JP2004344543A - 磁気共鳴信号収集方法、磁気共鳴撮影方法および磁気共鳴撮影装置 - Google Patents
磁気共鳴信号収集方法、磁気共鳴撮影方法および磁気共鳴撮影装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】エコー時間の増加を抑制しつつ、特定のスラブにおける磁気共鳴信号の脂肪の周波数成分を抑制して、画像の画質を向上させることが可能な磁気共鳴信号収集方法、磁気共鳴撮影方法および磁気共鳴撮影装置を提供する。
【解決手段】静磁場中の被検体の被検部位へのＲＦコイル部からのＲＦ波の印加と勾配コイル部からの勾配磁場の印加との組み合わせによる部分パルスシーケンスＰＳ１により被検部位における所定のスラブの脂肪のプロトンを励起させ、部分パルスシーケンスＰＳ２により励起させた脂肪のプロトンを飽和させ、飽和した脂肪のプロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された磁気共鳴信号を、脂肪のプロトンを励起させたスラブを含む被検部位からＲＦコイル部２１４により収集する。
【選択図】 図２
【解決手段】静磁場中の被検体の被検部位へのＲＦコイル部からのＲＦ波の印加と勾配コイル部からの勾配磁場の印加との組み合わせによる部分パルスシーケンスＰＳ１により被検部位における所定のスラブの脂肪のプロトンを励起させ、部分パルスシーケンスＰＳ２により励起させた脂肪のプロトンを飽和させ、飽和した脂肪のプロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された磁気共鳴信号を、脂肪のプロトンを励起させたスラブを含む被検部位からＲＦコイル部２１４により収集する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の被検部位の特定領域において磁気共鳴信号の特定の周波数成分を抑制可能な磁気共鳴信号収集方法、磁気共鳴撮影方法および磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ：ＭＲＩ）は、静磁場中の被検体に勾配磁場およびＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）波を印加し、被検部位のプロトンからエコーとして放射される磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する技術である。
ＭＲＩにおいては、たとえば、脂肪のプロトンの共鳴周波数と同じ周波数帯の磁気共鳴信号を抑制して血管を鮮明に撮影するＭＲアンギオグラフィ（ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）（以下、ＭＲＡと略記。）のように、特定周波数が抑制された磁気共鳴信号を収集したい場合がある。
【０００３】
特定周波数を抑制した磁気共鳴信号を収集する手法としては、たとえば、ＣＨＥＳＳ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）法やＳＰＳＰ（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｓｐａｔｉａｌ）法が知られている。
ＣＨＥＳＳ法においては、たとえば、脂肪のプロトンの共鳴周波数と同じ周波数のＲＦ波を被検体の被検部位に印加して脂肪のプロトンのみを励起させ、その後脂肪のプロトンを飽和させる勾配磁場を印加し、脂肪のプロトンの共鳴周波数が抑制された磁気共鳴信号を収集する（たとえば、非特許文献１参照。）。
ＳＰＳＰ法においては、たとえば、被検部位の特定の領域における水のプロトンのみを選択的に励起させ、励起させた水のプロトンからの磁気共鳴信号を収集するようにする（たとえば、非特許文献２，３参照。）。
以上により、ＣＨＥＳＳ法およびＳＰＳＰ法のいずれにおいても、脂肪よりも水の磁気共鳴信号の強度が相対的に大きくなった画像を生成することができる。
【０００４】
【非特許文献１】
マグラー・ジェイピー・３世（Ｍｕｇｌｅｒ ＪＰ ３ｒｄ），ブルックマン・ジュニア（Ｂｒｏｏｋｅｍａｎ ＪＲ．），「３次元前磁化高速グラディエントエコー・イメージング（Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ−ｐｒｅｐａｒｅｄ ｒａｐｉｄ ｇｒａｄｉｅｎｔ−ｅｃｈｏ ｉｍａｇｉｎｇ）」，マグネティック・レゾナンス・イン・メディシン（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）１９９０年７月，１５（１）：ｐ１５２−１５７
【非特許文献２】
