JP2004057682A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＳＥ法を用いて短い撮像時間で、Ｔ１強調画像を含んだ種々のコントラストの複数画像を得る。
【解決手段】１ＴＲ内で、ＦＳＥ法によるパルス系列Ｉを行なった後、時間間隔ｔを置いてＦＳＥ法によるパルス系列ＩＩを行なう。パルス系列Ｉ、ＩＩの各々では９０°パルスの後１８０°パルスを４回印加するとともにスライス選択用傾斜磁場Ｇｓのパルスを加え、エコー信号の各々に対して読み出し（周波数エンコード）用傾斜磁場Ｇｒのパルスと位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐのパルスをそれぞれ加えて、パルス系列Ｉにおけるエコー信号Ｓ１〜Ｓ４の各々から得られるデータが一つのＫスペースの異なる位相方向位置に配置されるような位相エンコードを施すとともに、パルス系列ＩＩにおけるエコー信号Ｓ５〜Ｓ８の各々から得られるデータが他の一つのＫスペースの異なる位相方向位置に配置されるような位相エンコードを施す。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＮＭＲ（核磁気共鳴）現象を利用してイメージングを行うＭＲイメージング装置に関し、とくに高速スピンエコー法とよばれる撮像スキャン法によりコントラストの異なる複数画像を高速に得るＭＲイメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＭＲイメージング装置の撮像スキャン法として高速スピンエコー法（以下、ＦＳＥ（　Ｆａｓｔ　Ｓｐｉｎ　Ｅｃｈｏ　の略）法と称する）が知られている（　”　ＲＡＲＥ　Ｉｍａｇｉｎｇ　：　　Ａ　Ｆａｓｔ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｃｌｉｎｉｃａｌ　ＭＲ　”，Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｉｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，　３，ｐｐ８２３−８３３，　１９８６　）。このＦＳＥ法では、まず、９０°パルス（章動パルス）を印加した後、複数個の１８０゜パルス（リフォーカスパルス）を加えるとともに、これらのＲＦパルスの各々と同時にスライス選択用傾斜磁場パルスを加える。そして、読み出し（および周波数エンコード）用傾斜磁場パルスを加えて、複数個のスピンエコーの信号を１８０゜パルスと１８０゜パルスとの間で各々発生させる。これらの信号の発生直前に位相エンコード用傾斜磁場パルスをそれぞれ加えて所定の一方向の位置情報に関して位相エンコードを施す。その各々の位相エンコード用傾斜磁場パルスの印加量を、それらの信号から得たデータがＫスペース（生データ空間）上で位相方向の異なる場所に配置されるものとなるような位相エンコード量に対応させる。
【０００３】
このＦＳＥ法によると、１ＴＲ（パルスシーケンスの１繰り返し時間）でＫスペース上の異なる多数のラインに配置すべきデータを得ることができるため、ＴＲ数を少なくできて高速撮像が可能となる。
【０００４】
このＦＳＥ法において、２つの異なるコントラスト画像を得る場合には、ＴＲ内の一連のエコー信号群を前半と後半に二分し、前半のエコー信号群から得たデータを一方のＫスペースに、後半のエコー信号群から得たデータを他方のＫスペースに、それぞれ配置し、それぞれのＫスペースで別々の画像を構成する。たとえば、１ＴＲにおいて８個の信号を得るものとして、その前半の４個を一方のＫスペースに配置して第１コントラスト画像を得、後半の４個を他方のＫスペースに配置して第２コントラスト画像を得る。
【０００５】
