JP2004261619A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子核スピンの磁気共鳴現象に基づく医用の磁気共鳴イメージングに係り、とくに、複数種類の原子核スピン間の相互干渉に関する現象を積極的に取り入れて、インバージョンパルスを用いたIR(反転回復)系列のパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置に関する。 The present invention relates to medical magnetic resonance imaging based on nuclear spin magnetic resonance phenomena, and more particularly to an IR (inversion recovery) using an inversion pulse by actively taking in a phenomenon relating to mutual interference between a plurality of types of nuclear spins. A) a magnetic resonance imaging apparatus for executing a series of pulse sequences;
従来、医用磁気共鳴イメージングの一手法として、MT(Magnetization Transfer)効果を利用し生体のMT効果の有無による異なるコントラスト像を得る手法が知られている。このイメージング法の具体的な一例は特許文献1(米国特許公報第5、050、609号:"Magnetization Transfer Contrast and Proton Relaxation and Use Thereof In Magnetic Resonance Imaging", by Robert S.Balaban et al.)で開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as one method of medical magnetic resonance imaging, a method of using an MT (Magnetization Transfer) effect to obtain a different contrast image depending on the presence or absence of an MT effect in a living body is known. A specific example of this imaging method is described in Patent Document 1 (US Pat. No. 5,050,609: "Magnetization Transfer Contrast and Proton Relaxation and Use Thereof In Magnetic Resonance Imaging", by Robert S. Balaban et al.). It has been disclosed.
MTC効果は"Forsen & Hoffman"によるST(Saturation Transfer)法に端を発しており(例えば非特許文献1(Forsen et al., Journal of Chemical Physics, vol.39(11), pp.2892-2901(1963))参照)、複数種の原子核プールとしての例えば自由水と高分子間のプロトン同士の化学的交換(chemical exchange)及び/又は交差緩和(cross relaxation)に基づいている。 The MTC effect originates from the ST (Saturation Transfer) method by "Forsen & Hoffman" (for example, Non-Patent Document 1 (Forsen et al., Journal of Chemical Physics, vol. 39 (11), pp. 2892-2901). (1963))), based on chemical exchange and / or cross relaxation of protons between free water and macromolecules, for example as a pool of multiple nuclei.
自由水と高分子のプロトンのMR(Magnetic Resonance)関係は、T2緩和(横緩和)時間の長い自由水(T2=約100msec)とT2緩和時間の短い高分子(T2=約0.1〜0.2msec)が同じ周波数に共鳴している。図24(a)の左側コラムに自由水と高分子の周波数スペクトラム上の関係を、同図(a)の右側コラムに磁化の交換・緩和関係を各々示す(同図(b)(c)についても同様)。自由水の信号値は、そのT2緩和時間が長いことに因って、フーリエ変換後の信号値は図示のように半値幅の狭い鋭いピークを示す。これに対し、プロテイン等の高分子間で動きの制限された(restricted)プロトンの信号値は、T2緩和時間が短いため、フーリエ変換後の信号値は半値幅が広く、スペクトラム上でピークとしては現れない。 The MR (Magnetic Resonance) relationship between the free water and the proton of the polymer is as follows: free water (T 2 = about 100 msec) having a long T 2 relaxation (lateral relaxation) time and a polymer (T 2 = about 0 m) having a short T 2 relaxation time. .1 to 0.2 msec) resonate at the same frequency. The left column of FIG. 24 (a) shows the relationship on the frequency spectrum between free water and a polymer, and the right column of FIG. 24 (a) shows the exchange / relaxation relationship of magnetization (see FIGS. 24 (b) and (c)). The same applies). The signal value of the free water is due to the the T 2 relaxation time is long, the signal value of the Fourier transform shows the narrow sharp peak half width as shown. On the other hand, the signal value of a proton whose movement is restricted between macromolecules such as protein (restricted) is short due to a short T 2 relaxation time, so that the signal value after Fourier transform has a wide half-value width and a peak on the spectrum. Does not appear.
従来のMT効果を利用したイメージング法では、自由水のピ−クを中心周波数と考えたとき、同図(b)に示すように周波数選択的プリパルス(MTCパルス)で自由水の共鳴周波数から例えば500Hzずれた周波数を励起する(off-resonance励起)。これにより自由水の磁化Hfが高分子の磁化Hrに移動し、同図(c)に示すように高分子のプロトンからのMR信号値は低下するが、自由水のプロトンからのMR信号値はそれ以上の割合で低下する。したがって自由水と高分子間の化学的交換及び/又は交差緩和が反映される部位とそうでない部位とで信号値に差が生じるので、異なるコントラスト像が得られ、生体などの病巣部と正常組織との識別などに使用できる。
しかしながら、上述したMT効果は、異なる複数種類の原子核プールのスピン相互間の干渉の結果としてもたらされるものであるから、従来、MT効果の格別な影響を意識していなかったイメージングにおいても、実際はこのMT効果の影響を受けている。 However, since the above-described MT effect is a result of interference between spins of different kinds of nucleus pools, conventionally, even in imaging where the special effect of the MT effect was not conscious, It is affected by the MT effect.
とくに、例えば、FLAIR(Fluid-Attenuated Inversion-Recovery)法や高速FLAIR(fast FLAIR)法では、印加する多数のインバージョンパルス(例えば180°RFパルス)が隣接したスライス面に対してMT効果を引き起こし、信号強度の低下を招いている。しかし、従来ではこのMT効果を考慮しておらず、インバージョンパルスの印加間隔の不均一に因ってスライス間に感度むらを生じている。 In particular, for example, in the FLAIR (Fluid-Attenuated Inversion-Recovery) method and the fast FLAIR (fast FLAIR) method, a large number of applied inversion pulses (for example, 180 ° RF pulse) cause an MT effect on an adjacent slice plane. , Resulting in a decrease in signal strength. However, conventionally, this MT effect is not considered, and uneven sensitivity occurs between slices due to non-uniform application intervals of the inversion pulse.
また、高速FLAIR法で実施するインバージョンパルスのみならず、FSE(高速SE)法に係る複数の180°リフォーカスパルスもMT効果を発生することが分かっており、これにより、例えば白質−灰白質間のコントラストに影響を及ぼす。逆の観点に立てば、MT効果を利用することで、画像化する組織間のコントラストを変えられる訳である。しかし、従来、IR系列のシーケンスにおいては、MT効果を活用したイメージング法の開発はなされていないのが現状である。 It is also known that not only the inversion pulse performed by the fast FLAIR method but also a plurality of 180 ° refocusing pulses according to the FSE (fast SE) method generate the MT effect. Affects the contrast between. From the opposite viewpoint, the contrast between tissues to be imaged can be changed by using the MT effect. However, at present, imaging methods utilizing the MT effect have not been developed for IR sequence sequences.
そこで、本発明の1つの目的は、インバージョンパルスを含むIR系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、MT効果に代表される、複数種類の原子核プール間の化学的交換および/または交差緩和の現象を積極的に利用したイメージングを行うようにすることである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging system using a sequence of an IR sequence including an inversion pulse to perform chemical exchange and / or cross-relaxation between a plurality of types of nuclear pools represented by the MT effect. The purpose is to perform imaging utilizing the phenomenon positively.
また、本発明の別の目的は、インバージョンシーケンスとFSE法とを用いたIR系列によるマルチスライス方式の磁気共鳴イメージングにおいて、複数のスライス面に及ぼす複数種類の原子核プール間の化学的交換および/または交差緩和の現象の影響を低減化かつ平均化してスライス面間の感度むらを低減することである。 Further, another object of the present invention is to provide a multi-slice type magnetic resonance imaging based on an IR sequence using an inversion sequence and an FSE method, in which chemical exchange between a plurality of types of nucleus pools affecting a plurality of slice planes and / or Alternatively, the effect of the cross-relaxation phenomenon is reduced and averaged to reduce sensitivity unevenness between slice planes.
さらに、本発明の別の目的は、インバージョンシーケンスとFSE法とを用いたIR系列によるマルチスライスの磁気共鳴イメージングにおいて、複数のスライス面に及ぼす複数種類の原子核プール間の化学的交換および/または交差緩和の現象の影響を低減化かつ平均化してスライス面間の感度むらを低減でき、繰返し時間TR/反転時間TIをユーザ本位で容易に設定でき、さらに極力多くのスライス枚数を確保するようにすることである。 Further, another object of the present invention is to provide a method for multi-slice magnetic resonance imaging using an IR sequence using an inversion sequence and an FSE method. The influence of the phenomenon of cross relaxation can be reduced and averaged to reduce the sensitivity unevenness between slice planes, the repetition time TR / reversal time TI can be easily set by the user, and a large number of slices can be secured as much as possible. It is to be.
さらに、本発明の別の目的は、IR系列のシーケンスを用いたイメージングにおいて、上記目的の一つまたは複数を達成するとともに、脂肪からのMR信号を抑制した、いわゆる脂肪抑制を同時に行えるようにすることである。 Furthermore, another object of the present invention is to achieve one or more of the above objects and simultaneously perform so-called fat suppression in which MR signals from fat are suppressed in imaging using a sequence of IR sequences. That is.
上述した目的を達成するために、本発明の磁気共鳴イメージング装置の1つの形態によれば、静磁場中に置かれた被検体にインバージョンパルスを含むインバージョンシーケンスを実行し、このインバージョンシーケンスの実行後に、前記被検体からMR信号を収集するためのイメージングシーケンスを実行するようにした磁気共鳴イメージング装置において、前記インバージョンパルスのフリップ角を180°よりも小さく設定したことを特徴とする。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a magnetic resonance imaging apparatus comprising: performing an inversion sequence including an inversion pulse on a subject placed in a static magnetic field; In the magnetic resonance imaging apparatus configured to execute an imaging sequence for acquiring an MR signal from the subject after the execution of the above, the flip angle of the inversion pulse is set to be smaller than 180 °.