フリッツ・シック（Ｆｒｉｔｚ Ｓｃｈｉｃｋ）他，「高選択性の水・脂肪撮影のマルチスライス・シーケンスへのＢ１場不均一性に対する不感な適用（Ｈｉｇｈｌｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｗａｔｅｒ ａｎｄ Ｆａｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｓｌｉｃｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｗｉｔｈｏｕｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｔｏ Ｂ１ Ｆｉｅｌｄ Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｉｅｓ）」，マグネティック・レゾナンス・イン・メディシン（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）１９９７年，３８：ｐ２６９−２７４
【非特許文献３】
ジェイ・フォースター（Ｊ Ｆｏｒｓｔｅｒ）他，「ＭＲアンギオグラフィにおける空間的・スペクトル的選択性プレパルスを用いたスライス選択性脂肪抑制（Ｓｌｉｃｅ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｆａｔ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｉｎ ＭＲ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ Ｕｓｉｎｇ Ｓｐａｔｉａｌ−Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｒｅｐｕｌｓｅｓ）」，ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス・イメージング（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）１９９８年，８（３）：ｐ５８３−５８９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プロトンの共鳴周波数は、静磁場の大きさとプロトンの種類に応じた磁気回転比によって決まる。このため、被検部位に対して静磁場を完全に均一にすることは困難であることから、同じ種類のプロトンでも被検体の領域により共鳴周波数が異なる可能性がある。そして、ＣＨＥＳＳ法においては、ＲＦ波は領域を特定しない被検部位の全体に印加される。したがって、たとえば、脂肪の信号を抑制するために脂肪のプロトンに合わせた周波数のＲＦ波を被検体に印加しても、結果的に、領域によりたとえば水の磁気共鳴信号を抑制する可能性が生じる。その結果、被検部位の対象とする領域への水の流入を利用するＭＲＡにおいて、流入する水の信号が小さくなり、流入効果が低減され、画像におけるコントラスト低下やアーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）の原因になるという不利益が生じる。
ＳＰＳＰ法においては流入効果の低減はないが、画像生成に用いる磁気共鳴信号を収集するまでのエコー時間が比較的長い傾向にあるという不都合が存在する。
【０００６】
本発明の目的は、エコー時間の増加を抑制しつつ、被検部位の特定の領域における磁気共鳴信号の特定の周波数成分を抑制して、画像の画質を向上させることが可能な磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮影方法を提供することにある。
また、この磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮影方法を用いた磁気共鳴撮影装置を提供することも本発明の目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気共鳴信号収集方法は、被検体の被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンを励起させる励起ステップと、励起させた前記抑制対象プロトンを飽和させる飽和ステップと、前記被検部位の前記選択領域を含む領域から、飽和した前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された磁気共鳴信号を収集する収集ステップとを有する磁気共鳴信号収集方法である。
【０００８】
