振点から外れた周波数域を励起する(off−resonance)ため、MTC効果も併せて発生してしまい、その分S/N比が低下する。 However, 1 3 3 1 pulse added to suppress the MR signals from fat is pre-pulse, the length of the entire pulse becomes about 7 msec, since the repetition time TR is longer, the repetition time TR There is a problem that it is difficult to use in ultrafast scan or angiography, which uses a shorter length. On the other hand, if τ is shortened in order to shorten the repetition time TR, the peak portion in the graph of the magnetization Mz characteristic expands, fat is also imaged, and the effect of fat suppression is reduced. A conflicting problem. Further, since the pre-pulse is a pulse to the last, the pre-pulse is easily affected by the non-uniformity of the static magnetic field, and the image quality sometimes deteriorates. Furthermore, since the frequency range outside the resonance point of water is excited (off-resonance), the MTC effect also occurs, and the S / N ratio is reduced accordingly.
さらに、前述した従来の1次シムによる静磁場均一性の確保の問題について考察してみる。このように1次シムによるシミングを行っても、静磁場の高次(2次以上)の磁界成分の乱れは依然として残っており、この高次成分の不均一性によって水の共鳴曲線がプリパルス(例えば1331バイノミアルパルス)の中心周波数f0からずれてしまうという状態が頻発している。
Further, the problem of securing the uniformity of the static magnetic field by the above-described conventional primary shim will be considered. Even if shimming is performed by the first-order shim, the disturbance of the higher-order (second-order or higher) magnetic field component of the static magnetic field still remains, and the non-uniformity of the higher-order component causes the resonance curve of water to change the pre-pulse ( For example, a state of deviating from the
図21には、スライス方向を縦軸に、周波数fを横軸にとったときの、高次の磁界成分の不均一性に因る、スライス位置毎の周波数変化の一例を示す。スライス面の位置がスライス方向の中心から離れるに従って、同一周波数f=f1のずれが顕著になっている。 FIG. 21 shows an example of a frequency change at each slice position due to non-uniformity of a higher-order magnetic field component when the slice direction is plotted on the vertical axis and the frequency f is plotted on the horizontal axis. According to the position of the slice plane away from the center of the slice direction, the deviation of the same frequency f = f 1 becomes remarkable.
この結果、特にマルチスライス撮影のときに前述したような脂肪抑制などを狙ったプリパルスを起動させた場合、アイソセンターの位置に合わせられるスライス方向の中心のスライス面はかかる1次シムの効果に拠って、例えば図22(a)に示すように水の共鳴曲線が中心周波数f0に一致するものの、スライス方向の中心からずれたスライス面では前述した高次の磁界成分の乱れに因って、例えば同図(b)に示すように水の共鳴曲線が中心周波数f0からずれてしまい、水及び脂肪の共鳴曲線がプリパルスの山及び谷部分から逸脱する。したがって、マルチスライス撮影を行ったとき、スライス方向の中心付近のスライス面では脂肪抑制の効果を発揮できるが、中心付近からずれるにつれて、脂肪抑制の効果が小さくなってしまい、スライス位置に応じて画像の品質が低下するという未解決の問題点があった。 As a result, especially when multi-slice imaging activates a pre-pulse aiming at fat suppression as described above, the center slice plane in the slice direction aligned with the isocenter position depends on the effect of the primary shim. For example, as shown in FIG. 22A, although the resonance curve of water coincides with the center frequency f 0 , on the slice plane shifted from the center in the slice direction, due to the disturbance of the higher-order magnetic field component described above, for example resonance curve of water as shown in FIG. 5 (b) is shifted from the center frequency f 0, the resonance curves of water and fat departing from the peaks and valleys of the pre-pulse. Therefore, when multi-slice imaging is performed, the effect of fat suppression can be exerted on the slice plane near the center in the slice direction, but as the position deviates from the vicinity of the center, the effect of fat suppression becomes smaller, and the image is reduced according to the slice position. There is an unresolved problem that the quality of the product deteriorates.
本発明は上述した種々の事情を考慮してなされたもので、とくに、プリパルスを含むシーケンスを使った種々の問題に鑑み、マルチスライス撮影を行う場合、繰返し時間TRを増大させることなく且つ脂肪からのMR信号を抑制したMR画像を得ることを、その目的とする。 The present invention has been made in view of the various circumstances described above, and in particular, in view of various problems using a sequence including a pre-pulse, when performing multi-slice imaging, without increasing the repetition time TR and reducing fat. It is an object of the present invention to obtain an MR image in which the MR signal is suppressed.
上記目的を達成するため、請求項1、3,4、及び6に記載の発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁界中に置かれた被検体のスライス断面の水に含まれるプロトンのスピンを励起し、このスピン励起に関するMR信号を画像化するようにしたもので、前記水に含まれるプロトンのみを選択的に励起可能な90°RFパルスを印加するRFパルス印加手段と、この90°RFパルスの印加と同時に、前記断面をスライスするための傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段とを備えたことを要部とする。 In order to achieve the above object, the magnetic resonance imaging apparatus according to the first, third, fourth, and sixth aspects of the present invention provides a magnetic resonance imaging apparatus for detecting the spin of protons contained in water in a slice section of a subject placed in a static magnetic field. RF pulse applying means for exciting and imaging an MR signal related to the spin excitation, and applying a 90 ° RF pulse capable of selectively exciting only protons contained in the water; A gradient magnetic field applying means for applying a gradient magnetic field for slicing the cross section at the same time as the application of the pulse is provided as a main part.
また、請求項2〜6記載の発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁界中に置かれた被検体の複数のスライス断面の水に含まれるプロトンのスピンを励起し、このスピン励起に関するMR信号を所定シーケンスで収集し画像化するようにしたもので、前記水に含まれるプロトンのみを選択的に励起可能な90°RFパルスを印加する第1のRFパルス印加手段と、この90°RFパルスの印加と同時に、前記複数のスライス断面の夫々をスライスするための第1の磁場強度を有する第1の傾斜磁場を印加する第1の傾斜磁場印加手段と、前記90°RFパルス及び第1の傾斜磁場を印加した後の所定時間経過後に、当該90°RFパルスで励起されたスピンを反転させる180°RFパルスを印加する第2のRFパルス印加手段と、この180°RFパルスの印加と同時に、上記第1の磁場強度よりも大きい第2の磁場強度を有する第2の傾斜磁場を印加する第2の傾斜磁場印加手段とを備えたことを要部とする。 The magnetic resonance imaging apparatus according to the second to sixth aspects of the present invention excites proton spins contained in water in a plurality of slice cross sections of a subject placed in a static magnetic field, and generates an MR signal related to the spin excitation. And a first RF pulse applying means for applying a 90 ° RF pulse capable of selectively exciting only protons contained in the water, and the 90 ° RF pulse Simultaneously applying a first gradient magnetic field applying means for applying a first gradient magnetic field having a first magnetic field strength for slicing each of the plurality of slice sections, and the 90 ° RF pulse and the first gradient magnetic field. A second RF pulse applying means for applying a 180 ° RF pulse for inverting the spin excited by the 90 ° RF pulse after a lapse of a predetermined time after the application of the gradient magnetic field; And a second gradient magnetic field applying means for applying a second gradient magnetic field having a second magnetic field intensity higher than the first magnetic field intensity simultaneously with the application of the 80 ° RF pulse. .