また、本発明の別の形態によれば、静磁場中に置かれた被検体にインバージョンパルスを含むインバージョンシーケンスを実行し、このインバージョンパルスの実行後に、前記被検体からMR信号を収集するためのイメージングシーケンスを実行するようにした磁気共鳴イメージング装置において、前記イメージングシーケンスは、前記被検体にRF励起パルスおよび第1のスライス用傾斜磁場を印加する第1の処理と、この第1の処理の後に、前記被検体にRFリフォーカスパルスおよび第2のスライス用傾斜磁場を印加する第2の処理とを含み、前記RF励起パルスおよび第1、第2のスライス用傾斜磁場パルスにPASTA(polarity altered spectral and spatial selective acquisition)法を適用したことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, an inversion sequence including an inversion pulse is performed on a subject placed in a static magnetic field, and after execution of the inversion pulse, an MR signal is collected from the subject. A magnetic resonance imaging apparatus configured to execute an imaging sequence for performing a first process of applying an RF excitation pulse and a first slice gradient magnetic field to the subject; After the process, a second process of applying an RF refocus pulse and a second slice gradient magnetic field to the subject, and applying the RF excitation pulse and the first and second slice gradient magnetic field pulses to the PASTA ( polarity altered spectral and spatial selective acquisition) method.
さらに、本発明の別の形態として、静磁場中に置かれた被検体の複数のスライス面のそれぞれに実行するインバージョンパルスを含むインバージョンシーケンスと、このインバージョンシーケンスから反転時間が経過した後に前記スライス面のそれぞれに実行するイメージングシーケンスとを含むIR系列のシーケンスを繰返し時間毎に繰り返すようにした磁気共鳴イメージング装置において、前記繰返し時間および反転時間を手動で指定する手段と、この繰返し時間および反転時間に応じて、前記複数のスライス面のそれぞれに与えられる前記反転時間の間に、残りのスライス面の内の少なくとも1つのスライス面に実行する前記インバージョンシーケンスを割り当てかつその残りのスライス面の内の少なくとも1つのスライス面に実行する前記イメージングシーケンスを割り当てるとともに、前記複数のインバージョンシーケンスおよび前記複数のイメージングシーケンスにより実行される前記複数のスライス面の原子核スピンへの磁気的作用の時間間隔を2種類の待機時間パラメータを用いて前記繰返し時間内で同じになるように前記IR系列のシーケンスを設定する手段と、この設定手段により設定された前記IR系列のシーケンスを使って前記複数のスライス面に対するマルチスライススキャンを実施する手段とを備えたことを特徴とする。 Further, as another embodiment of the present invention, an inversion sequence including an inversion pulse executed on each of a plurality of slice planes of a subject placed in a static magnetic field, and after an inversion time has elapsed from this inversion sequence. A magnetic resonance imaging apparatus configured to repeat a sequence of an IR sequence including an imaging sequence to be executed on each of the slice planes at every repetition time; and a means for manually designating the repetition time and the reversal time; Assigning the inversion sequence to be executed to at least one of the remaining slice planes during the inversion time given to each of the plurality of slice planes according to the inversion time, and assigning the remaining slice planes On at least one slice plane of While allocating the imaging sequence, the plurality of inversion sequences and the time interval of the magnetic action on the nuclear spins of the plurality of slice planes executed by the plurality of imaging sequences are set using two types of waiting time parameters. Means for setting the sequence of the IR sequence so as to be the same within the repetition time, and means for performing a multi-slice scan on the plurality of slice planes using the sequence of the IR sequence set by the setting means. It is characterized by having.
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置によれば、インバージョンパルスを含むIR系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、複数種類の原子核プール間の化学的交換および/または交差緩和の現象を積極的に利用したイメージングを行うことができ、例えば、白質/灰白質間などのコントラストを向上させたり、S/N比を向上させたりして、例えば、能神経組織の描出能を向上させ、従来には無い高品質のMR画像を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the magnetic resonance imaging apparatus which concerns on this invention, in the magnetic resonance imaging using the sequence of IR series containing an inversion pulse, the phenomenon of the chemical exchange and / or cross relaxation between a plurality of types of nucleus pools is positively affected. It is possible to perform imaging using, for example, to improve the contrast between white matter / gray matter or the like, or to improve the S / N ratio, for example, to improve the ability to depict active nerve tissue. It is possible to obtain a high quality MR image without any.
また、IR系列のシーケンスを用いたイメージングにおいて脂肪からのMR信号を抑制した、いわゆる脂肪抑制を同時に行なうこともできる。 Also, so-called fat suppression, in which MR signals from fat are suppressed in imaging using an IR sequence sequence, can be performed simultaneously.
さらに、反転シーケンスとFSE法とを用いたIR系列によるマルチスライスの磁気共鳴イメージングにおいて、複数のスライス面に及ぼす複数種類の原子核プール間の化学的交換および/または交差緩和の現象の影響を低減化かつ平均化してスライス面間の感度むらを低減でき、繰返し時間TR/反転時間TIをユーザ本位で容易に設定でき、さらに極力多くのスライス枚数を確保することができる。 Furthermore, in multi-slice magnetic resonance imaging using an IR sequence using an inversion sequence and the FSE method, the effect of the phenomenon of chemical exchange and / or cross-relaxation between a plurality of types of nuclear pools on a plurality of slice planes is reduced. In addition, the sensitivity unevenness between slice planes can be reduced by averaging, the repetition time TR / reversal time TI can be easily set on a user basis, and a large number of slices can be secured as much as possible.
以下、この発明の第1実施例を、図1〜図24を参照して説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この実施例にかか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、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 a 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 / receiving unit for receiving an MR signal, and a control and control unit that performs system control and image reconstruction. And an operation unit.
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が遊挿される円筒状の開口部のZ軸方向に静磁場H0を発生させる。なお、この磁石部には、脂肪抑制を行う場合に必要な一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、シミングが行えるようになっている。
The magnet unit includes, 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を制御するためのシーケンサ5内の傾斜磁場シーケンサ5aとを備える。この傾斜磁場シーケンサ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)から高速FLAIR法などに係る収集パルス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−ケンサ5aは、指令されたパルス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−ド用傾斜磁場GEとする。
The gradient magnetic field unit includes three sets of gradient
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の動作を制御するためのシ−ケンサ5内の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。またコントローラ6は、入力器13を介する対話形式で、図18に示すスキャン計画の処理を実行する。
The control / arithmetic unit further includes, in addition to the
ここで、本実施形態で採用するイメージング法に関わる幾つかの特徴を説明しておく。 Here, some features related to the imaging method employed in the present embodiment will be described.
(1)適用できるシーケンス
本実施形態の磁気共鳴イメージング装置に適用できるシーケンスは、インバージョンパルス(IRパルス)を用いたIR(反転回復)系列のパルスシーケンスである。具体的には、インバージョンパルスとFE法(またはfast FE法)とを組み合わせたシーケンス、インバージョンパルスとSE法とを組み合わせたFLAIR法のシーケンス、インバージョンパルスと高速SE法とを組み合わせた高速FLAIR法のシーケンス、インバージョンパルスとEPI(エコープラナーイメージング)法を組み合わせたシーケンスなどがある。
(1) Applicable Sequence The sequence applicable to the magnetic resonance imaging apparatus of the present embodiment is an IR (inversion recovery) sequence pulse sequence using an inversion pulse (IR pulse). Specifically, a sequence combining the inversion pulse and the FE method (or the fast FE method), a FLAIR method sequence combining the inversion pulse and the SE method, and a high-speed sequence combining the inversion pulse and the fast SE method. There are a FLAIR sequence, a sequence combining an inversion pulse and an EPI (echo planar imaging) method, and the like.
高速FLAIR法の一つの態様として、その高速SE法をPASTA(polarity altered spectral and spatial selective acquisition)法で実施するIR系列シーケンスもある。 As one aspect of the fast FLAIR method, there is also an IR sequence sequence in which the fast SE method is implemented by a PASTA (polarity altered spectral and spatial selective acquisition) method.
(2)シーケンスの入れ子構造
本実施形態ではマルチスライススキャンを、インバージョンパルスを使ったシーケンスで実行する。複数のスライス面それぞれに印加するインバージョンパルスを含む反転シーケンスと、その後のイメージング(信号収集)シーケンスはスライス面に対する印加順において入れ子方式(nesting)を採用している。この入れ子方式として、ここでは、2通りのモード(シーケンシャルモード、インターリーブモード)が用意されている。
(2) Nested Structure of Sequence In this embodiment, the multi-slice scan is executed by a sequence using an inversion pulse. The inversion sequence including the inversion pulse applied to each of the plurality of slice planes, and the subsequent imaging (signal acquisition) sequence employ a nesting method in the order of application to the slice planes. Here, two modes (sequential mode and interleave mode) are prepared as the nesting method.
図2,図3にはシーケンシャルモードの入れ子方式のシーケンス例を示す。図2に示すように、インバージョンパルスを含む反転シーケンスをInv1〜Inv7までの7個、これに対応するイメージングシーケンスをImaging1〜Imaging7までの7個で表している。このシーケンスによりマルチスライススキャンされる隣接した7枚のスライス面1〜7を図3(a)に示す。
2 and 3 show sequence examples of the nesting method in the sequential mode. As shown in FIG. 2, seven inversion sequences including the inversion pulse are represented by seven Inv1 to Inv7, and corresponding imaging sequences are represented by seven imaging1 to imaging7. FIG. 3A shows seven
最初に、1番目のスライス面1に反転シーケンスInv1が印加され、その後、第1の調整時間TiWaitを置いて、既に反転シーケンスInv6を印加していたスライス面6にイメージングシーケンスImaging6を実行する。さらに、第2の調整時間TrWaitを置いて、2番目のスライス面2に反転シーケンスInv2を印加する。この後、第1の調整時間TiWaitを置いて、既に反転シーケンスInv7を印加していたスライス面7にイメージングシーケンスImaging7を実行する。さらに第2の調整時間TrWaitを置いて、3番目のスライス面3に反転シーケンスInv3を印加する。さらに再び、第1の調整時間TiWaitの後、先程、反転シーケンスInv1を印加したスライス面1にイメージングシーケンスImaging1を実行する。そして、再び第2の調整時間TrWaitの後、4番目のスライス面4に反転シーケンスを印加する。以下、同様にしてパルス印加およびMR信号収集を行い、5番目のスライス面にイメージングシーケンスImaging5を実行して、繰返し時間TRを終える。
First, the inversion sequence Inv1 is applied to the
このように、シーケンシャルモードの入れ子方式のシーケンスの場合、一つの反転シーケンスInv1とそのイメージングシーケンスImaging1との反転時間TIの間に、ほかの2面(スライス面6,7)に対するイメージングシーケンス(Imaging6,7)と別のほかの2面(スライス面2,3)に対する反転シーケンス(Inv2,3)が交互に入り、オフセット枚数Offsetとしての2スライス面分のシーケンスが入れ子になる。しかも、収集されるスライス面の順序は、スライス面6、7、1〜5と連続的になる。スライス面1〜7に対する反転シーケンスの印加とイメージングシーケンスの実行とのタイミングを図3(b)に模式的に示す。 As described above, in the case of the sequential mode nested sequence, the imaging sequence (Imaging6, Imaging6) for the other two surfaces (slice surfaces 6,7) is performed during the inversion time TI between one inversion sequence Inv1 and its imaging sequence Imaging1. 7) and an inversion sequence (Inv2, 3) for another two surfaces (slice surfaces 2, 3) are alternately entered, and a sequence corresponding to two slice surfaces as the offset number Offset is nested. Moreover, the order of the slice planes to be collected is continuous with the slice planes 6, 7, 1 to 5. FIG. 3B schematically shows the timing between the application of the inversion sequence to the slice planes 1 to 7 and the execution of the imaging sequence.