本発明に係る磁気共鳴撮影方法は、被検体からの磁気共鳴信号により画像を生成する磁気共鳴撮影方法であって、被検体の被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンを励起させる励起ステップと、励起させた前記抑制対象プロトンを飽和させる飽和ステップと、前記被検部位の前記選択領域を含む領域から、飽和した前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された前記磁気共鳴信号を収集する収集ステップとを有し、前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された前記磁気共鳴信号により前記画像を生成する。
【０００９】
また、本発明に係る磁気共鳴撮影装置は、静磁場内の被検体の被検部位にＲＦ波を印加するＲＦ波印加手段と、前記被検部位に位置情報を付与する勾配磁場を印加する勾配磁場印加手段と、前記被検部位のプロトンからの磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記ＲＦ波および前記勾配磁場の印加と前記検出手段による前記磁気共鳴信号の検出を制御する制御手段とを備え、前記検出手段により検出した前記磁気共鳴信号に基づいて前記被検部位の画像を生成する磁気共鳴撮影装置であって、前記制御手段は、前記ＲＦ波印加手段と前記勾配磁場印加手段と前記検出手段とを組み合わせて、前記被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンの励起と、励起させた前記抑制対象プロトンの飽和と、飽和した前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された前記磁気共鳴信号の前記被検部位における前記選択領域を含む領域からの収集とを実行させる。
【００１０】
本発明においては、制御手段がＲＦ波印加手段と勾配磁場印加手段とを組み合わせて駆動させて、被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンを励起させて、その後、励起させた抑制対象プロトンを飽和させる。
これにより、被検部位からは、選択領域においては飽和した抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された磁気共鳴信号が放出される。
制御手段は、被検部位における選択領域を含む領域から上記の特定の周波数成分が抑制された磁気共鳴信号を収集するように検出手段を制御する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
まず、磁気共鳴撮影装置（ＭＲＩ装置）の構成例について述べる。
以下では、磁気共鳴撮影として、頭部の血管撮影を行なう場合を例に挙げて述べる。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係るＭＲＩ装置の構成例を示す要部の概略構成図である。
図１に示すＭＲＩ装置２０は、マグネットシステム２１と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル駆動部２７１と、勾配コイル駆動部２７２と、データ収集部２７３と、制御部２７４と、画像処理部２７５とを有する。
【００１３】
図１に示すマグネットシステム２１は、静磁場の方向Ｚが、被検体９９の頭部から脚部に向かう体軸方向に沿っている、いわゆるシリンドリカルタイプのものである。
マグネットシステム２１は、静磁場発生用マグネット部２１２と、勾配コイル部２１３と、ＲＦコイル部２１４とを有する。
【００１４】
本発明におけるＲＦ波印加手段の一実施態様がＲＦコイル部２１４とＲＦコイル駆動部２７１とを含んで構成され、検出手段の一実施態様がＲＦコイル部２１４とデータ収集部２７３とを含んで構成される。また、本発明における勾配磁場印加手段の一実施態様が勾配コイル部２１３と勾配コイル駆動部２７２とを含んで構成される。本発明における制御手段の一実施態様が、制御部２７４に相当する。
【００１５】
円筒形状の静磁場発生用マグネット部２１２の内周側に同じく円筒形状に勾配コイル部２１３が配置され、勾配コイル部２１３の内周側の空間がボア９４となる。
被検体９９は、クレードル２４３上に載置されて、ボア９４内に搬送される。被検体９９の頭部は、頭部をＭＲ撮影する場合には、クレードル２４３上に載置される円筒状の頭部撮影用ＲＦコイル部２１４内に収容される。
【００１６】
静磁場発生用マグネット部２１２は、たとえば超伝導磁石を用いて構成される。超伝導磁石の他に、永久磁石や常伝導磁石などの磁場発生用磁石を用いてもよい。
円筒状に構成されたこれらの磁場発生用磁石によって、ボア９４内において、図中Ｚ方向に沿って均一な静磁場が形成される。
【００１７】
本実施の形態におけるＲＦコイル部２１４は、ＲＦ波の送信用コイルと受信用コイルとを兼ねた形態をしている。