請求項1、3,4、及び6に記載の発明では、水に含まれるプロトンのみを選択的に励起可能な90°RFパルスの印加と同時に、その断面をスライスするための傾斜磁場が印加される。これにより、水のプロトンのみが選択に励起され、脂肪は励起されない。 According to the first, third, fourth and sixth aspects of the present invention, a gradient magnetic field for slicing the cross section is applied simultaneously with the application of a 90 ° RF pulse capable of selectively exciting only protons contained in water. You. Thereby, only protons of water are selectively excited, and fat is not excited.
また、請求項2〜6記載の発明では、水に含まれるプロトンのみを選択的に励起可能な90°RFパルスの印加と同時に、複数の断面の夫々をスライスするための第1の磁場強度を有する第1の傾斜磁場が印加される。この印加後の所定時間経過後に、90°RFパルスで励起されたスピンを反転させる180°RFパルスが、第1の磁場強度よりも大きい第2の磁場強度を有する第2の傾斜磁場と同時に印加される。このように第1、第2の傾斜磁場の強度及び90°RFパルス及び180°RFパルスの周波数帯域が異なるので、水のプロトンのみが90°RFパルスで選択的に励起された後、180°RFパルスでリフォーカスされて、MR信号として収集される。しかし、脂肪に含まれるスピンは180°RFパルスで励起されるだけであるから、MR信号として殆ど収集されない。この結果、プリパルスを使用しなくても済むのでMTC効果を発生させず、脂肪からのMR信号のレベルを抑制することができる。 According to the second to sixth aspects of the present invention, the first magnetic field intensity for slicing each of the plurality of cross sections is simultaneously adjusted with the application of a 90 ° RF pulse capable of selectively exciting only protons contained in water. Is applied. After a lapse of a predetermined time after the application, a 180 ° RF pulse for reversing the spin excited by the 90 ° RF pulse is applied simultaneously with the second gradient magnetic field having the second magnetic field strength larger than the first magnetic field strength. Is done. Since the intensity of the first and second gradient magnetic fields and the frequency bands of the 90 ° RF pulse and the 180 ° RF pulse are different as described above, only water protons are selectively excited by the 90 ° RF pulse, and then 180 ° It is refocused by an RF pulse and collected as an MR signal. However, spins contained in fat are only excited by the 180 ° RF pulse, and are hardly collected as MR signals. As a result, it is not necessary to use a pre-pulse, so that the MTC effect does not occur and the level of the MR signal from fat can be suppressed.
請求項1〜6記載の発明に係る磁気共鳴イメージング装置では、水に含まれるプロトンのみを選択的に励起可能な90°RFパルスとその断面をスライスするための傾斜磁場を同時に印加したり、そのような印加の後の所定時間経過後に、90°RFパルスで励起されたスピンを反転させる180°RFパルスを、前の傾斜磁場よりも磁場強度が大きい傾斜磁場と同時に印加したりすることにより、水のプロトンのみを選択的に励起できる。また、前後の傾斜磁場の強度が異なるので、マルチスライスが可能になる。この結果、プリパルスを使用しないのでMTC効果を発生させず、また繰返し時間TRを増大させることなく、脂肪からのMR信号のレベルを抑制した高画質のMR画像を得ることができる。 In the magnetic resonance imaging apparatus according to the first to sixth aspects of the present invention, a 90 ° RF pulse capable of selectively exciting only protons contained in water and a gradient magnetic field for slicing a cross section thereof are simultaneously applied, By applying a 180 ° RF pulse for inverting the spin excited by the 90 ° RF pulse after a predetermined time after such application, simultaneously with the gradient magnetic field having a magnetic field strength larger than the previous gradient magnetic field, Only water protons can be selectively excited. Further, since the front and rear gradient magnetic fields have different intensities, multi-slice can be performed. As a result, a high-quality MR image in which the level of the MR signal from fat is suppressed can be obtained without using the pre-pulse and without generating the MTC effect and without increasing the repetition time TR.
以下、この発明の第1実施例を、図1〜図4を参照して説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この実施例に係る磁気共鳴イメージング装置の概略構成を図1に示す。この磁気共鳴イメージング装置は、静磁場発生用の磁石部と、静磁場に位置情報を付加するための傾斜磁場部と、選択励起用及びMR信号受信用の送受信部と、システム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。 FIG. 1 shows a schematic configuration of the magnetic resonance imaging apparatus according to this embodiment. This magnetic resonance imaging apparatus includes a magnet unit for generating a static magnetic field, a gradient magnetic field unit for adding positional information to the static magnetic field, a transmitting and receiving unit for selective excitation and reception of MR signals, system control and image reconstruction. And a control / arithmetic unit that performs the functions.