一方、図4,図5にはインターリーブモードの入れ子方式のシーケンス例を示す。図4では上述と同じように、IRパルスを含む反転シーケンスInv1〜Inv7で示し、これに対応するイメージングシーケンスをImaging1〜Imaging7で示す。図5(a)には、このシーケンスによりマルチスライススキャンされる隣接した7枚のスライス面1〜7を示している。
On the other hand, FIGS. 4 and 5 show sequence examples of the nesting method of the interleave mode. In FIG. 4, in the same manner as described above, inversion sequences Inv1 to Inv7 including IR pulses are shown, and corresponding imaging sequences are shown by Imaging1 to Imaging7. FIG. 5A shows seven
最初に、1番目のスライス面1に反転シーケンスInv1が印加され、その後、第1の調整時間TiWaitを置いて、既に反転シーケンスInv4を印加していた4番目のスライス面4にイメージングシーケンスImaging4を実行する。さらに、第2の調整時間TrWaitを置いて、3番目のスライス面3に反転シーケンスInv3を印加する。この後再び、第1の調整時間TiWaitを置いて、既に反転シーケンスInv6を印加していた6番目のスライス面6にイメージングシーケンスImaging6を実行する。さらに第2の調整時間TrWaitを置いて、5番目のスライス面5に反転シーケンスInv5を印加する。さらに再び、第1の調整時間TiWaitの後、先程、反転シーケンスInv1を印加した1番目のスライス面1にイメージングシーケンスImaging1を実行する。そして、再び第2の調整時間TrWaitの後、7番目のスライス面7に反転シーケンスを印加する。以下、同様にしてパルス印加およびMR信号収集を行い、2番目のスライス面にイメージングシーケンスImaging2を実行して、繰返し時間TRを終える。
First, the inversion sequence Inv1 is applied to the
このインターリーブモードの入れ子方式の場合、一つの反転シーケンスInv1とそのイメージングシーケンスImaging1との反転時間TIの間に、ほかの2面(スライス面4,6)に対するイメージングシーケンス(Imaging4,6)とは別のほかの2面(スライス面3,5)に対する反転シーケンス(Inv3,5)が交互に入り、オフセット枚数Offsetとしての2スライス面分のシーケンスが入れ子になる。しかも、収集されるスライス面の順序は、スライス面4、6、1、3、5、7と1枚置きになる。スライス面1〜7に対する反転シーケンスの印加とイメージングシーケンスの実行とのタイミングを図5(b)に模式的に示す。
In the case of the nesting method of the interleave mode, the imaging sequence (Imaging4, 6) for the other two planes (slice
(3)2つの調整時間TiWait及びTrWaitの考慮
入れ子方式がシーケンシャルモードであってもインターリーブモードであっても、上述したように(図2、4)、2つの調整時間TiWait、TrWaitが各スライス面のイメージングシーケンス(または反転シーケンス)の時間的前後に設定されている。
(3) Consideration of Two Adjustment Times TiWait and TrWait Regardless of whether the nesting method is the sequential mode or the interleave mode, as described above (FIGS. 2 and 4), the two adjustment times TiWait and TrWait correspond to each slice plane. Are set before and after the imaging sequence (or inversion sequence).
これは、スライス枚数の極大化、複数のスライス面それぞれへのMT効果の低減化かつ平均化、さらに繰返し時間TRおよび反転時間TIのユーザからみた設定の容易化を図ることを目的としたものである。本実施形態では、2つの調整時間TiWait及び調整時間TrWaitを使って、かかる目的を達成しており、その設定は以下の式に基づいている。 This aims at maximizing the number of slices, reducing and averaging the MT effect on each of a plurality of slice planes, and further facilitating setting of the repetition time TR and the reversal time TI from the viewpoint of the user. is there. In the present embodiment, such an object is achieved by using two adjustment times TiWait and adjustment time TrWait, and the setting is based on the following equation.
繰返し時間をTR、反転時間をTI、マルチスライス数をNS、一つのスライス面に対する反転時間TI内に含まれる反転シーケンスInvの数をTIoffset、反転シーケンスInvの持続時間をInvTime、イメージングシーケンスImagingの持続時間をScanTime、および第1、第2の調整時間をTiWait、調整時間TrWaitとすると、繰返し時間TRおよび反転時間TIについて、次式が成立する。 The repetition time is TR, the inversion time is TI, the number of multi-slices is NS, the number of inversion sequences Inv included in the inversion time TI for one slice plane is TIoffset, the duration of the inversion sequence Inv is InvTime, and the duration of the imaging sequence Imaging is Assuming that the time is ScanTime, the first and second adjustment times are TiWait, and the adjustment time TrWait, the following equation holds for the repetition time TR and the inversion time TI.
[数1]
TR=NS(Invtime+ScanTime+TrWait+TiWait) ……(1)
[数2]
TI=TIoffset(Invtime+TiWait)+(TIoffset-1)(ScanTime+TrWait) ……(2)
この2式から第1の調整時間をTiWait、第2の調整時間TrWaitが演算され、イメージングシーケンス(または反転シーケンス)の時間的前後に設定される。
[Equation 1]
TR = NS (Invtime + ScanTime + TrWait + TiWait) …… (1)
[Equation 2]
TI = TIoffset (Invtime + TiWait) + (TIoffset-1) (ScanTime + TrWait) …… (2)
From these two equations, a first adjustment time TiWait and a second adjustment time TrWait are calculated and set before and after the imaging sequence (or inversion sequence).
ただし、後述するように、繰返し時間TRおよび反転時間TIとして、ユーザが最初に任意の値を指定するようにしている。このため、上記2式から演算される2つの調整時間TiWait、TrWaitは計算上では正、負、または零を取り得る。しかし、物理的な調整時間を設定するのであるから、調整時間TiWait、TrWaitの負の値は排除される(すなわち、正の値または零のみが採用される)。 However, as described later, the user first specifies any values as the repetition time TR and the inversion time TI. Therefore, the two adjustment times TiWait and TrWait calculated from the above two equations can be positive, negative, or zero in calculation. However, since the physical adjustment time is set, negative values of the adjustment times TiWait and TrWait are excluded (that is, only positive values or zero are adopted).
この時間値の条件を加味すると、スライス枚数NSが指定値に一致するとは限らない。そこで、本実施形態では、指定された繰返し時間TR,反転時間TI、イメージングシーケンスImagingの持続時間をScanTime、および反転シーケンスInvの持続時間をInvTimeの基で、上記2つの式から演算される可能なスライス枚数NS、オフセット枚数Offset(反転時間TI内に入れ子にされるスライス枚数)、第1、第2の調整時間をTiWait、TrWaitを提示する。 Taking this time value condition into account, the number of slices NS does not always match the specified value. Therefore, in the present embodiment, the specified repetition time TR, inversion time TI, the duration of the imaging sequence Imaging can be calculated from the above two equations based on ScanTime, and the duration of the inversion sequence Inv can be calculated based on InvTime. The number of slices NS, the number of offsets Offset (the number of slices nested within the inversion time TI), and the first and second adjustment times TiWait and TrWait are presented.
したがって、スライス枚数NSは通常離散的となり、そのスライス枚数NSとオフセット枚数Offsetとの組として与えられる(図19参照)。例えば、TR=8000ms、TI=2000ms、ScanTime=240ms、InvTime=15msの場合、スキャン可能な最大スライス枚数(計算上、同一のオフセット枚数に対して最大に確保できるスライス枚数)NS=25枚を採るには、そのときのオフセット枚数=7枚にする必要がある。また離散的なスライス枚数NSは3枚、7枚、10枚、14枚、17枚、21枚、および25枚となり、それらのスライス枚数NSに対するオフセット枚数はそれぞれ1枚、…、7枚となる。つまり、スライス枚数と入れ子の数はセットで自動的に決定される。 Therefore, the number of slices NS is usually discrete and given as a set of the number of slices NS and the number of offsets Offset (see FIG. 19). For example, in the case of TR = 8000 ms, TI = 2000 ms, ScanTime = 240 ms, and InvTime = 15 ms, the maximum number of slices that can be scanned (the number of slices that can be ensured for the same offset number in calculation) NS = 25. In this case, it is necessary to set the number of offset sheets at that time = 7. The number of discrete slices NS is 3, 7, 10, 14, 17, 21, and 25, and the offset numbers for the slice number NS are 1,..., 7 respectively. . That is, the number of slices and the number of nests are automatically determined as a set.
このように自動設定されたスライス枚数NSに対して、ユーザの所望するスライス枚数が必ずしも一致するとは限らない。収集したMRデータを記憶する記憶装置のメモリ領域の節約のためにも、スライス枚数は1枚ずつ可変できることが望ましい。この1枚可変の条件とMT効果の平均化の条件とを両立させるために、本実施形態では以下の方式を採用する。すなわち、「ユーザが所望するスライス枚数NSdesを満足させ(含む)かつ必要最小限の、自動演算されたスライス枚数(最大スライス枚数)NSを自動的に指定するとともに、不要なスライス面が生じる場合、このスライス面を自動的に指定して、空打ちを指令する。」というものである。ここでの「空打ち」は、不要なスライス面に対して実際にRFパルスや傾斜磁場を印加するが、その結果生じるエコー信号は収集しない、または、収集したとしても記憶せず、画像再構成に関与させない、ことを言う。 The number of slices desired by the user does not always match the automatically set number of slices NS. In order to save the memory area of the storage device that stores the collected MR data, it is desirable that the number of slices can be changed one by one. The present embodiment employs the following method in order to satisfy both the condition for changing one sheet and the condition for averaging the MT effect. In other words, when the user automatically specifies the automatically calculated number of slices (maximum number of slices) NS that satisfies (includes) the desired number of slices NSdes and includes unnecessary slice planes, This slice plane is automatically designated, and the blanking is commanded. " In the case of “blank hit”, an RF pulse or a gradient magnetic field is actually applied to an unnecessary slice plane, but the resulting echo signal is not collected, or is not stored even if collected, and image reconstruction is performed. Don't get involved, say that.