被検体９９の被検部位へのＲＦ信号の印加、および被検部位からのＲＦ信号を検出するためのＲＦコイル部２１４は、良好な磁気共鳴画像を入手するために、最も均一な静磁場が形成されている、ボア９４の中心部分に位置付けられるが、図１においては、図示の明確さのために、頭部およびＲＦコイル部２１４はボア９４の外部に描いている。
【００１８】
ＲＦコイル部２１４は、感度領域内のＲＦ波の分布が均一になるように設計された形状のコイルによって、プロトンのスピンの中心軸を傾けるためのＲＦ波を被検部位に印加する。このＲＦ波の印加を停止した際に被検部位から再放射される、被検部位のスピンの傾きに起因して生じる共鳴周波数を有する磁気共鳴信号が、再びＲＦコイル部２１４のコイルによって検出される。
ＲＦ波の周波数の範囲は、たとえば、２．１３ＭＨｚから８５ＭＨｚまでである。
なお、ＲＦ波の印加によりプロトンのスピンの中心軸が傾くことを励起という。
【００１９】
なお、ＲＦコイル部は、図１に示すようなＲＦコイル部２１４に限らず、被検部位によっては、勾配コイル部２１３のさらに内周側に円筒形状に配置される場合もあるし、被検部位の表面近傍にかざして使用される表面コイルが用いられる場合もある。これらの他のＲＦコイル部についても、ＲＦ波の送信用のコイルと磁気共鳴信号の受信用のコイルを同一のコイルによって兼用してもよいし、それぞれ異なる専用のコイルを用いてもよい。
【００２０】
勾配コイル部２１３は、ＲＦコイル部２１４が検出する磁気共鳴信号に３次元の位置情報を持たせるために勾配磁場コイルを３系統有する。勾配コイル部２１３は、これらの勾配磁場コイルを用いて、静磁場発生用マグネット部２１２が形成した静磁界の強度にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の勾配を付ける勾配磁場を発生させる。
これら３つの勾配磁場は、１つが被検部位のスライスを選択するスライス選択勾配磁場であり、１つが位相エンコード勾配磁場であり、もう１つが読み取り勾配磁場（周波数エンコード勾配磁場とも言う）である。
【００２１】
ＲＦコイル駆動部２７１は、ＲＦコイル部２１４にＲＦ波励起信号を与えることによりボア９４内の被検体にＲＦ波を印加させ、被検体９９の被検部位を励起させる。
【００２２】
勾配コイル駆動部２７２は、勾配コイル部２１３に勾配磁場励起信号を与えることによりボア９４内に勾配磁場を発生させる。勾配コイル駆動部２７２は、勾配コイル部２１３の３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００２３】
データ収集部２７３は、本実施の形態においては、ＲＦコイル部２１４における検出用のチャンネルに接続され、検出された磁気共鳴信号を取り込み、それを磁気共鳴画像生成のための元データとして収集する。
データ収集部２７３は、たとえば、１つの画像を生成するためのデータを全て収集した後に、収集したデータを画像処理部２７５に送信する。
【００２４】
画像処理部２７５は、データ収集部２７３から受け取った元データに対して所定の画像処理を施し、磁気共鳴画像を生成する。画像処理部２７５は、図１に示すように、好適にはＭＲＩ装置本体からは離れた場所に設置されているオペレータコンソール２８０に、生成した画像の画像信号を送信する。
【００２５】
制御部２７４は、オペレータコンソール２８０からの指令信号を受けて、ＲＦ波、勾配磁場および磁気共鳴信号が所定のパルスシーケンスに従うようにＲＦコイル駆動部２７１、勾配コイル駆動部２７２およびデータ収集部２７３を制御する。
パルスシーケンスとは、ＲＦ波、勾配磁場および磁気共鳴信号のパルス波形を経過時間に沿って示したものであり、各パルス波形がパルスシーケンスによって規定された形となるようなＲＦ波励起信号および勾配磁場励起信号が、ＲＦコイル駆動部２７１および勾配コイル駆動部２７２からＲＦコイル部２１４および勾配コイル部２１３にそれぞれ入力される。
また、オペレータは、オペレータコンソール２８０を用いて所望の画像を得るための各種指令信号を入力する。これらの指令信号が、制御部２７４を介して画像処理部２７５に送信される。
【００２６】
オペレータコンソール２８０は、図示はしないが、画像処理部２７５から送信された画像信号に基づいた磁気共鳴画像の表示やＭＲＩ装置２０の操作のための操作画面を表示する表示部と、制御部２７４にオペレータからの操作信号を入力するための操作部とを備えており、オペレータコンソール２８０を介してＭＲＩ装置２０が操作される。
【００２７】
ここで、図２を参照しながら、本実施の形態に係るＭＲＩ装置２０における磁気共鳴信号収集および磁気共鳴画像撮影のためのパルスシーケンスの一例について述べる。
図２において、横軸は経過時間ｔを表わしており、各グラフは、図２の上から順にＲＦ波印加パルスシーケンスＲＦ、スライス選択勾配磁場印加パルスシーケンスＧ＿ｓｌｉｃｅ、位相エンコード勾配磁場印加パルスシーケンスＧ＿ｐｈａｓｅ、読み取り勾配磁場印加パルスシーケンスＧ＿ｒｅａｄ、磁気共鳴信号発生シーケンスＳｉｇｎａｌをそれぞれ表わしている。