磁石部は、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が挿入される円筒状の診断空間のZ軸方向に静磁場H0を発生させる。なお、この磁石部には、1次のシミング用のシムコイル14が設けられ、このシムコイル14に供給する電流を調整することで、1次のシミングが行えるようになっている。
Magnet portion, for example, a
傾斜磁場部は、磁石1に組み込まれたX,Y,Z軸方向の3組の傾斜磁場コイル3x〜3zと、この傾斜磁場コイル3x〜3zに電流を供給する傾斜磁場電源4と、この電源4を制御するシーケンサ5内の傾斜磁場シーケンサ5aとを備える。このシーケンサ5aはコンピュータを備え、装置全体のコントローラ6(コンピュータを搭載)からFE法、高速SE法などに係る収集シーケンスを指令する信号を受ける。これにより、傾斜磁場シーケンサ5aは、指令されたシーケンスにしたがってX,Y,Z軸方向の各傾斜磁場の印加及びその強度を制御し、それらの傾斜磁場が静磁場H0に重畳可能になっている。この実施例では、互いに直交する3軸の内のZ軸方向の傾斜磁場をスライス用傾斜磁場GSとし、X軸方向のそれを読出し用傾斜磁場GRとし、さらにY軸方向のそれを位相エンコード用傾斜磁場GEとする。
The gradient magnetic field unit includes three sets of gradient magnetic field coils 3x to 3z in the X, Y, and Z directions incorporated in the
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高周波コイル7と、このコイル7に接続された送信機8T及び受信機8Rと、この送信機8T及び受信機8Rの動作タイミングを制御するRFシーケンサ5b(コンピュータを搭載)とを備える。この送信機8T及び受信機8Rは、RFシーケンサ5bの制御のもと、核磁気共鳴(NMR)を励起させるためのプリパルスやラーモア周波数のRF電流パルスを高周波コイル7に供給する一方、高周波コイル7が受信したMR信号(高周波信号)を受信し、各種の信号処理を施して、対応するデジタル信号を形成するようになっている。
The transmitting and receiving unit includes a high-
さらに、制御・演算部は、上述したコントローラ6のほか、受信機8Rで形成されたMR信号のデジタルデータを入力し、画像データを演算する演算ユニット10と、演算した画像データを保管する記憶ユニット11と、画像を表示する表示器12と、入力器13とを備えている。演算ユニット10は、具体的には、メモリ空間である2次元フーリエ空間への実測データの配置、画像再構成のためのフーリエ変換などの処理を行う。コントローラ6は傾斜磁場シーケンサ5a及びRFシーケンサ5bの同期をとりながら、両者の動作内容及び動作タイミングを制御する。
The control / arithmetic unit further includes, in addition to the
図2は、シーケンサ5(傾斜磁場シーケンサ5a及びRFシーケンサ5b)が実行するパルスシーケンスを示したものである。 FIG. 2 shows a pulse sequence executed by the sequencer 5 (the gradient magnetic field sequencer 5a and the RF sequencer 5b).
同図でわかるように、シーケンサ5は、バイノミアルパルスを印加する第1のシーケンスと、MR画像データを収集する第2のシーケンスとを実行するようになっている。第2のシーケンスは、同図に示したように例えばFE法で行うのがよい。
わ か る As can be seen from the figure, the
第1のシーケンスは、121パルスP121 *の中心周波数を所定のオフセット量だけ高周波側にオフセットさせて印加するようになっている(*記号は、必要に応じてオフセット可能なパルスであることを示す)。このときの、オフセット量は、予めプリスキャンなどにより決定してあり、1.0ppm乃至4.0ppmとするのがよく、さらに、1.5ppm乃至3.0ppmとするのがよい。この場合、例えば1.5テスラの磁場下ではそれぞれ50Hz乃至250Hz、100Hz乃至200Hzとなる。 In the first sequence, the center frequency of the 12 1 pulse P 121 * is applied with a predetermined offset amount offset to the high frequency side (the symbol * indicates a pulse that can be offset as necessary). Indicating that). At this time, the offset amount is determined in advance by pre-scanning or the like, and is preferably set to 1.0 ppm to 4.0 ppm, and more preferably, 1.5 ppm to 3.0 ppm. In this case, for example, the frequency is 50 Hz to 250 Hz and 100 Hz to 200 Hz under a magnetic field of 1.5 Tesla, respectively.
本実施例の磁気共鳴イメージング装置を用いてMR撮像を行うには、まず、バイノミアルパルスP121 *を含む第1のシーケンスを実行する。このときのバイノミアルパルスP121 *のオフセットにより、脂肪に含まれるプロトンおよび高分子に含まれるプロトンが励起される。 To perform MR imaging using the magnetic resonance imaging apparatus of the present embodiment, first, a first sequence including a binomial pulse P 121 * is executed. Due to the offset of the binomial pulse P 121 * at this time, protons contained in fat and protons contained in the polymer are excited.
図3は、バイノミアルパルスP121 *を高周波側に例えば150Hzだけオフセットさせた場合の磁化Mz曲線を示したグラフである。 FIG. 3 is a graph showing a magnetization Mz curve when the binomial pulse P 121 * is offset toward the high frequency side by, for example, 150 Hz.
同図でわかるように、水の共鳴周波数付近は山の部分であるので励起されないが、脂肪に含まれるプロトンの共鳴周波数すなわち−220Hzあたりでは谷部分にさしかかるところであり所定量だけ励起される。また、高分子に含まれるプロトンは、谷部分で励起される。 わ か る As can be seen from the figure, the vicinity of the resonance frequency of water is a peak, so it is not excited. However, the resonance frequency of protons contained in fat, ie, about −220 Hz, is near a valley and is excited by a predetermined amount. Further, protons contained in the polymer are excited at the valleys.
次に、第2のシーケンスを実行し、MR画像データを収集する。この収集時には、脂肪および高分子は第1のシーケンスですでに励起されているので、第2のシーケンスで得られる脂肪の信号レベルは小さくなる。高分子についても同様に信号レベルは小さくなる。これに対し、水に含まれるプロトンは、第1のシーケンスで励起されていないため、第2のシーケンスで強い信号が得られる。 Next, the second sequence is executed to collect MR image data. At the time of this collection, the fat signal level obtained in the second sequence will be lower because the fat and macromolecules have already been excited in the first sequence. Similarly, the signal level of the polymer is reduced. In contrast, protons contained in water are not excited in the first sequence, so that a strong signal is obtained in the second sequence.
以上説明したように、本実施例の磁気共鳴イメージング方法および磁気共鳴イメージング装置は、脂肪に含まれるプロトンおよび高分子に含まれるプロトンが励起されるように、バイノミアルパルスの中心周波数を水に含まれるプロトンの共鳴周波数に対して所定のオフセット量だけ高周波側にオフセットさせてバイノミアルパルスを印加するようにしたので、脂肪の信号レベルを大幅に低減させることができる。したがって、脂肪の中に隠れて見えなかった細い血管を画像化することができる。 As described above, the magnetic resonance imaging method and the magnetic resonance imaging apparatus of the present embodiment set the center frequency of the binomial pulse to water so that protons contained in fat and protons contained in the polymer are excited. Since the binomial pulse is applied by offsetting the resonance frequency of the contained protons to the high frequency side by a predetermined offset amount, the signal level of fat can be significantly reduced. Therefore, it is possible to image a thin blood vessel hidden in fat and invisible.
図4は、水と脂肪から出てくる信号強度を測定した実験データであり、オフセット量を横軸として示したものである。 FIG. 4 shows experimental data obtained by measuring signal intensities coming from water and fat, and shows the offset amount on the horizontal axis.