(4)MT効果とRMT(Reverse MT)効果
MT(Magnetization Transfer)効果は、例えば自由水と高分子のように、異なる種類の原子核プール間におけるプロトン同士の化学的交換および/または交差緩和の現象として説明されている。つまり、MT効果は、図6に示す如く設定された広帯域幅のインバージョンパルスを使って、例えば、自由水のプロトンの磁化を高分子のプロトンの磁化に移動させるもので、自由水からの信号値が下がる現象として知見されている(図24参照)。
(4) MT effect and RMT (Reverse MT) effect The MT (Magnetization Transfer) effect is a phenomenon of chemical exchange and / or cross-relaxation of protons between different types of nucleus pools such as free water and polymers. It is described as. In other words, the MT effect uses, for example, a broadband inversion pulse set as shown in FIG. 6 to transfer the magnetization of the protons of free water to the magnetization of protons of a polymer, for example. It is known as a phenomenon in which the value decreases (see FIG. 24).
これに対し、上記の自由水と高分子との組み合わせで言えば、自由水からの信号値を上昇させるMT効果(以下、この効果を「RMT(Reverse MT)効果」と呼ぶ)が分かっている。 On the other hand, in the case of the combination of the free water and the polymer, the MT effect of raising the signal value from the free water (hereinafter, this effect is called “RMT (Reverse MT) effect”) is known. .
例えば、インバージョンパルス(例えば、180゜RFパルス)は図7に示すように、シンク(sinc)関数のサイドロブを長くとって、そのローブ数を増加させ、全体としてパルス長を長く設定してある。このインバージョンパルスのパルス長の励起範囲は、図8に示す如く、被検体の対象とする原子核プール(例えば自由水のプロトンのプール)が有する周波数スペクトラム上の帯域幅に殆ど一致するように狭帯域幅に設定される。 For example, as shown in FIG. 7, for an inversion pulse (for example, a 180 ° RF pulse), the side lobe of a sinc function is lengthened, the number of lobes is increased, and the overall pulse length is set long. . As shown in FIG. 8, the excitation range of the pulse length of the inversion pulse is narrow so as to almost match the bandwidth on the frequency spectrum of the nucleus pool (for example, a pool of free water protons) to be examined. Set to bandwidth.
いま、被検体内の、化学的交換及び/又は交差緩和の結合関係にある2種類の原子核の一方が自由水のプロトンであり、もう一方が高分子のプロトンであり、いま自由水のプロトンを対象原子核プールとする。この場合、インバージョンパルスのローブ数は例えば(−4、+1)πで、パルス長22msecに設定される。この結果、インバージョンパルスの励起帯域幅は227Hzとなり、図8に示すように自由水のスペクトル曲線の帯域幅とほぼ合致する「狭帯域」となる。また、例えばπ数=±2π且つパルス長=15msecの場合、励起帯域幅=267Hzの「狭帯域」となる。 Now, one of the two types of nuclei in the subject in a chemical exchange and / or cross-relaxation bond relationship is a free water proton and the other is a polymer proton. The target nucleus pool. In this case, the number of lobes of the inversion pulse is (-4, +1) π, for example, and the pulse length is set to 22 msec. As a result, the excitation bandwidth of the inversion pulse becomes 227 Hz, and becomes a “narrow band” almost matching the bandwidth of the spectrum curve of the free water as shown in FIG. Further, for example, when the number of π = ± 2π and the pulse length = 15 msec, the excitation band width is 267 Hz, which is a “narrow band”.
このインバージョンパルスとともにスライス用傾斜磁場を印加することで、被検体の所定スライス幅の領域が選択されるとともに、その面内の自由水のプロトンスピンが周波数選択的に励起され、−z′軸(回転座標)までフリップする。このとき、インバージョンパルスは自由水のみを周波数選択的に充分に励起するのみであり、その帯域幅は図8に示すように狭いことから、高分子のプロトンスピンを励起させるのは極めて狭い帯域に限られる。つまり、高分子のプロトンスピンはインバージョンパルスによっては殆ど励起(飽和)されない。 By applying a slice gradient magnetic field together with the inversion pulse, a region of a predetermined slice width of the subject is selected, and proton spins of free water in the plane are frequency-selectively excited, and the −z ′ axis Flip to (rotational coordinates). At this time, the inversion pulse only sufficiently excites free water only in a frequency-selective manner, and its bandwidth is narrow as shown in FIG. Limited to That is, the proton spin of the polymer is hardly excited (saturated) by the inversion pulse.
従って、自由水のプロトンスピンによる磁化Hfと高分子のプロトンスピンによる磁化Hrとは励起前には図9(a)に示す如く互いの化学的な結合関係を維持しながら平衡状態にあったものが、励起後には、同図(b)に示すごとく、励起されていない(飽和していない)高分子の磁化Hrから充分に励起(飽和)された自由水の磁化Hfに磁化の移動が起こる。 Therefore, the magnetization H r by proton spin magnetization H f and polymer by proton spin of free water was in equilibrium while maintaining the mutual chemical bonding relationship as before excitation shown in FIG. 9 (a) what was found in the following excitation, as shown in FIG. (b), the magnetization in the excited non (not saturated) sufficiently excited from the magnetization H r of the polymer (saturated) magnetizable H f of free water Movement occurs.
つまり、狭帯域インバージョンパルスによる励起時に極力、飽和させないように温存した高分子のスピンによる磁化Hrを、励起後に化学的交換及び/又は交差緩和を介して自由水に移動させることができる。これによって、イメージングに反映される自由水のMR信号(エコー信号)の値を従来の“negative”なMT効果を使って収集した場合に比べて、高い信号値を得ることができる。 In other words, as much as possible upon excitation by narrow-band inversion pulse, it is possible to move the magnetization H r by spin polymer which is preserved so as not to saturate the free water through chemical exchange and / or cross relaxation after excitation. As a result, a higher signal value can be obtained as compared with the case where the value of the MR signal (echo signal) of free water reflected in imaging is collected using the conventional “negative” MT effect.
人体においてMT効果が高いと報告されている部位は、脳白質/灰白質、肝臓、軟骨、腎臓等である。従って、これらの部位の信号値は従来の"negative"なMT効果により低くなっていたことになる。RMT効果を用いることでこれらの部位の信号は高くなる。 Sites reported to have high MT effects in the human body include brain white matter / gray matter, liver, cartilage, kidney and the like. Therefore, the signal values of these portions have been lowered due to the conventional "negative" MT effect. By using the RMT effect, the signals at these sites are increased.
(5)インバージョンパルスの周波数帯域幅(BW)
従来のインバージョンパルスは、シンク関数で形成する場合、約1.0msec〜約0.8msecのローブ長の範囲で通常、使用されていることが知られている。すなわち、周波数帯域幅に直すと、約1000Hz〜約1250Hz(通常帯域幅)に相当する。インバージョンパルスのサイドロブによりスペクトラム波形が整えられる。
(5) Inversion pulse frequency bandwidth (BW)
It is known that a conventional inversion pulse is generally used in a range of about 1.0 msec to about 0.8 msec lobe length when formed by a sync function. That is, when converted into a frequency bandwidth, it corresponds to about 1000 Hz to about 1250 Hz (normal bandwidth). The spectrum waveform is adjusted by the side lobe of the inversion pulse.
本発明で着目しているインバージョンパルスの周波数帯域幅は、狭帯域幅側が約1000Hz以下、広帯域幅側が約1250Hz以上である。とくに、狭帯域幅側については、RMT効果が実質的に顕著に現れてくる800Hz以下が望ましい。他方、広帯域幅側については、通常帯域幅の領域で既にある程度のMT効果が在ると考えられるので、その通常帯域幅以上に積極的に設定することが本発明の一つの特徴である。 The frequency bandwidth of the inversion pulse of interest in the present invention is about 1000 Hz or less on the narrow bandwidth side and about 1250 Hz or more on the wide bandwidth side. In particular, on the narrow bandwidth side, it is desirable to be 800 Hz or lower at which the RMT effect appears substantially remarkably. On the other hand, on the broadband side, since it is considered that there is already a certain MT effect in the normal bandwidth region, one of the features of the present invention is to actively set the MT effect beyond the normal bandwidth.
反転シーケンスで使われるインバージョンパルスの周波数帯域幅と原子核スピンの化学的変換及び/又は交差緩和の現象(MT効果およびRMT効果)との関係を説明する。 The relationship between the frequency bandwidth of the inversion pulse used in the inversion sequence and the phenomenon of chemical conversion and / or cross-relaxation of nuclear spins (MT effect and RMT effect) will be described.
インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域(ここでは1000Hz以上)に設定すると、MT効果が増強(またはRMT効果が低下)することが確認されている。 It has been confirmed that when the frequency bandwidth of the inversion pulse is set to a wide band (1000 Hz or more in this case), the MT effect is enhanced (or the RMT effect is reduced).
図10には、高速FLAIR法におけるインバージョンパルスの周波数帯域幅の変化に対する、頭部の白質(W)および灰白質(G)の信号値(任意値)の変化を表している。この実験は、0.5Tの磁気共鳴イメージング装置を使い、高速FLAIR法のパラメータをTR=6000ms,TI=1700ms,NS=15,インバージョンパルス(±3π、τ長可変)に設定して実施された。インバージョンパルスの周波数帯域幅BWは385Hz〜1538Hzまで変化させた。 FIG. 10 shows changes in signal values (arbitrary values) of the white matter (W) and gray matter (G) of the head with respect to changes in the frequency bandwidth of the inversion pulse in the fast FLAIR method. This experiment was performed using a magnetic resonance imaging apparatus of 0.5 T and setting the parameters of the fast FLAIR method to TR = 6000 ms, TI = 1700 ms, NS = 15, and an inversion pulse (± 3π, τ length variable). Was. The frequency bandwidth BW of the inversion pulse was changed from 385 Hz to 1538 Hz.