【００２８】
シーケンスＲＦは、ＲＦコイル部２１４から被検体９９に印加されるＲＦ波の波形を示している。
シーケンスＧ＿ｓｌｉｃｅは、被検部位の撮影スライス選択のために勾配コイル部２１３が被検部位に印加するスライス選択勾配磁場パルスの波形を表わしている。
シーケンスＧ＿ｐｈａｓｅは、被検体の位相方向の位置情報のエンコーディングに用いるために勾配コイル部２１３が被検部位に印加する位相エンコード勾配磁場パルスの波形を表わしている。
シーケンスＧ＿ｒｅａｄは、ＲＦコイル部２１４によりＲＦ波が印加された被検部位から磁気共鳴信号を放出させるために勾配コイル部２１３が被検部位に印加する読み取り勾配磁場パルスの波形を表わしている。
シーケンスＳｉｇｎａｌは、被検部位から放出される磁気共鳴信号５４を表わしている。
【００２９】
なお、ＲＦ波を印加して位相エンコード勾配磁場により位相エンコードするステップは、目的とする画像のピクセルサイズに応じて、位相エンコード勾配磁場の大きさを変化させながら所定回数繰返される。この作業を、図２のシーケンスＧ＿ｐｈａｓｅにおける複数の位相エンコード勾配磁場パルス５２により表現している。
また、たとえば、ＭＲＡにより血管を立体的に画像化するためには、複数のスライスを重ねたある程度厚いスラブ（ｓｌａｂ）を対象に磁気共鳴信号を取得するが、このためにはスライス方向においてもエンコーディングが必要となる。図２における複数のスライス選択勾配磁場パルス５１ｄは、このスライス方向におけるエンコーディングの作業を表わしている。
【００３０】
本実施の形態における磁気共鳴信号収集および磁気共鳴撮影のためのパルスシーケンスは、図２に示すように、大別して第１の部分パルスシーケンスＰＳ１、第２の部分パルスシーケンスＰＳ２および第３の部分パルスシーケンスＰＳ３の３つの部分パルスシーケンスからなる。
本発明における励起ステップの一実施態様が部分パルスシーケンスＰＳ１に相当し、飽和ステップの一実施態様が部分パルスシーケンスＰＳ２に相当し、収集ステップの一実施態様が部分パルスシーケンスＰＳ３に相当する。
【００３１】
部分パルスシーケンスＰＳ１により、被検部位の所定の選択領域における抑制対象プロトンを励起させる。被検部位の領域とプロトンの共鳴周波数との関係を、図３を参照して述べる。
図３において、Ｙ方向およびＺ方向は、図１におけるＹ方向およびＺ方向にそれぞれ対応している。Ｙ方向およびＺ方向のいずれにも直交する方向をＸ方向とする。画像Ｉｍは、被検部位としての頭部のＹＺ平面に平行な面内における断面画像である。たとえば、矩形状の画像Ｉｍの周縁部Ｓａｒの内部が、ＲＦコイル部２１４の感度領域を表わしているとする。
本実施の形態では、Ｚ方向をスライス方向とし、たとえば、厚さＷ１のスラブＳｂ１の領域に存在する脂肪のプロトンを抑制対象として選択的に励起させる。
また、図３におけるグラフＧｈ１〜３は、プロトンの種類とその共鳴周波数との関係を表わすスペクトルのグラフである。グラフＧｈ１〜３の横軸がそれぞれ周波数Ｆ［Ｈｚ］を表わしており、各スペクトルの縦軸方向における大きさが、各スペクトルの強度Ａｍを表わしている。
【００３２】
グラフＧｈ１〜３におけるスペクトルｗｔ１およびｆｔ１は、スラブＳｂ１に存在する水および脂肪のプロトンの共鳴周波数をそれぞれ模式的に示している。
また、グラフＧｈ１〜３におけるスペクトルｗｔ２およびｆｔ２は、参考のために示すスラブＳｂ１と同じ厚さＷ１のスラブＳｂ２に存在する水および脂肪のプロトンの共鳴周波数成分をそれぞれ模式的に示している。
マグネット部２１２によって形成される静磁場の大きさをＲＦコイル部２１４の感度領域内において完全に均一にすることは困難である。そのため、同じ種類のプロトンであっても、静磁場の大きさの磁気回転比により決まる共鳴周波数は、感度領域内の異なる領域において異なる場合がある。たとえば、グラフＧｈ１に示すように、スラブＳｂ２における水のプロトンの中心共鳴周波数ＦＲは、スラブＳｂ１における水のプロトンの中心周波数とは異なり、スラブＳｂ１の脂肪の中心周波数と一致する場合がある。
【００３３】
グラフＧｈ１に示すようにスラブＳｂ１における脂肪のプロトンのみを選択的に励起させるためには、部分パルスシーケンスＰＳ１として、たとえば、ＳＰＳＰ（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｓｐａｔｉａｌ）法のパルスシーケンスを用いる。
ＳＰＳＰ法については、たとえば前述の非特許文献２および３に記載されているため、詳細な記述は省略するが、図２のＲＦ波５０ａおよびスライス選択勾配磁場パルス５１ａに示すように所定の波形のＲＦ波およびスライス選択勾配磁場パルスを連続的に印加することにより、抑制対象プロトンを励起させる領域を選択することができる。