同図でわかるように、オフセット量を1.0ppm乃至3.8ppmとすると、水の信号強度は100%乃至50%程度になり、脂肪の信号強度は90%乃至45%になる。オフセット量を1.5ppm乃至3.0ppmとすると、水の信号強度を96%乃至84%程度に確保できる一方で、脂肪の信号強度を84%乃至63%に低減させることができる。 わ か る As can be seen from the figure, when the offset amount is 1.0 ppm to 3.8 ppm, the signal intensity of water is about 100% to 50%, and the signal intensity of fat is 90% to 45%. When the offset amount is 1.5 ppm to 3.0 ppm, the signal intensity of water can be secured at about 96% to 84%, while the signal intensity of fat can be reduced to 84% to 63%.
また、本実施例の磁気共鳴イメージング方法および磁気共鳴イメージング装置は、脂肪の信号レベルを低減させるのみならず、高分子の信号レベルを低減させることができ、MTC効果を得ることができる。特に本実施例ではバイノミアルパルスをオフセットさせたので、高分子が励起される周波数帯が水の共鳴周波数に近くなり、かかるオフセットをさせなかった従来シーケンスよりも高いMTC効果を得ることができる。 In addition, the magnetic resonance imaging method and the magnetic resonance imaging apparatus according to the present embodiment can reduce not only the signal level of fat but also the signal level of a polymer, thereby obtaining an MTC effect. Particularly, in this embodiment, since the binomial pulse is offset, the frequency band in which the polymer is excited becomes close to the resonance frequency of water, and a higher MTC effect can be obtained than in the conventional sequence without such offset. .
このような脂肪抑制効果およびMTC効果は、第1のシーケンスを通常の撮影シーケンスに先立って行うことによって容易に得ることができ、繰り返し時間(TR)をほとんど延ばす必要もない。 Such a fat suppression effect and an MTC effect can be easily obtained by performing the first sequence prior to a normal imaging sequence, and it is not necessary to substantially increase the repetition time (TR).
したがって、本実施例の磁気共鳴イメージング方法および磁気共鳴イメージング装置は、TRを短くして使用するパルスシーケンス、例えばウルトラファーストスキャンやアンギオグラフィーにきわめて有効な手段となる。 Therefore, the magnetic resonance imaging method and the magnetic resonance imaging apparatus according to the present embodiment are extremely effective means for a pulse sequence using a short TR, for example, ultrafast scan or angiography.
また、アンギオ以外においても、脂肪を抑制しつつMTC効果を得ることが可能となる。 、 In addition to the angio, it is possible to obtain the MTC effect while suppressing fat.
また、本実施例の磁気共鳴イメージング方法および磁気共鳴イメージング装置は、静脈からのMR信号を抑制し動脈からの信号を強調することができるという別の効果もある。 The magnetic resonance imaging method and the magnetic resonance imaging apparatus according to the present embodiment have another effect that the MR signal from the vein can be suppressed and the signal from the artery can be enhanced.
上述の実施例では、バイノミアルパルスを121パルスとしたが、これに限定されるものではなく、必要に応じて1331あるいは14641パルス等としてもよい。かかる構成により、水と脂肪との分離の程度がさらに向上する。 In the above embodiment, although the binomial pulse and 1 2 1 pulse, it is not limited thereto, it may be 1 3 3 1 or 1 4 6 4 1 pulse as necessary. With this configuration, the degree of separation between water and fat is further improved.
続いて、本発明の第2実施例を図5〜図9に基づいて説明する。ここで、第1実施例と同一又は同等の構成要素又は処理については同一の符号を用い、説明を簡単化又は省略する(後述の第3,4実施例でも同様にする)。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same reference numerals are used for the same or equivalent components or processes as in the first embodiment, and the description is simplified or omitted (the same applies to the third and fourth embodiments described later).
この第2実施例に係る磁気共鳴イメージング装置は、マルチスライス撮影における脂肪からのMR信号抑制効果の劣化防止に関する。 The magnetic resonance imaging apparatus according to the second embodiment relates to prevention of deterioration of the effect of suppressing an MR signal from fat in multi-slice imaging.
この目的を達成するため、第2実施例における磁気共鳴イメージング装置は第1実施例と同一のハード構成を採用する一方で、コントローラ6、シーケンサ5、及び演算ユニット10は共働して、図5(a),(b)のシーケンスに従う図6の処理を行うようになっている。
In order to achieve this object, the magnetic resonance imaging apparatus according to the second embodiment employs the same hardware configuration as the first embodiment, while the
すなわち、図6の最初のステップ30ではX,Y,Z軸方向について1次のシミング(ボリュームシミング)を例えば図5(a)に示すシミング用パルスシーケンスを用いて行い、静磁場H0の均一化を図るとともに、各スライス面のプリパルス(ここでは1331のバイノミアルパルスP1331 *を用いる:図5(b)参照)の周波数オフセット量Δfを求める。 That was carried out using shimming pulse sequence shown in first in step 30 X, Y, 1-order shimming the Z-axis direction (volume shimming), for example, FIGS. 5 (a) of FIG. 6, a uniform static magnetic field H 0 strive to reduction, pre-pulse of each slice plane (here 1 3 3 1 binomial pulse P 1331 * to use: see FIG. 5 (b)) determine the frequency offset Δf of.