この実験結果から明らかなように、信号強度はインバージョンパルスの周波数帯域幅の変化に応じて変わることが分かる。周波数帯域幅=800Hz付近ではMT効果とRMT効果が均衡しており、これよりも帯域幅が広くまたは狭くなると、信号値はその帯域幅の変化に応じて上昇する。インバージョンパルスの周波数帯域幅を広くすると(とくに、1000Hz以上)、制限された(restricted)プロトン放射を引き起こし、その結果、MT効果がより高くなり、より短いT1appになる。T1appが短くなると、回復も早くなるから、1700msのTI時間を待つことで、信号値(S/N比)が向上する。 As is apparent from the experimental results, the signal intensity changes according to the change in the frequency bandwidth of the inversion pulse. The MT effect and the RMT effect are balanced near the frequency bandwidth = 800 Hz. When the bandwidth is wider or narrower than this, the signal value increases according to the change in the bandwidth. Increasing the frequency bandwidth of the inversion pulse (especially above 1000 Hz) causes a restricted proton emission, resulting in a higher MT effect and a shorter T1app. If T1app is shorter, the recovery is quicker, so waiting for a TI time of 1700 ms improves the signal value (S / N ratio).
反対に、周波数帯域幅を800Hz以下に設定すると、RMT効果により信号値が上がる。 Conversely, when the frequency bandwidth is set to 800 Hz or less, the signal value increases due to the RMT effect.
(6)IR系列シーケンスにおけるSE(FSE)法の90°RFパルスの周波数
帯域幅
FLAIR法またはfast FLAIR法においては、インバージョンパルスの周波数帯域幅を変化させたときの信号値は定性的に図10に示すように、略V字状に変わる。さらに、SE(またはFSE)法の90°RFパルスの周波数帯域幅を変えて、かかる測定を行うと、その略V字状の曲線が図10上で横軸方向に移動して表される。したがって、インバージョンパルスおよび90°RFパルスの両方の周波数帯域幅をパラメータとして画像のコントラストを決めることができる。つまり、コントラストを決める自由度が上がる。
(6) Frequency bandwidth of 90 ° RF pulse of the SE (FSE) method in the IR sequence sequence In the FLAIR method or the fast FLAIR method, the signal value when the frequency bandwidth of the inversion pulse is changed is qualitatively illustrated. As shown in FIG. 10, the shape changes to a substantially V shape. Further, when such a measurement is performed while changing the frequency bandwidth of the 90 ° RF pulse of the SE (or FSE) method, the substantially V-shaped curve moves and is represented in the horizontal axis direction in FIG. Therefore, the contrast of the image can be determined using the frequency bandwidths of both the inversion pulse and the 90 ° RF pulse as parameters. That is, the degree of freedom for determining the contrast is increased.
(7)MT効果の応用
インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化することで、収集する信号値が低下するMT効果をイメージングに反映させることができる。その原理を図11に説明する。同図のグラフは、例えば、1.5T、TR=およそ7000ms、TI=2000msのスキャン条件で得られる。
(7) Application of MT Effect By increasing the frequency bandwidth of the inversion pulse, the MT effect in which the signal value to be collected is reduced can be reflected in imaging. The principle will be described with reference to FIG. The graph shown in the figure is obtained under scan conditions of, for example, 1.5T, TR = about 7000 ms, and TI = 2000 ms.
例えば高速FLAIR法の場合、インバージョンパルスのローブ長を短くすることなどによって、周波数帯域幅を例えば1250Hz以上の広帯域に設定する。この広帯域化に拠って、前述したようにMT効果がより高められる。高速FLAIR法の場合、そのFSEシーケンスに因ってもMT効果が高められる。スキャン部位が頭部であるとし、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化しない通常帯域(およそ1000〜1250Hz)のときの白質(W)および灰白質(G)の縦緩和Mz′(すなわち信号値)の曲線をaおよびbとし、広帯域化したときのそれらの曲線をa′およびb′とする。MT効果の発生度合いは白質(W)>灰白質(G)であるから、広帯域化することによって、白質(W)の方が灰白質(G)よりも信号値の低下の度合いが大きい。例えば反転時間TI=2000msで観測した場合、通常帯域幅のときに白質(W)および灰白質(G)間の信号値差が同図中のAであるとすると、広帯域化したときのそれはB(>A)となる。したがって、この信号値差A,Bの大小をコントラストに反映させることができる。つまり、白質/灰白質間のコントラストを向上させる。 For example, in the case of the fast FLAIR method, the frequency bandwidth is set to a wide band of, for example, 1250 Hz or more by shortening the lobe length of the inversion pulse. Due to this broadening of the band, the MT effect is further enhanced as described above. In the case of the fast FLAIR method, the MT effect is also enhanced due to the FSE sequence. It is assumed that the scan region is the head, and the longitudinal relaxation Mz '(that is, the signal value) of the white matter (W) and the gray matter (G) in the normal band (about 1000 to 1250 Hz) in which the frequency bandwidth of the inversion pulse is not broadened. ) Are denoted by a and b, and those curves when the band is widened are denoted by a ′ and b ′. Since the degree of occurrence of the MT effect is white matter (W)> gray matter (G), by widening the band, the degree of reduction in the signal value of the white matter (W) is greater than that of the gray matter (G). For example, when observed at an inversion time TI = 2000 ms, assuming that the signal value difference between the white matter (W) and the gray matter (G) is A in FIG. (> A). Therefore, the magnitude of the signal value differences A and B can be reflected on the contrast. That is, the contrast between white matter / gray matter is improved.
(8)RMT効果の応用
また、インバージョンパルスの周波数帯域幅を狭帯域化することで、収集する信号値が上がるRMT効果をイメージングに反映させることができる。その原理を図12に説明する。スキャン条件は例えば図11と同じに設定される。
(8) Application of RMT Effect In addition, by narrowing the frequency bandwidth of the inversion pulse, the RMT effect that increases the signal value to be collected can be reflected in imaging. FIG. 12 illustrates the principle. The scan conditions are set, for example, the same as in FIG.
例えば高速FLAIR法の場合、インバージョンパルスのローブ長を長く設定することなどによって、周波数帯域幅を1000Hz以下の狭帯域に設定する。この狭帯域化に拠って、前述したようにRMT効果が一層顕著になる。高速FLAIR法の場合、そのFSEシーケンスに因ってもRMT効果が高められる。スキャン部位が頭部であるとし、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化しない通常帯域幅(およそ1000〜1250Hz)のときの白質(W)および灰白質(G)の縦緩和Mz′(すなわち信号値)の曲線をaおよびbとし、狭帯域化されたときのそれらの曲線をa′およびb′とする。RMT効果の発生度合いは白質(W)>灰白質(G)であるから、狭帯域化することによって、白質(W)の方が灰白質(G)よりも信号値の上昇の度合いが大きい。例えば反転時間TI=2000msで観測した場合、通常帯域幅のときに脳基底核と白質(W)との間の信号値差が同図中のAであるとすると、狭帯域化したときのそれはB(>A)となる。したがって、脳基底核と白質(W)とのコントラストが向上し、白質(W)の中に在る神経組織の描出度が良くなる。これは、RMT効果に拠り、白質の見掛け上のT1が長くなり、信号値を長く維持できるので、白質/脳神経組織のコントラストが向上するためであると考えられる。 For example, in the case of the high-speed FLAIR method, the frequency bandwidth is set to a narrow band of 1000 Hz or less by setting a long lobe length of the inversion pulse. Due to the narrowing of the band, the RMT effect becomes more remarkable as described above. In the case of the fast FLAIR method, the RMT effect is enhanced even by the FSE sequence. It is assumed that the scan region is the head, and the longitudinal relaxation Mz '(that is, the signal) of the white matter (W) and the gray matter (G) at the time of the normal bandwidth (about 1000 to 1250 Hz) which does not broaden the frequency bandwidth of the inversion pulse. Values) are a and b, and those curves when the band is narrowed are a 'and b'. Since the degree of occurrence of the RMT effect is white matter (W)> gray matter (G), by narrowing the band, the degree of increase in the signal value of white matter (W) is greater than that of gray matter (G). For example, when the observation is performed at the inversion time TI = 2000 ms, assuming that the signal value difference between the basal ganglia and the white matter (W) in the normal bandwidth is A in FIG. B (> A). Therefore, the contrast between the basal ganglia and the white matter (W) is improved, and the degree of depiction of the nerve tissue in the white matter (W) is improved. This is considered to be because the apparent T1 of the white matter becomes longer and the signal value can be maintained longer due to the RMT effect, so that the contrast of the white matter / cerebral nerve tissue is improved.
(9)インバージョンパルスのフリップ角
IR系列による頭部撮影の場合、通常、インバージョンパルスは脳脊髄液(CSF:Cerebral Spinal Fluid)からのMR信号を零にするために使用される。このため、反転時間TI(インバージョンパルスからFESシーケンスまでの時間)は、図13に示すように、縦緩和の回復曲線上のナル・ポイント(Null Point)までの時間に設定される。「インバージョンパルスのフリップ角FA<180°」に設定すると、MT効果またはRMT効果を強調した上で、ナル・ポイントを速めることができる。インバージョンパルスのフリップ角としては、150°に下げることで、フリップ角180°の場合よりも繰返し時間TRを短縮できるから、スキャン時間が短くなる。
(9) Flip Angle of Inversion Pulse In the case of head imaging using an IR sequence, the inversion pulse is usually used to reduce the MR signal from cerebrospinal fluid (CSF) to zero. Therefore, the inversion time TI (time from the inversion pulse to the FES sequence) is set to the time to a null point (Null Point) on the vertical relaxation recovery curve as shown in FIG. By setting the flip angle of the inversion pulse FA <180 °, the null point can be accelerated while the MT effect or the RMT effect is emphasized. By reducing the flip angle of the inversion pulse to 150 °, the repetition time TR can be reduced as compared with the case where the flip angle is 180 °, so that the scan time is shortened.
(10)反転時間TIの調整
「FLAIR法」または「高速FLAIR法」としてIR系列を実施する場合、反転時間TIはインバージョンパルスからナル・ポイント(Null Point)までの期間に設定される(図13参照)。しかし、反転時間TIをそれよりも短くする「short TI時間」とすることで、異なるパラメータを強調できる。FLAIR法において「short TI時間」に設定すると、T1コントラストがさらに強調されたT1強調像が得られる。また高速FLAIR法において「short TI時間」に設定すると、T2コントラストが強調されたT2強調像が得られる。
(10) Adjustment of Inversion Time TI When the IR sequence is performed as the “FLAIR method” or the “high-speed FLAIR method”, the inversion time TI is set to a period from the inversion pulse to a null point (Null Point) (FIG. 13). However, different parameters can be emphasized by setting the inversion time TI to be “short TI time” shorter than that. When the “short TI time” is set in the FLAIR method, a T1-weighted image in which the T1 contrast is further enhanced is obtained. Further, when the “short TI time” is set in the fast FLAIR method, a T2-weighted image in which the T2 contrast is enhanced is obtained.