この場合、第１コントラスト画像は、ＴＲが長くエコー時間ＴＥが短いという撮像条件となるので、プロトン密度強調画像となり、第２コントラスト画像は、ＴＲが長くＴＥが長いという撮像条件となるので、Ｔ２強調画像となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のようにＦＳＥ法を用いてコントラストの異なる複数画像を得る場合、ＴＲ、ＴＥの条件が定まってしまうため、プロトン密度強調画像とＴ２強調画像しか得られないという問題がある。臨床においては、Ｔ１強調画像が診断に有用であるから、これが得られないことは大きな問題であった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑み、ＦＳＥ法を用いてコントラストの異なる複数画像を得る場合に、Ｔ２強調画像とＴ１強調画像、プロトン密度強調画像とＴ１強調画像、プロトン密度強調画像とＴ２強調画像とＴ１強調画像というように、Ｔ１強調画像を含んだ種々のコントラストの画像を組み合わせて得ることができるように改善した、ＭＲイメージング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
被検体が置かれる空間内に静磁場を発生する静磁場発生手段と、
上記空間内に、スライス選択用傾斜磁場パルス、位相エンコード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場パルス印加手段と、
上記空間内に章動ＲＦパルスおよびリフォーカスＲＦパルスを印加するＲＦ送信手段と、
エコー信号を受信し、位相検波した後サンプリングしてＡ／Ｄ変換してデータを得る受信手段と、
上記ＲＦ送信手段、傾斜磁場パルス印加手段および受信手段を制御して、１個の章動ＲＦパルスを印加した後複数個のリフォーカスＲＦパルスを順次印加することによりそれぞれスピンエコーの信号を発生させるパルス系列を、１繰り返し時間内で所定時間の間隔を置いて少なくとも２回行い、それぞれのパルス系列内で得られるエコー信号からのデータを対応する各々のＫスペースに配列し、かつ各パルス系列内で得られた複数エコー信号からのデータの各々をＫスペース上の各ラインに配置すべく、各エコー信号についての位相エンコード量を定めてパルスシーケンスを行う制御手段と、
データが配列された複数Ｋスペースの各々よりそれぞれ画像を再構成する画像再構成手段と
を備えることが特徴となっている。
【０００９】
１繰り返し時間ＴＲ内で所定時間の間隔ｔを置いて、１個の章動ＲＦパルスを印加した後複数個のリフォーカスＲＦパルスを順次印加することによりそれぞれスピンエコーの信号を発生させるパルス系列を、少なくとも２回行なって、それぞれでデータ収集している。時間間隔を比較的短いものとして、２番目のパルス系列を、１番目のパルス系列で励起した縦磁化が完全に回復する前に行なえば、Ｔ１強調画像を得ることができるなど、ＴＲとｔとの適宜な調整により、Ｔ１強調画像を含んだ異なる種々のコントラストの画像のデータを１ＴＲで収集することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この発明にかかるＭＲイメージング装置は、図１で示すように構成されている。図１において主マグネット１１は強力な静磁場を発生するもので、この静磁場空間内に図示しない被検体が配置される。また、傾斜磁場コイル１２は、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交３軸方向に磁場強度が傾斜する３つの傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを、上記静磁場に重畳するようにして発生するよう３組設けられている。被検体には送信用のＲＦコイル１３と、ＮＭＲ信号の受信用ＲＦコイル１４とが取り付けられる。
【００１１】