具体的には、3次元のスライス領域を構成する複数のスライス面のうち、最初のスライス面(例えばアイソセンターに対応するスライス方向中心の面)について90°パルスで励起しMR信号(エコー信号又はFID信号)を得る(ステップ301,302参照)。次いで、このMR信号がフーリエ変換されて、例えば図7に示すような、水及び脂肪の共鳴周波数(中心周波数)fWAT,fFATを含むスペクトルが得られる(ステップ303参照)。そこで、これら水及び脂肪の共鳴曲線CWAT,CFATの半値幅WWAT,WFATが各々演算され、この半値幅WWAT,WFATが最小になるようにシムコイル14(図1参照)に流す電流が調整される(ステップ304〜306参照)。この結果、水及び脂肪の共鳴曲線CWAT,CFATが互いに良好に分離される。
Specifically, of a plurality of slice planes constituting a three-dimensional slice area, a first slice plane (for example, a plane at the center in the slice direction corresponding to the isocenter) is excited by a 90 ° pulse to generate an MR signal (echo signal or echo signal). FID signal) is obtained (see
このように診断対象のボリューム部位について1次シミングが終ると、ステップ307〜3010の処理を順次実行する。この内、ステップ307〜309では、ステップ301〜303と同様に、スライス面毎にスキャンを行ってMR信号を収集し、この収集したMR信号をフーリエ変換する。この結果、スライス面毎に水と脂肪の共鳴曲線CWAT,CFATを含むスペクトル分布が得られる(図7参照)。
When the primary shimming is over the volume portion of the thus diagnosed sequentially executes the processing of
さらに、ステップ3010では、1331のプリパルスP1331 *を脂肪抑制効果が最も高くなる周波数位置に設定したときのプリパルスP1331 *の中心周波数f0(=fd0)と水の共鳴周波数fWATとのずれを、周波数オフセット量Δf(=fd0−fWAT)として演算し、記憶する。但し、この実施例では中心のスライス面(アイソセンター位置に一致)を基準にするので、中心スライス面の周波数オフセット量Δf=0となる。
Further, in
かかるオフセット量の演算は全スライス面について個別に実施される(ステップ3011参照)。この結果、図8に一例を示す如く、複数のスライス面S1〜Snのそれぞれについて1331プリパルスP1331 *に対する周波数オフセット量Δf=(Δf1,…,Δfn)が求められる。
Operation of such offset amount is performed individually for all the slice planes (see
続いて、1331のプリパルスP1331 *を、SE法に拠るシーケンス前に図5(b)に示す如く印加することにより、マルチスキャン撮影が実施される(ステップ31,32参照)。この一連のシーケンスを実行する中で、脂肪抑制のための1331パルスP1331 *に、前記ステップ3010で演算した周波数オフセット量Δfが加算され、この加算結果に対応した1331パルスP1331 *が求められる(ステップ321,322参照)。この補正されたパルスP1331 *がRFコイル7から印加されると、スライス面毎にプリパルスP1331 *による磁化の周波数域全体が周波数軸上で水の共鳴曲線CWAT側に移動する。この結果、例えば図9に示すスライス面S1〜Sn(図8に対応する)のスペクトルの各々において、静磁場H0の磁界成分の高次の乱れに因って、各スライス面のスペクトル曲線CWAT,CFATが周波数軸上で移動する(ずれる)ような場合であっても、スライス面毎に、1331パルスP1331 *の中心周波数f0が水の共鳴曲線CWATの中心に一致するように制御される。このとき、RFパルスによる励起範囲はスライス面が変わっても固定である。
Subsequently, a 1 3 3 1 pre-pulse P 1331 *, by applying as shown in FIG. 5 (b) before the sequence depends on the SE method, the multi-scan imaging is performed (see step 31). In performing this series of sequences, the 1 3 3 1 pulse P 1331 * for fat suppression, the frequency offset Δf calculated in step 30 10 is added, 1 corresponding to the
したがって、スライス面がスライス方向の中心位置から離れるに従ってスペクトルとプリパルスがずれるといった従来の問題点は確実に排除され、どのスライス面をとっても、プリパルスP1331 *の磁化特性の山及び谷部分が水及び脂肪の共鳴曲線CWAT,CFATに良好に合致する。このため、何れのスライス面でも脂肪抑制の効果が確実に発揮され、高画質であって、脂肪抑制効果の面でスライス面毎のバラツキの極めて少ない均一で安定した画像となり、装置の信頼性も向上する。しかも、本実施例のシムコイル14は1次のシミング用のもののみで済むから、シムコイルのハード構成が格別に大形化することもない。さらに、高次のシミングを行うときのような長時間のスキャン準備時間も不要である。
Therefore, the conventional problem that the spectrum and the pre-pulse are shifted as the slice plane moves away from the center position in the slice direction is surely eliminated, and the peaks and valleys of the magnetization characteristics of the pre-pulse P1331 * are changed to water and water regardless of the slice plane. Good agreement with the fat resonance curves C WAT and C FAT . For this reason, the effect of fat suppression is reliably exerted on any slice surface, and a high quality image is obtained, and a uniform and stable image with very little variation between slice surfaces in terms of the fat suppression effect is obtained, and the reliability of the apparatus is also improved. improves. In addition, since the
続いて、本発明の第3実施例図10〜図13に基づいて説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この第3実施例の磁気共鳴イメージング装置も前記第2実施例と同様に、マルチスライス撮影における脂肪からのMR信号の抑制効果の劣化防止に関する。この第2実施例および第3実施例は共に、プリパルスを用いた脂肪からのMR信号抑制の手法を採用しているが、第2実施例では前述の如くプリパルスの周波数帯域をスライス面毎に調整することにより脂肪からのMR信号抑制を行っているのに対し、この第3実施例ではスライス面毎にRFパルスの高周波信号の周波数自体を調整するものである。 As in the second embodiment, the magnetic resonance imaging apparatus according to the third embodiment also relates to prevention of deterioration of the effect of suppressing MR signals from fat in multi-slice imaging. In both the second and third embodiments, the technique of suppressing MR signals from fat using a pre-pulse is adopted. In the second embodiment, as described above, the frequency band of the pre-pulse is adjusted for each slice plane. In contrast to this, the third embodiment adjusts the frequency itself of the high frequency signal of the RF pulse for each slice plane, while suppressing the MR signal from fat.