この「short TI時間」の手法にも、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化(MT効果の促進)または狭帯域化(RMT効果の促進)する技術を使うことができる。 The technique of "short TI time" can also use a technique for broadening the bandwidth of the inversion pulse (promoting the MT effect) or narrowing the bandwidth (promoting the RMT effect).
(11)PASTA法による脂肪抑制
上述したIR系列のパルスシーケンスに、脂肪抑制法の一つであるPASTA(Polarity altered spectral and spatial selective acquisition)法を組み込みことができる。PASTA法は例えば、「SMR 1995 #657“A polarity Altered Spectral and Spatial Selective Acquisition Technique”」により示されているが、その概要を図14〜図17に基づいて説明する。
(11) Fat Suppression by PASTA Method PASTA (Polarity altered spectral and spatial selective acquisition), which is one of the fat suppression methods, can be incorporated into the above-described IR sequence pulse sequence. The PASTA method is described in, for example, “SMR 1995 # 657“ A polarity Altered Spectral and Spatial Selective Acquisition Technique ””, the outline of which will be described with reference to FIGS.
図14はSE法を使って実施される、脂肪抑制効果を有するPASTA法のパルスシーケンスを示す。図15は90°RF励起パルス及び180°RFリフォーカスパルスのスピン反転の周波数帯域を示す。90°RFパルスは周波数帯域で矩形を示すようにシンク関数波形で形成され、エコー時間TEを短縮させるため、時間軸上で左右非対象に整形される。例えば90°RFパルスは、1.5Tにおいて、パルス全長16msの場合、τ長=4ms、BW=250Hzに設定される。90°RFパルスはまた、その周波数帯域がスライス方向の第1の傾斜磁場G90の存在下ではスライス中心において水スピンを励起し、かつ脂肪スピンを励起しない狭帯域ΔF90に設定される。これに対し、180°RFパルスの帯域ΔF180は90°RFパルスのそれΔF90より広く設定される。 FIG. 14 shows a pulse sequence of the PASTA method having a fat suppression effect, which is performed using the SE method. FIG. 15 shows the frequency bands of the spin inversion of the 90 ° RF excitation pulse and the 180 ° RF refocus pulse. The 90 ° RF pulse is formed with a sync function waveform so as to show a rectangle in a frequency band, and is shaped left and right asymmetrically on the time axis in order to shorten the echo time TE. For example, a 90 ° RF pulse is set at τ length = 4 ms and BW = 250 Hz when the total pulse length is 16 ms at 1.5 T. The 90 ° RF pulse is also set to a narrow band ΔF90 whose frequency band excites water spins at the slice center and does not excite fat spins in the presence of the first gradient magnetic field G90 in the slice direction. On the other hand, the band ΔF180 of the 180 ° RF pulse is set wider than that of the 90 ° RF pulse ΔF90.
脂肪信号の収集を抑制するため、スライス方向の第2の傾斜磁場G180は第1の傾斜磁場G90に対して極性を反転するとともに、第2の傾斜磁場G180の強度は第1の傾斜磁場G90の強度のn倍(n>2)に設定されている。この強度比に基づくスライス位置と周波数の関係を図16に示す。 In order to suppress the collection of the fat signal, the polarity of the second gradient magnetic field G180 in the slice direction is inverted with respect to the first gradient magnetic field G90, and the intensity of the second gradient magnetic field G180 is equal to that of the first gradient magnetic field G90. The intensity is set to n times (n> 2). FIG. 16 shows the relationship between the slice position and the frequency based on the intensity ratio.
次いでスピンの挙動を説明する。図17(a)の初期状態から第1の傾斜磁場G90の存在下で90°RF励起パルスが印加されると、水スピンは図16のA−A′のスライス位置で(図17(b))、脂肪スピンは化学シフトのために図16のC−C′のスライス位置で(図17(d)、それぞれ回転座標のX′軸上に倒される。 Next, the behavior of spin will be described. When the 90 ° RF excitation pulse is applied from the initial state of FIG. 17A in the presence of the first gradient magnetic field G90, the water spins at the slice position AA ′ in FIG. 16 (FIG. 17B). ), The fat spins are tilted on the X 'axis of the rotation coordinates at the slice position of CC' in FIG. 16 (FIG. 17D) due to chemical shift.
次いで、逆極性の第2の傾斜磁場G180の存在下で180°RFリフォーカスパルスが印加されると、水スピンは図16のH−H′のスライス位置で(図17(c))、脂肪スピンは化学シフトに因り図16のI−I′のスライス位置で(図17(e))180°反転される。 Next, when a 180 ° RF refocusing pulse is applied in the presence of the second gradient magnetic field G180 having the opposite polarity, the water spins at the slice position HH ′ in FIG. 16 (FIG. 17C). The spin is inverted by 180 ° at the slice position of II ′ in FIG. 16 (FIG. 17E) due to the chemical shift.
つまり図16に示すように、スライス位置H−H′はA−A′に含まれるので、スライス位置H−H′の範囲の水スピンはX′軸から−X′軸に反転され、位相収束に拠りエコーを発生させる。これに対して、スライス位置I−I′はC−C′とはスライス位置的に重ならないので、スライス位置I−I′の範囲の脂肪スピンは90°RFパルスの影響を受けておらず、180°RFパルスによってZ′軸から−Z′軸に反転するのみである。つまり、この脂肪スピンはX′Y′回転成分を持たないので、XY面に平行に配置された高周波コイル7にはエコー信号として検出されない。さらに、スライス位置C−C′の範囲の脂肪スピンは90°RFパルスの影響を受けるのみであり、180°RFパルスの影響を受けないから、X軸上にフリップした後、図17(e)に示すようにX′軸の回りにばらついていくだけで、エコー信号を発生させない。これにより、収集するエコー信号はその殆どがスライス面A−A′の水のエコー信号のみとなり、脂肪からのエコー信号の混濁を効率良く抑制できる。
That is, as shown in FIG. 16, since the slice position HH 'is included in AA', the water spins in the range of the slice position HH 'are inverted from the X' axis to the -X 'axis, and the phase converges. To generate an echo. On the other hand, since the slice position II ′ does not overlap with the CC ′ in the slice position, fat spins in the range of the slice position II ′ are not affected by the 90 ° RF pulse, It only reverses from the Z ′ axis to the −Z ′ axis by the 180 ° RF pulse. That is, since the fat spin has no X'Y 'rotation component, it is not detected as an echo signal by the high-
PASTA法の場合には、静磁場をシミングしなくても水の周波数選択励起が的確に掛かり、効果的な脂肪抑制が可能になる。 In the case of the PASTA method, the frequency selective excitation of water is accurately applied without shimming the static magnetic field, and effective fat suppression can be achieved.
次に、本実施形態の全体動作を図18〜図23を参照して説明する。 Next, the overall operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
コントローラ6はマルチスライススキャンに係る図18の処理を実施する。まず、同図のステップ101にて、入力器13を介してオペレータから指令されるスキャン条件を入力する。このスキャン条件としては、IR系列のパルスシーケンス、このシーケンスで使うインバージョンパルスの周波数帯域幅(広い、通常、狭い)およびフリップ角、ならびにPASTA法の実施の有無などである。指定シーケンスがFLAIR法またはfast FLAIR法の場合、SE法またはFSE法の90°RFパルスの周波数帯域幅の値も広い、通常、または狭い値に指定される。この周波数帯域幅、フリップ角の大きさ、およびPASTA法の実施の有無がMR画像に及ぼす影響は前述した通りである。そこで、これらのパラメータは、得たいMR画像の特質に応じてオペレータにより指定される。
The
次いでステップ102に移行し、コントローラは、入力器13を通して、マルチスライススキャンに関する入れ子方式の指定情報を入力する。入れ子方式としては、前述したように、「シーケンシャル・モード」(図2、3参照)および「インターリーブ・モード」(図4、5参照)が用意されている。この情報入力により、いずれかの入れ子方式が決定される。
Next, the process proceeds to step 102, where the controller inputs, via the
さらにステップ103にて、指定されたIR系列のパルスシーケンスに関わるパラメータを入力器13から入力する。このパラメータには、例えば図19に示すように(同図は高速FLAIR法を例示している)、繰返し時間TR,反転時間TI、反転シーケンスの時間InvTime、およびイメージングシーケンス(例えばFSE法)の時間ScanTimeが含まれる。
Further, in
繰返し時間TR,反転時間TIについては、オペレータが任意の時間を指定できる。このため、多くの場合、TR=8000ms、TI=2000msといった、きっかりした切りの良い時間値を指定できる。 Regarding the repetition time TR and the reversal time TI, the operator can specify any time. For this reason, in many cases, it is possible to specify a time value that is sharp and crisp, such as TR = 8000 ms and TI = 2000 ms.
これらステップ101〜103の入力処理が済むと、コントローラ6はその処理をステップ104、105に順次移行させる。ステップ104では、入力データTR,TI,InvTime,ScanTimeを使い、前記(1),(2)式に基づいてスライス枚数NSと、このスライス枚数NSと組を成すオフセット枚数Offset、調整時間TrWait,TiWaitとの推奨する一覧データが演算される。ステップ105では、それらの一覧データが装置側からオペレータへの推奨値リストとして表示器12を介して表示される。この表示例を図20に示す。
When the input processing of
次いで、コントローラはステップ106にてオペレータからの応答を待つ。オペレータが、推奨値リストに所望枚数(スライス枚数、オフセット枚数)の組を見い出せずに、パラメータを変えて再度、演算を行いたいとするとき(ステップ106でNO)、その処理はステップ103に戻される。これに対して、推奨値リストに所望枚数の組が在るとき(ステップ106でYES)、ステップ107の処理に移行する。
Next, the controller waits for a response from the operator in
ステップ107では、オペレータの指定する所望スライス枚数NSdesを入力する。この後、ステップ108にて、その所望スライス枚数NSdesを包含する最小のスライス枚数NSsel(同一組で指定されたオフセット枚数に対しては最大のスライス枚数)を、推奨値リストのデータ組から選択する。
In
そしてステップ109で、NSdes<NSselか否かを判断する。この判断がNOとなるときは、NSdes=NSselである。すなわち、オペレータが所望するスライス枚数NSdesが推奨値リストのあるスライス枚数にそのまま一致する場合である。このときは続くステップ110の処理がスキップされる。
Then, in a
反対にステップ109でYESとなるときは、装置側で自動的に決めた推奨スライス枚数NSselがオペレータの所望するスライス枚数NSdesよりも多い。例えば、オペレータがNSdes=15枚を所望したのに、装置側の自動指定がNSsel=17枚となっている場合である。
On the other hand, if the answer is YES in
この場合、コントローラ6はステップ110の処理を行う。いま、NSdes=15枚およびNSsel=17枚であるとすると、2枚多いことになる。そこで、この多い分の2枚のスライス面を空打ちの面として指定する。この空打ちのスライス面の枚数および位置は、コントローラ6が予め記憶している設定モードに基づいて自動的に決める。この設定モードとして、空打ちスライス面を、i)スライス方向の両端部に設定する、ii)スライス方向の片側端部に設定する、iii)空打ち枚数が1枚となる場合には、スライス方向の予め決めた片側端部に設定する、などがある。なお、この設定モードもその都度オペレータに指定させるようにすることも可能である。
In this case, the
このようにしてスキャン準備が済むと、ステップ111で、指定されたIR系列のマルチスライススキャンが実施される。このスキャンでは、上述の処理で指定されたスキャン条件、入れ子方式、シーケンスパラメータ、空打ち(必要ある場合のみ)が取り込まれる。 When the scan preparation is completed in this way, in step 111, a multi-slice scan of the designated IR sequence is performed. In this scan, the scan conditions, the nesting method, the sequence parameters, and the blank shot (only when necessary) specified in the above-described processing are fetched.