【００３４】
部分パルスシーケンスＰＳ１の実行後に、たとえば図２の勾配磁場パルス５１ｂ，５３ａに示すような、励起された脂肪のスピンの位相を分散させてこれ以降の新たなＲＦ波による励起に不感にさせる勾配磁場パルスを被検部位に印加する部分パルスシーケンスＰＳ２を実行する。
プロトンのスピンの位相が分散され、縦磁化が回復するまでのあいだＲＦ波による励起に不感になることを、プロトンが飽和しているという。
また、勾配磁場パルス５１ｂ，５３ａのような、プロトンを飽和させる勾配磁場をクラッシャー（ｃｒｕｓｈｅｒ）勾配磁場という。
【００３５】
クラッシャー勾配磁場の印加により、励起された脂肪のプロトンのみが飽和し、スラブＳｂ１における脂肪のスペクトルｆｔ１の大きさのみが図３のグラフＧｈ２に示すスペクトルｆｔ１Ｌのように小さくなる。
【００３６】
部分パルスシーケンスＰＳ２実行後の部分パルスシーケンスＰＳ３においては、スピンエコー（ｓｐｉｎ ｅｃｈｏ）法やグラディエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）法、エコープラナーイメージング（ｅｃｈｏ ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）法等の周知のパルスシーケンスを適宜適用することができる。
図２には、一例として、グラディエントエコー法によって被検体から磁気共鳴信号を入手する部分パルスシーケンスを挙げている。図２に示すように、スライス選択勾配磁場パルス５１ｃの印加によりスライスを選択した状態において、ＲＦ波５０ｂを被検体９９に印加する。
【００３７】
本実施の形態においては、スライス選択勾配磁場パルス５１ｃにより、脂肪のプロトンを飽和させたスラブＳｂ１を選択する。
ＲＦコイル部２１４からのＲＦ波５０ｂは、図３のグラフＧｈ３に示すように、スラブＳｂ１を含む被検部位全体に印加される。
【００３８】
ＲＦ波５０ｂを印加した後に、図２に示すようにスライス選択勾配磁場パルス５１ｄおよび位相エンコード勾配磁場パルス５２を印加してスライス方向および位相エンコード方向においてそれぞれエンコーディングを行ないながら、読み出し勾配磁場パルス５３ｂを被検部位に印加する。読み出し勾配磁場パルス５３ｂの印加により、スラブＳｂ１からのエコーとしての磁気共鳴信号５４がＲＦコイル部２１４により検出される。
【００３９】
図２に示す勾配磁場パルス５１ｅは、磁気共鳴信号５４の取得後に、余分なコヒーレンスを減衰するためのクラッシャーとしてのパルスである。
磁気共鳴信号５４を取得するために印加するＲＦ波５０ｂの中心から磁気共鳴信号５４の中心までの時間を、エコー時間ＴＥという。
また、部分パルスシーケンスＰＳ１からＰＳ３までの時間を、繰返し時間ＴＲという。１つのスラブＳｂ１の撮影には、繰返し時間ＴＲが所定回数含まれる。
【００４０】
以上のように、脂肪のプロトンを飽和させたスラブＳｂ１を対象に磁気共鳴信号５４収集の部分パルスシーケンスＰＳ３を実行することにより、図３のグラフＧｈ３に示すように、水のプロトンのスペクトルｗｔ１が脂肪のプロトンのスペクトルｆｔ１Ｌよりも相対的に大きくなり、結果的に脂肪の信号が抑制された磁気共鳴信号５４をスラブＳｂ１から得ることができる。
このとき、たとえば、スラブＳｂ１における脂肪のプロトンの共鳴周波数成分とスラブＳｂ２における水のプロトンの共鳴周波数成分が一致していたとしても、スラブＳｂ１における脂肪のプロトンを飽和させるための部分パルスシーケンスＰＳ１はスラブＳｂ２には影響を与えない。このため、グラフＧｈ３に示すようにスラブＳｂ２における水のプロトンのスペクトルｗｔ２が小さくなることはなく、たとえば、ＭＲＡにおける流入効果が減少することはない。
【００４１】
以上のように、本実施の形態においては、部分パルスシーケンスＰＳ１により被検部位における選択領域としてのスラブＳｂ１の脂肪のプロトンを選択的に励起させた後に、励起させた脂肪のプロトンを部分パルスシーケンスＰＳ２により飽和させる。これにより、選択した領域の選択したプロトン（たとえば脂肪）のみを飽和させることができる。そして、磁気共鳴信号収集のための部分パルスシーケンスＰＳ３を実行することにより、選択した領域の選択したプロトンの信号のみが抑制された磁気共鳴信号５４を収集することができる。
部分パルスシーケンスＰＳ３としては各種の周知の磁気共鳴信号収集のパルスシーケンスを適用することができるため、エコー時間ＴＥを比較的短くすることが可能である。
また、選択領域の選択したプロトンの信号のみを抑制して他の領域におけるプロトンの信号には影響を与えないため、たとえばＭＲＡにおける流入効果を低下させることがない。したがって、選択領域の画像におけるアーチファクトの発生やコントラスト低下を防止して、画質を向上させることが可能になる。