ホストコンピュータ２１はシステム全体の制御を行い、シーケンサ２２はこのホストコンピュータ２１の制御の下で、被検体の所望の断面での画像を再構成するためのデータを収集するシーケンス（後に図２を参照しながら説明する）を行うのに必要な種々の命令を送信系、受信系および傾斜磁場発生系に送る。傾斜磁場発生については、波形発生器１５からＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚに関する所定のパルス波形を所定のタイミングで発生させて、傾斜磁場電源１６に送らせ、傾斜磁場コイル１２からその波形・タイミングのＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生させる。図２のパルスシーケンスで示すスライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、読み出し用（周波数エンコード用）傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐは、これらＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚのいずれか１つを用い、あるいはいくつかずつを組み合わせて作られる。
【００１２】
また、波形発生器１５は、シーケンサ２２の制御の下でＲＦパルスの波形を所定のタイミングで発生して振幅変調器２４に送る。この振幅変調器２４には、ＲＦ信号発生器２３からのＲＦ信号がキャリアとして送られてきており、このキャリアが波形発生器１５からの波形信号に応じて振幅変調される。このＲＦ信号発生器２３は、被検体の共鳴周波数に相当する周波数のＲＦ信号を発生するようにホストコンピュータ２１によってセットされている。振幅変調器２４の出力はＲＦパワーアンプ２５を経てＲＦコイル１３に送られる。こうして、ＲＦコイル１３から送信されるＲＦ信号の波形とタイミングとがシーケンサ２２によって定められることにより、図２に示す９０°パルスや１８０°パルスが被検体に照射されることになる。
【００１３】
被検体から発生したＮＭＲ信号は受信用のＲＦコイル１４で受信され、プリアンプ２６を経て位相検波器２７に送られる。位相検波器２７には、送信ＲＦパルスのキャリアとなっているＲＦ信号が、ＲＦ信号発生器２３から送られてきており、この信号が参照信号として用いられて位相検波が行われる。Ａ／Ｄ変換器２８は、シーケンサ２２によってタイミングや周波数などが制御されたサンプリングパルス発生器２９からのサンプリングパルスに応じて、位相検波器２７からの検波信号をサンプリングし、デジタルデータに変換する。このデジタルデータはホストコンピュータ２１に取り込まれ、画像再構成装置３３によってフーリエ変換処理される。これによって再構成された画像はディスプレイ装置３２によって表示される。指示器３１は、オペレータ等がホストコンピュータ２１に必要な指示を与えるためのキーボードやマウスなどである。
【００１４】
このようなＭＲイメージング装置において、ホストコンピュータ２１およびシーケンサ２２の制御の下に図２に示すようなＦＳＥ法によるパルスシーケンスが行なわれる。図２において、１ＴＲ内で、１個の９０゜パルス（章動ＲＦパルス）を印加した後、複数個（ここでは４個）の１８０゜パルス（リフォーカスＲＦパルス）を加えるとともに、これらのＲＦパルスの各々と同時にスライス選択用の傾斜磁場Ｇｓのパルスを加え、さらに読み出し用（および周波数エンコード用）の傾斜磁場Ｇｒのパルスを上記のＲＦパルスの間隔内で加えて、それぞれの１８０°パルスの後に４個のスピンエコーの信号を発生させるというパルス系列を２回行なう。最初のパルス系列Ｉとつぎのパルス系列ＩＩとの間には所定の時間間隔ｔを置く。
【００１５】
パルス系列Ｉで発生させる４個のエコー信号を順にＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とし、パルス系列ＩＩで発生させる４個のエコー信号を順にＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８とすると、パルス系列ＩのＳ１〜Ｓ４から得たデータが図３に示すように一つのＫスペースの各ラインに配列され、パルス系列ＩＩのＳ５〜Ｓ８から得たデータが図４に示すように別のＫスペースの各ラインに配列されるよう、エコー信号Ｓ１〜Ｓ８の各々に対する位相エンコード量が定められる。
【００１６】