いま、「高速FLAIR法」が「シーケンシャル」な入れ子方式の基で指定されているとして、その具体的なシーケンス例を図2、3、19に基づき説明する。このシーケンスは、傾斜磁場シーケンサ5a及びRFシーケンサ5bが共働して担当する。
Now, assuming that the "high-speed FLAIR method" is specified based on the "sequential" nesting method, a specific sequence example will be described with reference to FIGS. In this sequence, the gradient magnetic field sequencer 5a and the
最初に、スライス面1に対する反転シーケンスInv1が実施される。この反転シーケンスInv1は、例えば180°RFパルスで構成されるインバージョンパルスIPとスライス用傾斜磁場Gsとから成り、両者が並行して印加される。インバージョンパルスInv1は送信機8Tから高周波コイル7を介して、またスライス用傾斜磁場Gsは傾斜磁場電源4から傾斜磁場コイル3z、3zを介してそれぞれ印加される。
First, an inversion sequence Inv1 for the
インバージョンパルスIPは、オペレータからの入力情報に応じて、その周波数帯域幅が広帯域化または狭帯域化され、および/またはそのフリップ角が180°または180°よりも小さい値に自動的に設定されている。そのほかのインバージョンパルスも同様である。スライス用傾斜磁場Gsはスライス面1を選択励起できるようにその波形面積が設定されている。
The inversion pulse IP has its frequency bandwidth broadened or narrowed, and / or its flip angle is automatically set to 180 ° or a value smaller than 180 ° according to input information from an operator. ing. The same applies to other inversion pulses. The waveform area of the slice gradient magnetic field Gs is set so that the
この反転シーケンスInv1が終わると、自動的に演算された第1の調整時間TiWaitの間待機する。この待機の後、前回の繰返し時間TRの間に反転励起させていたスライス面6のイメージングシーケンスImaging6をFSE法で実施する。
When the inversion sequence Inv1 ends, the process waits for the first adjustment time TiWait automatically calculated. After this standby, the imaging sequence Imaging6 of the
すなわち、最初にスライス用傾斜磁場Gsとともに90°RFパルスが印加される。これにより、被検体のスライス面6が選択されるとともに、その面内のプロトンスピンが励起され、y′軸(回転座標)までフリップする。シーケンス上では次いで、スライス用傾斜磁場Gsが反転される。その後、読出し用傾斜磁場Grが傾斜磁場コイル3x、3xを介して印加される。これはスライス面内のGr方向に並んだスピンの位相が各エコーの中心時刻においてそろうようにするための印加である。
That is, first, a 90 ° RF pulse is applied together with the slice gradient magnetic field Gs. As a result, the
次いで、スライス用傾斜磁場Gsとともに最初の180゜RFパルスが印加される。これにより、プロトンスピンが180度、y′軸の回りに回転する。さらに、最初の位相エンコード用傾斜磁場Ge=Aが傾斜磁場電源4から傾斜磁場コイル3y、3yを介して被検体Pに印加された後、傾斜磁場コイル3x、3xを介して印加される読出し用傾斜磁場Grとともに、最初のスピンエコー信号R1が高周波コイル7を介して収集される。
Next, the first 180 ° RF pulse is applied together with the slice gradient magnetic field Gs. This causes the proton spin to rotate 180 degrees about the y 'axis. Further, after the first gradient magnetic field Ge = A for phase encoding is applied from the gradient magnetic
この後、反転させた位相エンコード用傾斜磁場Ge=−Aを印加させる。これは疑似エコー(stimulated echo)による画質劣化を避けるため、180゜RFパルスの印加時にk空間上の位相エンコード方向の中心位置(ke=0)にエンコード位置を引き戻すためである。 Thereafter, an inverted phase encoding gradient magnetic field Ge = -A is applied. This is to return the encode position to the center position (ke = 0) in the phase encode direction on the k-space when a 180 ° RF pulse is applied in order to avoid image quality deterioration due to a simulated echo.
次いで、スライス用傾斜磁場Gsとともに2番目の180゜RFパルスを印加した後、2番目の位相エンコード用傾斜磁場Ge=Bを印加する。そして、2番目のスピンエコー信号R2が、読出し用傾斜磁場Grの印加とともに、高周波コイル7を介して収集される。
Next, after the second 180 ° RF pulse is applied together with the slice gradient magnetic field Gs, the second phase encoding gradient magnetic field Ge = B is applied. Then, the second spin echo signal R2 is collected via the high-
同様に、3番目及び4番目のスピンエコー信号R3、R4が収集される。 Similarly, the third and fourth spin echo signals R3 and R4 are collected.
なお、このイメージングシーケンスは、前述した図18の処理で脂肪抑制のためのPASTA法が指令されていた場合、図19には示していないが、90°RF励起パルスが狭帯域に設定され、しかも、90°RF励起パルスと180°RFリフォーカスパルスに並行して印加するスライス用傾斜磁場Gs90、Gs180の大きさ及び極性が前述したものに調整される。 In this imaging sequence, when the PASTA method for fat suppression is commanded in the processing of FIG. 18 described above, although not shown in FIG. 19, the 90 ° RF excitation pulse is set to a narrow band, and The magnitude and polarity of the slice gradient magnetic fields Gs90 and Gs180 applied in parallel with the 90 ° RF excitation pulse and the 180 ° RF refocus pulse are adjusted to those described above.
このようにしてスライス面6に対するイメージングシーケンス6が実行された後、第2の調整時間TrWaitの間待機する。この待機が完了すると、今度はスライス面2に対するインバージョンパルスIPがスライス用傾斜磁場Gsとともに印加される。この磁場Gsは、スライス面1に隣接するスライス面2を選択励起するようにその磁場波形の大きさが設定されている。
After the
この反転シーケンスInv2の後、再び第1の調整時間TiWaitの間待機する。そして、前回の繰返し時間TRで反転励起されていたスライス面7のイメージングシーケンスImaging7が実行される。
After the reversal sequence Inv2, the process waits again for the first adjustment time TiWait. Then, the imaging sequence Imaging7 of the
以下、同様の繰返しであることから、図3(a)に示す7枚のスライス面1〜7のプロトンが、同図(b)に示すように、隣接順にかつ一定間隔ta毎に反転され、イメージング処理も隣接順にかつ一定間隔tb毎に実行される。
Hereinafter, since the same repetition is performed, the protons on the seven
これらの処理はさらに、一定の繰返し時間TR毎に7枚のスライス面1〜7に対して繰り返される。
These processes are further repeated for each of the seven
このように収集されたマルチスライススキャンのエコー信号は順次、受信機8Rに送られ、そこで増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅などの処理を受けた後、A/D変換されてエコーデータに生成される。このエコーデータは演算ユニット10で、フーリエ変換可能な、k空間に対応したメモリ領域にデータが配置される。そして2次元フーリエ変換により実空間の画像に再構成される。この画像は記憶ユニット13に記憶されるとともに、表示器14に表示される。
The echo signals of the multi-slice scan collected in this manner are sequentially sent to the
なお、「インターリーブ」モードの入れ子方式が指定された場合、図5(a)に示す7枚のスライス面1〜7のプロトンが、同図(b)に示すように、1枚置きに反転され、イメージング処理も1枚置きに実行される。「シーケンシャル」モードとは異なり、1スライス面置きの反転および信号収集となるから、隣接スライス間の反転までの空き時間は一定間隔ta′(>ta:図3(b))であり、そのイメージング処理までの空き時間は一定間隔tb′(>tb:図3(b))である。つまり、それらの時間は「シーケンシャル」モードのときに比べて長くなる。
When the nesting method of the “interleave” mode is designated, the protons of the seven
なお、診断のときには、インバージョンパルスの周波数帯域幅を通常幅からずらしてMT効果またはRMT効果を強調した場合と、その周波数帯域幅を通常幅に設定した場合との両方についてイメージングが実施される。これにより得られるコントラストの異なる複数種の画像が読影に供される。 At the time of diagnosis, imaging is performed for both the case where the frequency bandwidth of the inversion pulse is shifted from the normal width to emphasize the MT effect or the RMT effect, and the case where the frequency bandwidth is set to the normal width. . A plurality of types of images having different contrasts obtained thereby are used for image interpretation.
本実施形態によれば、以下の利点がある。 According to the present embodiment, there are the following advantages.
最初に、上述した入れ子方式の利点を、従来のIR系列のマルチスライススキャンとの対比で説明する。図22は従来の通常の(入れ子方式ではない)方式であり、一定の繰返し時間TRの間に、反転シーケンスとイメージングシーケンスとの対が、一つの調整時間TrWaitを置きながら順に繰り返される。図23は入れ子方式の従来例を示すものである。しかしながら、図22の例では、マルチスライス枚数が少ないし、図23の例では、隣接スライス間に印加されるシーケンスが不定期になるから、スライス間の感度むらが生じる。 First, advantages of the above-described nesting method will be described in comparison with a conventional multi-slice scan of an IR sequence. FIG. 22 shows a conventional normal (not nested) method, in which a pair of an inversion sequence and an imaging sequence is repeated in sequence during a certain repetition time TR while setting one adjustment time TrWait. FIG. 23 shows a conventional example of the nesting method. However, in the example of FIG. 22, the number of multi-slices is small, and in the example of FIG. 23, the sequence applied between adjacent slices is irregular, so that sensitivity unevenness between slices occurs.