【００４２】
比較例
比較のために、ＳＰＳＰ法による磁気共鳴信号収集の手順を、図４に示すＳＰＳＰ法のパルスシーケンスＰＳ＿ＳＰＳＰの図、および図５に示す被検部位の領域とプロトンの共鳴周波数との関係を表わす図を参照しながら述べる。
図４は図２に対応しており、図５は図３に対応しているため、同じ意味を表わす部分には同じ符号を付し、詳細な記述は省略する。
【００４３】
たとえば、上記の本願における実施の形態と同様に、脂肪を抑制したＭＲＡ画像を生成することを考える。ＳＰＳＰ法においては、図４に示すようにＲＦ波５０ａおよびスライス選択勾配磁場パルス５５ａにより、図５のグラフＧｈ４に示すようにスラブＳｂ１における水のプロトンのみを選択的に励起させる。
その後、ＳＰＳＰ法においては、スライス選択勾配磁場パルス５５ｂおよび位相エンコード勾配磁場パルス５２を被検部位に印加して読み出し勾配磁場パルス５３ｂを印加する。これにより、図５のグラフＧｈ５に示すように脂肪のプロトンのスペクトルｆｔ１＿Ａよりも励起した水のプロトンのスペクトルｗｔ１が相対的に大きくなった磁気共鳴信号５４をスラブＳｂ１から収集する。
【００４４】
以上のように、ＳＰＳＰ法においては対象とするプロトンを選択領域において直接的に励起して磁気共鳴信号を収集する。図４に示すように、選択領域において励起対象プロトンを選択的に励起させるためのＲＦ波５０ａおよびスライス選択勾配磁場パルス５５ａは比較的長いため、エコー時間ＴＥが長くなる傾向にある。
図２と図４とを比較して分かるように、ＳＰＳＰ法におけるエコー時間ＴＥよりも本願の実施の形態におけるエコー時間ＴＥの方が短い。
【００４５】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲内において適宜変更可能である。
たとえば、図１に示すようなシリンドリカルタイプのマグネットシステムを有するＭＲＩ装置に限らず、撮影空間の大部分が開放されているいわゆるオープンタイプのマグネットシステムを有するＭＲＩ装置にも本発明は適用可能である。
また、上記実施の形態においては、部分パルスシーケンスＰＳ３としてはグラディエントエコー法のシーケンスを使用した場合について述べたが、本発明においてはスピンエコー法等のその他の磁気共鳴信号収集シーケンスを用いてもよい。部分パルスシーケンスＰＳ１としては、抑制対象プロトンの周波数を所定の選択領域において選択可能であればＳＰＳＰ法以外のパルスシーケンスを適用してもよい。
さらに、脂肪の信号の抑制だけでなく、必要がある場合には血管、即ち水の信号を抑制した画像を得ることもでき、抑制対象プロトンを選択することにより、任意の組織を抑制した画像を得ることもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、エコー時間の増加を抑制しつつ、被検部位の特定の領域における磁気共鳴信号の特定の周波数成分を抑制して、画像の画質を向上させることが可能な磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮影方法を提供することができる。
また、本発明によれば、この磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮影方法を用いた磁気共鳴撮影装置を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＭＲＩ装置の構成例を示す要部の概略構成図である。
【図２】図１に示すＭＲＩ装置における磁気共鳴信号収集および磁気共鳴画像撮影のためのパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態における被検部位の領域とプロトンの共鳴周波数との関係を示す図である。
【図４】比較例としてのＳＰＳＰ法におけるパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図５】ＳＰＳＰ法を用いた場合の被検部位の領域とプロトンの共鳴周波数との関係を示す図である。
【符号の説明】
２０…ＭＲＩ装置
２１…マグネットシステム
５０ａ…ＲＦ波
５１ａ〜ｅ，５５ａ，５５ｂ…スライス選択勾配磁場パルス
５２…位相エンコード勾配磁場パルス
５３ａ，５３ｂ…読み取り勾配磁場パルス
５４…磁気共鳴信号
９９…被検体
２８０…オペレータコンソール
ＰＳ１〜３…部分パルスシーケンス
ＴＥ…エコー時間
ＴＲ…繰返し時間