この第3実施例に係る磁気共鳴イメージング装置は第1実施例と同一のハード構成を採用するとともに、コントローラ6,シーケンサ5,および演算ユニット10は共働して、図10(a),(b)のシーケンスに従う図11の処理を行うようになっている。
The magnetic resonance imaging apparatus according to the third embodiment employs the same hardware configuration as that of the first embodiment, and the
図11の最初のステップ40では、X,Y,Z軸について1次のシミング(ボリュームシミング)を図10(a)に示すシミング用パルスシーケンスを用いて行い、静磁場H0の均一化を図るとともに、スライス面に印加するRFパルスの周波数に対するオフセット量Δfをスライス面毎に演算する。
In a
この内、ステップ401〜406は1次のシミングに対する処理の概要を示しており、前述した図6のステップ301〜306と同一の処理内容である。なお、シミングとしては高次のシミングも可能である。
Among them, the
このシミングが終わると、ステップ407〜409の処理(スキャン,MR信号収集、フーリエ変換)を順次行って、水と脂肪の共鳴曲線CWAT,CFATを含むスライス面毎のスペクトル分布を得る(図12参照)。この後、ステップ4010に移行して、1331のプリパルスP1331を脂肪抑制効果が最も高くなる周波数位置に設定したときのプリパルスP1331の中心周波数fo(=fdo)と基準ピークとしての水の共鳴周波数fWATとの周波数ずれを、周波数オフセット量Δf(=fdo−fWAT)として演算し、記憶する。この実施例では図12に示すように、上記プリパルスP1331の周波数位置は中心スライス面(アイソセンター位置を含むスライス面)を基準に設定するようにしているので、中心スライス面の周波数オフセット量はΔf=0になる。このオフセット量Δfの演算は全スライス面について個別に実施される(ステップ4011)。この結果、診断対象のボリューム部位(例えば腹部)の複数のスライス面の夫々について、RFパルスの周波数に対する周波数オフセット量Δf(=Δf1,…,Δfn)が求められる。 When the shimming is completed, the process of step 40 7-40 9 (scan, MR signal acquisition, the Fourier transform) sequentially performed to obtain water and fat resonances curve C WAT, the spectral distribution of each slice plane including the C FAT (See FIG. 12). Thereafter, the process proceeds to step 40 10, 1 3 3 center frequency f o (= f do) and the reference peak of one of the pre-pulse P 1331 when the set becomes highest frequency position is fat suppression effect prepulse P 1331 frequency shift of the resonant frequency f WAT of water as a calculates a frequency offset Δf (= f do -f WAT) , and stores. In this embodiment, as shown in FIG. 12, the frequency position of the pre-pulse P 1331 is set with reference to the center slice plane (slice plane including the isocenter position). Δf = 0. The calculation of the offset amount Δf is individually performed for all slice planes (step 40 11 ). As a result, the frequency offset amount Δf (= Δf 1 ,..., Δf n ) with respect to the frequency of the RF pulse is obtained for each of the plurality of slice planes of the volume part (eg, abdomen) to be diagnosed.
この後、ステップ41,42にて、脂肪からのMR信号を抑制するための1331のプリパルスP1331を用いたSE法のシーケンスを図10(b)に示す如く実行し、マルチスキャン撮影を行う。このシーケンスを行う中で、励起用のRFパルスの周波数はスライス面S1(…Sn)毎に補正される。
Thereafter, at
具体的には、ステップ421にて、ステップ4010で予め演算/記憶していた周波数オフセット量Δf=Δf1(…Δfn)をメモリから呼び出した後、ステップ422において、基準値として予め設定した周波数(例えば64MHz:1.5T時)に周波数オフセット量Δfを加え、RFパルス:RF1(…RFn)の中心周波数を補正演算する。これにより、例えばスライス面S1…SnのRFパルス:RF1…RFnの中心周波数f1…fnは(但し、1.5T時)
この補正されたRFパルスRF1…RFnがRFコイル7から印加されると、図13に示すように、その励起範囲Rf自体が周波数軸上で移動し、これに伴って脂肪からのMR信号抑制用の1331パルスの磁化特性も周波数軸上を移動する。つまり、各スライス面で、励起範囲Rfと磁化特性は一体となって周波数軸上を動く。この動く距離(周波数値)は、前述したオフセット量Δf(=Δf1,…,Δfn)に一致し、このオフセット量Δfは各スライス面S1…Snの水共鳴曲線の周波数軸上における移動に応じて決めてあるので、各スライス面において、図13に示す如く、1331パルスP1331の中心周波数foが水の共鳴曲線CWATの中心周波数に良好に一致する。
When the corrected RF pulses RF 1 ... RF n are applied from the
つまり、シミングを行った後も例えば高次の静磁界成分の乱れが残っており、これが原因でスライス面毎の水や脂肪のスペクトル分布が移動してしまう場合であっても、どのスライス面をとっても、プリパルスP1331の磁化特性の山および谷部分が水および脂肪の共鳴曲線CWAT,CFATに良好に合致する。 In other words, even after the shimming is performed, for example, the disturbance of the higher-order static magnetic field components remains, and even if the water or fat spectral distribution of each slice plane moves due to this, any slice plane may be moved. In particular, the peaks and valleys of the magnetization characteristics of the pre-pulse P 1331 match well with the resonance curves C WAT and C FAT of water and fat.
この結果、何れのスライス面においても常に、CHESS(Chemical Selec−tive Suppression)法に依る脂肪からのMR信号抑制の効果が遺憾なく発揮され、スライス面毎の脂肪からの信号に依るむらが著しく減り、前述した第2実施例と同等の効果を得ることができる。 As a result, the effect of suppressing the MR signal from fat by the CHESS (Chemical {Select-ive} Suppression) method is always exerted on any slice plane, and the unevenness due to the signal from fat for each slice plane is significantly reduced. The same effect as that of the second embodiment can be obtained.
特に、あるスライス面のスペクトル分布のシフトが水と脂肪のケミカルシフトより大きい場合でも、本実施例の周波数補正は有効に機能する。つまり、従来のように、脂肪抑制のためのプリパルスの磁化特性が周波数軸上で固定の場合、あるスライス面では脂肪抑制の効果が有効であるが、別のスライス面では脂肪抑制の効果が減少あるいは殆ど無いという事態も起こる。しかし、本実施例によれば、そのような事態を防止して、各スライス面で脂肪からのMR信号を著しく且つ均一に抑制できる。 Especially, even when the shift of the spectral distribution of a certain slice plane is larger than the chemical shift of water and fat, the frequency correction of this embodiment works effectively. In other words, as in the conventional case, when the magnetization characteristic of the pre-pulse for fat suppression is fixed on the frequency axis, the effect of fat suppression is effective on one slice plane, but the effect of fat suppression is reduced on another slice plane. Or there is a situation where there is almost nothing. However, according to the present embodiment, such a situation can be prevented, and the MR signal from fat can be significantly and uniformly suppressed in each slice plane.
なお、上記第2,第3実施例におけるプリパルスは1331のバイノミアルパルスに限定されることなく121パルスなど、他のバイノミアルパルスであってもよいし、シンク関数、ガウシャン関数のパルスであってもよい。また、プリパルスに続いて行われる画像データ収集シーケンスも上述したSE法に限定されることなく、FE法、FastSE法などのシーケンスを採用してもよい。 Incidentally, the second, the pre-pulse in the third embodiment such as 1 2 1 pulse is not limited to 1 3 3 1 binomial pulse, may be another binomial pulse, sinc function, It may be a pulse of a Gaussian function. Further, the image data acquisition sequence performed after the pre-pulse is not limited to the above-described SE method, and a sequence such as the FE method and the FastSE method may be adopted.