しかし、本実施形態によれば、シーケンシャルモード、インターリーブモードいずれの入れ子方式においても、隣接したスライス面に印加されるインバージョンパルスの周期ta,ta′が極力長く設定されているため、あるスライス面に印加されるインバージョンパルスが隣接したスライス面に及ぼすMT効果(またはRMT効果)の影響を極力低減させることができる。とくに、インターリーブモードのときにその効果が顕著になる。加えて、全てのスライス面でMT効果(またはRMT効果)の影響が均一化されているため、かかる効果に因るスライス面間の感度むらが殆ど無く、安定した画質を提供できる。 However, according to the present embodiment, in both the sequential mode and the interleave mode, the period ta, ta ′ of the inversion pulse applied to the adjacent slice plane is set to be as long as possible. Can minimize the effect of the MT effect (or RMT effect) on the adjacent slice planes by the inversion pulse applied to the slice plane. The effect is particularly remarkable in the interleave mode. In addition, since the effect of the MT effect (or RMT effect) is uniform on all slice planes, there is almost no sensitivity unevenness between slice planes due to such effects, and stable image quality can be provided.
ところで、高速FLAIR法における入れ子方式として、J.Listerudらにより一つの提案がなされている(#643 SMR′95,abstract "Optimized Inter-Leaved Fluid Attenuation with Inversion Recovery (OIL FLAIR)")。しかし、この従来方式では、繰返し時間TRをオペレータが任意に設定できる方式になっていない。繰返し時間TRはシーケンスの組み方の結果として得られる方式であるため、繰返し時間TRの値が半端になり、その設定の自由度が非常に低く、使用上の制約が多い。さらに、上述したMT効果やRMT効果への配慮はなされておらず、それらを無視した状態でシーケンスが決められている。 By the way, as a nesting method in the high-speed FLAIR method, J. One proposal was made by Listerud et al. (# 643 SMR '95, abstract "Optimized Inter-Leaved Fluid Attenuation with Inversion Recovery (OIL FLAIR)"). However, this conventional method does not adopt a method in which an operator can arbitrarily set the repetition time TR. Since the repetition time TR is a system obtained as a result of how the sequence is assembled, the value of the repetition time TR is odd, the degree of freedom in setting the repetition time TR is very low, and there are many restrictions on use. Further, no consideration is given to the MT effect and the RMT effect described above, and the sequence is determined while ignoring them.
これに対して、本実施形態における入れ子方式では、繰返し時間TRおよび反転時間TIをオペレータが最初に設定できる。このため、多くの場合、TR=8000ms、TI=2000msなど、切りの良いきっかりした時間を設定でき、その設定自由度も高い。その上、MT効果やRMT効果を前述した如くスライス面間において最低レベルで均一化させ、感度むらを排除できる。 On the other hand, in the nesting method in the present embodiment, the operator can first set the repetition time TR and the reversal time TI. Therefore, in many cases, a sharp and precise time such as TR = 8000 ms and TI = 2000 ms can be set, and the setting flexibility is high. In addition, as described above, the MT effect and the RMT effect are made uniform between the slice planes at the lowest level, thereby eliminating sensitivity unevenness.
さらに、時間の高い設定自由度およびスライス間の感度の向上かつ均一化を与えられた条件下で保持した状態にて、最大のスライス枚数を設定できる。仮に、オペレータがその最大のスライス枚数を所望するとき、その枚数のスライス面がスキャンされる。しかし、オペレータが所望する枚数がその最大のスライス枚数よりも少ないときは、余ったスライス面の位置を自動的に決めて、空打ちを指定する。例えば、前述した図3(a)または図5(a)において、最大で7枚のスライス面1〜7をスキャンできるのに、オペレータが5枚をしたとする(オフセット枚数Offset=2)。この場合、例えば両端のスライス面1および7に空打ちが指令される。空打ちを行うと、画像再構成には無関係になるが、スライス面1および7に実際のMT効果またはRMT効果は生じる。これにより、隣接するスライス面2および6に与えるスピンレベルの化学的交換または/および交差緩和の影響が、ほかのスライス面3〜5と殆ど同一になる。したがって、スライス面間の感度むらも極力低く押さえた状態で一定に保持できる。
Furthermore, the maximum number of slices can be set in a state in which a high degree of freedom in setting time and an improvement in sensitivity between slices and uniformity are maintained under given conditions. If the operator desires the maximum number of slices, that number of slice planes are scanned. However, when the number of slices desired by the operator is smaller than the maximum number of slices, the position of the surplus slice plane is automatically determined, and the blanking is designated. For example, in FIG. 3A or FIG. 5A described above, it is assumed that the operator has scanned five
また、本実施形態によれば、必要に応じて、MT効果やRMT効果を積極的に利用しており、これにより、例えば、頭部における白質/灰白質のコントラストや、実質部と脳深部の基底核とのコントラストを向上させることができ、従来に無い診断上有効なMR画像を提供できる。さらに、必要に応じて、インバージョンパルスのフリップ角を180°よりも小さくすることで、CSF信号のナル・ポイントを速め、TI時間を短縮して繰り返し時間TRを短縮させることができる。さらに、必要に応じて、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域または狭帯域に設定することで、積極的に「short TI時間」の状態にし、T1強調像を得ることもできる。さらにまた、必要に応じて、IR系列のSEシーケンスまたはFSEシーケンスにPASTA法を実施でき、上述した様々な効果とともに脂肪抑制の効果も得られる。 Further, according to the present embodiment, the MT effect and the RMT effect are positively used as needed, whereby, for example, the contrast between white matter / gray matter in the head, the parenchyma and the deep part of the brain are obtained. The contrast with the basal ganglia can be improved, and a diagnostically effective MR image which has never existed can be provided. Further, if necessary, by making the flip angle of the inversion pulse smaller than 180 °, the null point of the CSF signal can be increased, the TI time can be shortened, and the repetition time TR can be shortened. Further, if necessary, by setting the frequency bandwidth of the inversion pulse to a wide band or a narrow band, the "short TI time" state can be positively obtained and a T1-weighted image can be obtained. Furthermore, if necessary, the PASTA method can be applied to the SE sequence or the FSE sequence of the IR sequence, and the effect of fat suppression can be obtained together with the various effects described above.
なお、本発明に係る入れ子方式のシーケンス、インバージョンパルスの周波数帯域幅の広狭、インバージョンパルスのフリップ角の設定(<180°)、およびPASTA法の実施の有無は、互いに独立して実施してもよいし、適宜な事項同士を組み合わせて実施してもよい。また、マルチスライススキャンに代えて、シングルスライススキャンを実施してもよい。さらに、イメージングシーケンスとしてEPI法(FE系、SE系)を採用してもよい。 Note that the nested sequence according to the present invention, the width of the frequency band of the inversion pulse, the setting of the flip angle of the inversion pulse (<180 °), and the presence or absence of the PASTA method are performed independently of each other. Or may be implemented by combining appropriate items. Further, a single slice scan may be performed instead of the multi slice scan. Furthermore, an EPI method (FE system, SE system) may be adopted as the imaging sequence.
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
13 入力器
Claims (6)
前記インバージョンパルスのフリップ角を180°よりも小さく設定したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 An inversion sequence including an inversion pulse is performed on a subject placed in a static magnetic field, and after the inversion sequence is performed, an imaging sequence for acquiring an MR signal from the subject is performed. In a resonance imaging apparatus,
A magnetic resonance imaging apparatus, wherein a flip angle of the inversion pulse is set smaller than 180 °.
前記イメージングシーケンスは、前記被検体にRF励起パルスおよび第1のスライス用傾斜磁場を印加する第1の処理と、この第1の処理の後に、前記被検体にRFリフォーカスパルスおよび第2のスライス用傾斜磁場を印加する第2の処理とを含み、前記RF励起パルスおよび第1、第2のスライス用傾斜磁場パルスにPASTA(polarity altered spectral and spatial selective acquisition)法を適用したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 An inversion sequence including an inversion pulse is performed on a subject placed in a static magnetic field, and after the execution of the inversion pulse, an imaging sequence for acquiring an MR signal from the subject is performed. In a resonance imaging apparatus,
The imaging sequence includes a first process of applying an RF excitation pulse and a first slice gradient magnetic field to the subject, and, after the first process, an RF refocusing pulse and a second slice And applying a PASTA (polarity altered spectral and spatial selective acquisition) method to the RF excitation pulse and the first and second slice gradient magnetic field pulses. Magnetic resonance imaging device.
前記繰返し時間および反転時間を手動で指定する手段と、
この繰返し時間および反転時間に応じて、前記複数のスライス面のそれぞれに与えられる前記反転時間の間に、残りのスライス面の内の少なくとも1つのスライス面に実行する前記インバージョンシーケンスを割り当てかつその残りのスライス面の内の少なくとも1つのスライス面に実行する前記イメージングシーケンスを割り当てるとともに、前記複数のインバージョンシーケンスおよび前記複数のイメージングシーケンスにより実行される前記複数のスライス面の原子核スピンへの磁気的作用の時間間隔を2種類の待機時間パラメータを用いて前記繰返し時間内で同じになるように前記IR系列のシーケンスを設定する手段と、
この設定手段により設定された前記IR系列のシーケンスを使って前記複数のスライス面に対するマルチスライススキャンを実施する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。 An inversion sequence including an inversion pulse to be performed on each of the plurality of slice planes of the subject placed in the static magnetic field, and an imaging sequence to be performed on each of the slice planes after an inversion time has elapsed from this inversion sequence. In a magnetic resonance imaging apparatus in which a sequence of an IR sequence including
Means for manually specifying the repetition time and the reversal time;
In accordance with the repetition time and the inversion time, during the inversion time given to each of the plurality of slice planes, the inversion sequence to be executed is assigned to at least one of the remaining slice planes and executed. Assigning the imaging sequence to be performed to at least one of the remaining slice planes, and magnetically applying nuclear spins of the plurality of slice planes performed by the plurality of inversion sequences and the plurality of imaging sequences. Means for setting the sequence of the IR sequence so that the time intervals of action are the same within the repetition time using two types of standby time parameters;
Means for performing a multi-slice scan on the plurality of slice planes using the sequence of the IR sequence set by the setting means.
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