すなわち、パルス系列ＩのＳ１〜Ｓ４から得たデータにより一つのＫスペースを形成し、パルス系列ＩＩのＳ５〜Ｓ８から得たデータにより他の一つのＫスペースの形成する。ここでは、パルス系列Ｉにおいて発生する信号の、より遅く発生する信号がＫスペースの位相方向（図３の縦方向）中心付近（低周波側）に、より早く発生する信号がＫスペースの位相方向周辺付近（図３の上下端付近、高周波側）に、配置されるよう位相エンコードが施される。信号Ｓ４からのデータがＫスペースの中心付近に、Ｓ３からのデータがＳ４からのデータの両隣において隣接した位置に、Ｓ２からのデータがＳ３からのデータの両隣において隣接した位置に、Ｓ１からのデータがＳ２からのデータの両隣において隣接した位置に、というように遅く発生したものが中央に配置され早く発生したものが上下端に向かって配置される。
【００１７】
パルス系列ＩＩにおいて発生する信号については、パルス系列Ｉの信号配列とは反対に、図４に示すように、より早く発生する信号がＫスペースの位相方向中心付近（図４の縦方向中央付近、低周波側）に、より遅く発生する信号がＫスペースの位相方向周辺付近（図４の上下端付近、高周波側）に、配置されるよう位相エンコードが施される。信号Ｓ５からのデータがＫスペースの中央付近に、信号Ｓ６からのデータがＳ５からのデータの両隣に、Ｓ７からのデータがＳ６からのデータの周辺方向のさらに両隣に、Ｓ８からのデータがＳ７からのデータの周辺方向両隣に、というように、早く発生したものが中央に、より遅く発生したものは順に上下端に向かって配置される。
【００１８】
このようにしてデータ配列された２つのＫスペースからそれぞれ画像が再構成される。それぞれのＫスペースに配列されたデータに対して２次元フーリエ変換処理を行なうことにより２つの画像が得られる。
【００１９】
ここでＴＲを４０００ｍｓ程度に定めるとともに、時間間隔ｔを１００ｍｓ〜５００ｍｓに定めると、図３のＫスペースから得られる第１画像はＴ２強調画像となり、図４のＫスペースから得られる第２画像はＴ１強調画像となる。第１画像のコントラストを決定するＫスペース中央付近の信号は図３に示すように遅く発生したものとしているので、ＴＥが比較的長く、かつＴＲが十分に長くて十分に回復した状態で得た信号により画像のコントラストが定まるためである。また、第２画像のデータ収集（パルス系列ＩＩ）は、パルス系列Ｉから比較的短い間隔ｔの後で行われているので、パルス系列Ｉにおいて励起されたスピンの縦磁化の回復がある程度進み、完全には回復していない状態であるため、Ｔ１回復時間差に依存した信号を測定することができるからである。
【００２０】
図５は、マルチスライス撮像の場合のシーケンスを示すものである。ここでは６つのスライスを１ＴＲで撮像することとしており、各スライスの時間間隔ｔの間に、他のスライスのパルス系列ＩまたはＩＩを行なうようにして６スライス分全体のデータ収集時間効率を向上させている。
【００２１】
なお、上記は一つの実施形態を示すものであって、この発明が上記に限定される趣旨でないことはいうまでもないであろう。たとえば、図２のパルスシーケンスを少し変形させ、パルス系列Ｉで１個の９０°パルスと８個の１８０°パルスを加えて８個のスピンエコー信号を得、その前半、後半の４個ずつの信号でそれぞれ１つのＫスペースを埋めるようにし、その２つのＫスペースから２つの画像を再構成するようにしてもよい。パルス系列ＩＩは図２と同じにして、４個の信号を１つのＫスペースに配列して１つの画像を再構成することは上記と同じである。この場合、パルス系列ＩＩからはＴ１強調画像が得られることは同じであるが、パルス系列Ｉの前半よりプロトン密度強調画像が得られ、パルス系列Ｉの後半よりＴ２強調画像が得られる。パルス系列Ｉの後半では、ＴＥが比較的長く、かつＴＲが十分に長いという条件であるためＴ２強調画像となることは上記と同様であるが、パルス系列Ｉの前半ではＴＲが長くて十分に長い回復時間の後に、短いＴＥで信号を採取しているため、プロトン密度に対応した信号が得られるからである。このようにコントラストの異なる３つの画像を得ることもできる。
【００２２】