またなお、上記第2,第3実施例では、周波数オフセット量Δfを求める際、スペクトル分布上の基準ピークとして水の共鳴曲線を参照する構成を示したが、この基準ピークのその他の例としては、脂肪の共鳴曲線であってもよい。また、水や脂肪を殆ど含んでいない部位を診断対象とすることもあるので、そのような場合には、操作者が診断部位の外部に参照用の試薬(例えばTMS:テトラメチルサイレン)を用いて、この試薬の共鳴曲線を参照してオフセット量を求めるようにしてもよい。 In addition, in the second and third embodiments, the configuration in which the resonance curve of water is referred to as the reference peak on the spectrum distribution when calculating the frequency offset amount Δf has been described. However, as another example of the reference peak, , A fat resonance curve. In addition, since a part containing almost no water or fat may be a target of diagnosis, in such a case, the operator uses a reference reagent (eg, TMS: tetramethylsilene) outside the part to be diagnosed. Then, the offset amount may be obtained with reference to the resonance curve of this reagent.
続いて、本発明の第4実施例を図14〜図16に基づいて説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この第4実施例にかかる磁気共鳴イメージング装置は、前述した第1〜第3実施例で説明したプリパルスを用いないで、繰返し時間TRを増大させず且つ脂肪からのMR信号を抑制したマルチスライス撮影を行うことができるようにしたものである。 The magnetic resonance imaging apparatus according to the fourth embodiment does not use the prepulse described in the first to third embodiments, does not increase the repetition time TR, and suppresses the MR signal from fat. Can be performed.
具体的には、本実施例の磁気共鳴イメージング装置のシーケンサ5は図14に示すシーケンスでマルチスライス撮影を行うように構成してある。同図に示すシーケンスは、高速SE(FastSE)法を応用したもので、被検体のスライス面選択とその面内の水のみを選択的に励起させる(脂肪は励起させない)シーケンスである。以下、このシーケンスを用いた撮影法を“Water Chemical Selective Excitation(Water−CHASE)”法と呼ぶことにする。
Specifically, the
このWater−CHASE法は、まず図14に示すように、スライス選択用のZ軸方向の傾斜磁場GS=強度GS1を印加しながら。励起RFパルスとしての90°パルスを印加する。この90°パルスは、シンク(sinc)関数のπ数を(−4、+1)πだけ増やして片方(図中左側)のサイドロブを長くとって,20msec程度のパルス長さに設定してある。なお、もう一方の側(図中右側)のサイドロブはエコー時間TEを短かくするため、この実施例ではカットされている。このπ数については、必要に応じて、(−1、+1)π〜(−10、+10)π程度に設定しても効果がある。 The Water-CHASE method, first, as shown in FIG. 14, while applying a gradient magnetic field in the Z axis direction G S = strength G S1 for slice selection. A 90 ° pulse is applied as an excitation RF pulse. The 90 ° pulse is set to have a pulse length of about 20 msec by increasing the number of π of the sink function by (−4, +1) π and taking one side lobe (left side in the figure) longer. Note that the side lobe on the other side (right side in the figure) is cut in this embodiment in order to shorten the echo time TE. Regarding this π number, there is an effect even if it is set to about (−1, + 1) π to (−10, + 10) π as necessary.
この従来よりも時間的に長い90°パルスにより、その励起周波数範囲Rfは図15に示す如く狭帯域となる。この励起周波数範囲Rfは、マルチスライス撮影の基準となる面、例えば中心のスライス面で水の共鳴スペクトル曲線CWATのみを含み、ケミカルシフトに因る脂肪の共鳴曲線CFATは入らないように調整される。この従来よりも長いパルス長の90°パルスを印加している間のスライス用傾斜磁場GSは所定強度GS1に設定される。 Due to the 90 ° pulse that is longer in time than the conventional one, the excitation frequency range Rf becomes narrow as shown in FIG. This excitation frequency range Rf is adjusted so that only the resonance spectrum curve C WAT of water is included in the plane serving as a reference for multi-slice imaging, for example, the central slice plane, and the resonance curve C FAT of fat due to chemical shift does not enter. Is done. The slice gradient G S while conventionally applies a 90 ° pulse of long pulse length than is set to a predetermined intensity G S1.
この後、読出し傾斜磁場GRとともに、位相エンコード用傾斜磁場GEが印加される。 Thereafter, with the readout gradient G R, the gradient G E is applied for phase encoding.
この後、TE/2時間の経過に合わせて、反転RFパルスとしての180°パルス(π数が90°パルスより短い)がスライス用傾斜磁場GS=強度GS2と共に印加される。このときの傾斜磁場GS2の強度は90°パルス印加時のそれよりも大きく(GS2>GS1)設定してある。このように、2つのスライス用傾斜磁場GS1、GS2及び90°RFパルス、180°RFパルスの周波数帯域が異なるので、180°パルス印加時にスライスされる面は90°パルス印加時のスライス面とはスライス厚程度異なる。 Thereafter, in accordance with the elapse of TE / 2 hours, inverted 180 ° pulse as a RF pulses ([pi number is less than 90 ° pulse) is applied together with a slice-selective gradient G S = strength G S2. The intensity of the gradient magnetic field GS2 at this time is set to be larger than that at the time of applying the 90 ° pulse ( GS2 > GS1 ). As described above, since the two slice gradient magnetic fields G S1 and G S2 and the frequency bands of the 90 ° RF pulse and the 180 ° RF pulse are different, the plane sliced when the 180 ° pulse is applied is the slice plane when the 90 ° pulse is applied. And about the slice thickness.
さらに、その後、TE/2時間経過すると、読出し用傾斜磁場GRを印加しながら、エコー信号が受信される。 Further, thereafter, after a lapse TE / 2 hours, while applying a readout gradient field G R, echo signals are received.
以下、決められたエコー数の分だけ同様の180°パルスが印加され(その時のスライス用傾斜磁場強度はGS=強度GS2)、高速SE法によって画像データが収集される。 Hereinafter, an amount corresponding similar 180 ° pulses of the number of determined echoes is applied (slice gradient strength at that time G S = strength G S2) image data is collected by the high-speed SE method.
このように、Water−CHASE法では、最初にスライス用傾斜磁場GS(GS1)と共に時間軸上で長い90°パルスが印加されるので、所望のスライス面が選択され、且つ、そのスライス面内の水のみに含まれるプロトンのスピンが図15(90°パルスによる励起範囲Rfに水の共鳴曲線CWATのみが入っている)に示すように選択的に励起される。つまり、この水のプロトンに関しては常に狭帯域の90°パルスで励起される(On−resonance)。その後、180°パルス印加のときはスライス用傾斜磁場GS(=強度GS2)の強度及び周波数帯域が異なるので、スライス励起位置がスライス厚程度異なるため、90°パルスでもし脂肪が励起された面があっても、次の180°パルスでは異なる面が励起されるので、脂肪のMR信号は集まらない。
Thus, in the Water-CHASE method, the first long 90 ° pulse with the time axis slice gradient G S (G S1) is applied, the desired slice plane is selected, and, the slice plane As shown in FIG. 15 (only the resonance curve C WAT of water is included in the excitation range Rf by the 90 ° pulse), the protons contained only in the water within are excited selectively. In other words, the protons of the water are always excited by a narrow-
この結果、90°パルスでXY面に倒された水のスピンはその後、180°パルスによってリフォーカスされ、MR信号として収集される。しかし、脂肪のスピンは90°パルスで励起されないので、180°パルスで、その広い励起範囲Rf′(図16参照)によって励起されても−Z軸方向に倒されるのみであり、脂肪スピンのMR信号は収集されない。これにより、脂肪はMR信号の収集に関与せず、結果として脂肪からのMR信号を大幅に抑制することができるとともに、マルチスライス撮影が可能となり、良好な画質を得ることができる。 結果 As a result, the spin of water that has been tilted to the XY plane by the 90 ° pulse is then refocused by the 180 ° pulse and collected as an MR signal. However, since fat spin is not excited by a 90 ° pulse, even if it is excited by its wide excitation range Rf ′ (see FIG. 16), it is only tilted in the −Z-axis direction by a 180 ° pulse, and the fat spin MR is reduced. No signal is collected. Thereby, the fat does not contribute to the acquisition of the MR signal, and as a result, the MR signal from the fat can be greatly suppressed, and multi-slice imaging can be performed, so that good image quality can be obtained.
このように、スライスと同時に水のプロトンのみを選択的に励起できるから、プリパルスを使わなくても済み、プリパルスを使った場合に比べて繰返し時間TRを短縮させることもできる。また、水を選択的に励起させるのはバイノミアルパルスのようなパルスではないので、バイノミアルパルスを使ったときよりも静磁場の不均一性に強くなる。さらに、水のプロトンの共鳴周波数からずれた周波数を励起させる方法とは異なり、MTC効果は発生しないので、水のMR信号値の低下は無い。したがって、S/N比をT1強調像のコントラスト相当のものに良好に維持できる。一方、脂肪分子の中には隣接し合っているプロトン間でスピンのJ−カップリングがあり、信号値が低下するが、Fast SE法に関しては、J−モジュレーション(J−modulation)に因って、脂肪からの信号が上がるという問題がある。しかし、このWater−CHASE法では脂肪を殆ど励起しないで済むので、J−モジュレーションの問題は殆ど生じない。よって、Water−CHASE法はFast SE法にも応用可能である。 As described above, since only water protons can be selectively excited at the same time as slicing, it is not necessary to use a pre-pulse, and the repetition time TR can be shortened as compared with the case where a pre-pulse is used. In addition, since water is not selectively excited by a pulse such as a binomial pulse, the non-uniformity of the static magnetic field becomes stronger than when a binomial pulse is used. Further, unlike the method of exciting a frequency shifted from the resonance frequency of the protons of water, the MTC effect does not occur, so that the MR signal value of water does not decrease. Thus, it satisfactorily maintains the S / N ratio to that of the corresponding contrast of T 1 weighted image. On the other hand, in fat molecules, there is spin J-coupling between adjacent protons, and the signal value decreases. However, in the Fast SE method, J-modulation occurs due to J-modulation. There is a problem that the signal from fat rises. However, in the Water-CHASE method, since fat is hardly excited, the problem of J-modulation hardly occurs. Therefore, the Water-CHASE method can be applied to the Fast SE method.
なお、このWater−CHASE法に適用するシーケンスはSE法であればよく、高速SE(FastSE)法であってもよい。 The sequence applied to the Water-CHASE method may be the SE method, and may be the fast SE (Fast SE) method.
1 磁石
2 静磁場電源
3x〜3y 傾斜磁場コイル
4 傾斜磁場電源
5 シーケンサ
6 コントローラ
7 高周波コイル
8T 送信機
8R 受信機
10 演算ユニット
11 記憶ユニット
12 表示器
13 入力器
14 シムコイル
Claims (6)
前記水に含まれるプロトンのみを選択的に励起可能な90°RFパルスを印加するRFパルス印加手段と、
この90°RFパルスの印加と同時に、前記断面をスライスするための傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 In a magnetic resonance imaging apparatus that excites spins of protons contained in water in a slice cross section of a subject placed in a static magnetic field and images an MR signal related to the spin excitation,
RF pulse applying means for applying a 90 ° RF pulse capable of selectively exciting only protons contained in the water,
A magnetic resonance imaging apparatus comprising: a gradient magnetic field applying unit that applies a gradient magnetic field for slicing the cross section simultaneously with the application of the 90 ° RF pulse.
前記水に含まれるプロトンのみを選択的に励起可能な90°RFパルスを印加する第1のRFパルス印加手段と、この90°RFパルスの印加と同時に、前記複数のスライス断面の夫々をスライスするための第1の磁場強度を有する第1の傾斜磁場を印加する第1の傾斜磁場印加手段と、前記90°RFパルス及び第1の傾斜磁場を印加した後の所定時間経過後に、当該90°RFパルスで励起されたスピンを反転させる180°RFパルスを印加する第2のRFパルス印加手段と、この180°RFパルスの印加と同時に、上記第1の磁場強度よりも大きい第2の磁場強度を有する第2の傾斜磁場を印加する第2の傾斜磁場印加手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 In a magnetic resonance imaging apparatus that excites the spin of protons contained in water of a plurality of slice cross sections of the subject placed in a static magnetic field, and collects and images an MR signal related to the spin excitation in a predetermined sequence,
First RF pulse applying means for applying a 90 ° RF pulse capable of selectively exciting only protons contained in the water, and simultaneously slicing each of the plurality of slice sections simultaneously with the application of the 90 ° RF pulse A first gradient magnetic field applying means for applying a first gradient magnetic field having a first magnetic field strength for applying the 90 ° RF pulse and the first gradient magnetic field after a predetermined time has elapsed after the first gradient magnetic field has been applied. Second RF pulse applying means for applying a 180 ° RF pulse for inverting the spin excited by the RF pulse, and simultaneously applying the 180 ° RF pulse, a second magnetic field intensity larger than the first magnetic field intensity And a second gradient magnetic field applying means for applying a second gradient magnetic field, the magnetic resonance imaging apparatus comprising:
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