また、図２と同様に２つのパルス系列Ｉ、ＩＩで第１、第２の２つの画像を得る場合でも、繰り返し時間ＴＲと時間間隔ｔとを適宜調整したり、Ｋスペースの中央付近に配置する信号（画像のコントラストを定める信号）を変えたりすることにより、上記の図２のように第１画像としてＴ２強調画像、第２画像としてＴ１強調画像を得るほか、第１画像としてプロトン密度強調画像、第２画像としてＴ１強調画像を得たりすることなどが可能である。後者の場合、第１のＫスペース（図３に対応）では信号Ｓ１を中央に、信号Ｓ４を上下端にというように配列することによって第１画像としてプロトン密度強調画像を得る。
【００２３】
さらに、リフォーカスＲＦパルスおよびエコー信号の個数について、パルス系列Ｉ、ＩＩで４個ずつないし８個および４個の例を述べたが、これらの個数に限定されるものではなく、増減可能である。また、パルス系列Ｉ、ＩＩのそれぞれで得た信号は、別個のＫスペースに各々配置するようにしたが、パルス系列Ｉ、ＩＩの一方で得た信号を２つ以上のＫスペースに共通に用いて配列すること（共通エコー法）もできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のＭＲイメージング装置によれば、ＦＳＥ法を用いて短い撮像時間でコントラストの異なる複数画像を得る場合に、Ｔ２強調画像とＴ１強調画像、プロトン密度強調画像とＴ１強調画像、プロトン密度強調画像とＴ２強調画像とＴ１強調画像というように、臨床においてきわめて有用なＴ１強調画像を含んだ種々のコントラストの画像を組み合わせて得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかるＭＲイメージング装置を示すブロック図。
【図２】同実施形態において行うパルスシーケンスを示すタイムチャート。
【図３】同実施形態における、前半の信号により構成されるＫスペースの一例を示す図。
【図４】同実施形態における、後半の信号により構成されるＫスペースの一例を示す図。
【図５】同実施形態におけるマルチスライス時のシーケンスを示すタイムチャート。
【符号の説明】
１１　　　　　　静磁場発生用主マグネット
１２　　　　　　傾斜磁場コイル
１３　　　　　　送信用ＲＦコイル
１４　　　　　　受信用ＲＦコイル
１５　　　　　　波形発生器
１６　　　　　　傾斜磁場電源
２１　　　　　　ホストコンピュータ
２２　　　　　　シーケンサ
２３　　　　　　ＲＦ信号発生器
２４　　　　　　振幅変調器
２５　　　　　　ＲＦパワーアンプ
２６　　　　　　プリアンプ
２７　　　　　　位相検波器
２８　　　　　　Ａ／Ｄ変換器
２９　　　　　　サンプリングパルス発生器
３１　　　　　　指示器
３２　　　　　　ディスプレイ装置
３３　　　　　　画像再構成装置
Ｓ１〜Ｓ８　　　スピンエコー信号

Claims (1)

1. 被検体が置かれる空間内に静磁場を発生する静磁場発生手段と、
   上記空間内に、スライス選択用傾斜磁場パルス、位相エンコード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場パルス印加手段と、
   上記空間内に章動ＲＦパルスおよびリフォーカスＲＦパルスを印加するＲＦ送信手段と、
   エコー信号を受信し、位相検波した後サンプリングしてＡ／Ｄ変換してデータを得る受信手段と、
   上記ＲＦ送信手段、傾斜磁場パルス印加手段および受信手段を制御して、１個の章動ＲＦパルスを印加した後複数個のリフォーカスＲＦパルスを順次印加することによりそれぞれスピンエコーの信号を発生させるパルス系列を、１繰り返し時間内で所定時間の間隔を置いて少なくとも２回行い、それぞれのパルス系列内で得られるエコー信号からのデータを対応する各々のＫスペースに配列し、かつ各パルス系列内で得られた複数エコー信号からのデータの各々をＫスペース上の各ラインに配置すべく、各エコー信号についての位相エンコード量を定めてパルスシーケンスを行う制御手段と、
   データが配列された複数Ｋスペースの各々よりそれぞれ画像を再構成する画像再構成手段と
   を備えることを特徴とするＭＲイメージング装置。

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