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の被検部位の特定領域において磁気共鳴信号の特定の周波数成分を抑制可能な磁気共鳴信号収集方法、磁気共鳴撮影方法および磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ：ＭＲＩ）は、静磁場中の被検体に勾配磁場およびＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）波を印加し、被検部位のプロトンからエコーとして放射される磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する技術である。
ＭＲＩにおいては、たとえば、脂肪のプロトンの共鳴周波数と同じ周波数帯の磁気共鳴信号を抑制して血管を鮮明に撮影するＭＲアンギオグラフィ（ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）（以下、ＭＲＡと略記。）のように、特定周波数が抑制された磁気共鳴信号を収集したい場合がある。
【０００３】
特定周波数を抑制した磁気共鳴信号を収集する手法としては、たとえば、ＣＨＥＳＳ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）法やＳＰＳＰ（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｓｐａｔｉａｌ）法が知られている。
ＣＨＥＳＳ法においては、たとえば、脂肪のプロトンの共鳴周波数と同じ周波数のＲＦ波を被検体の被検部位に印加して脂肪のプロトンのみを励起させ、その後脂肪のプロトンを飽和させる勾配磁場を印加し、脂肪のプロトンの共鳴周波数が抑制された磁気共鳴信号を収集する（たとえば、非特許文献１参照。）。
ＳＰＳＰ法においては、たとえば、被検部位の特定の領域における水のプロトンのみを選択的に励起させ、励起させた水のプロトンからの磁気共鳴信号を収集するようにする（たとえば、非特許文献２，３参照。）。
以上により、ＣＨＥＳＳ法およびＳＰＳＰ法のいずれにおいても、脂肪よりも水の磁気共鳴信号の強度が相対的に大きくなった画像を生成することができる。
【０００４】
【非特許文献１】
マグラー・ジェイピー・３世（Ｍｕｇｌｅｒ ＪＰ ３ｒｄ），ブルックマン・ジュニア（Ｂｒｏｏｋｅｍａｎ ＪＲ．），「３次元前磁化高速グラディエントエコー・イメージング（Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ−ｐｒｅｐａｒｅｄ ｒａｐｉｄ ｇｒａｄｉｅｎｔ−ｅｃｈｏ ｉｍａｇｉｎｇ）」，マグネティック・レゾナンス・イン・メディシン（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）１９９０年７月，１５（１）：ｐ１５２−１５７
【非特許文献２】
フリッツ・シック（Ｆｒｉｔｚ Ｓｃｈｉｃｋ）他，「高選択性の水・脂肪撮影のマルチスライス・シーケンスへのＢ１場不均一性に対する不感な適用（Ｈｉｇｈｌｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｗａｔｅｒ ａｎｄ Ｆａｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｓｌｉｃｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｗｉｔｈｏｕｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｔｏ Ｂ１ Ｆｉｅｌｄ Ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｉｅｓ）」，マグネティック・レゾナンス・イン・メディシン（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）１９９７年，３８：ｐ２６９−２７４
【非特許文献３】
ジェイ・フォースター（Ｊ Ｆｏｒｓｔｅｒ）他，「ＭＲアンギオグラフィにおける空間的・スペクトル的選択性プレパルスを用いたスライス選択性脂肪抑制（Ｓｌｉｃｅ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｆａｔ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｉｎ ＭＲ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ Ｕｓｉｎｇ Ｓｐａｔｉａｌ−Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｒｅｐｕｌｓｅｓ）」，ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス・イメージング（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）１９９８年，８（３）：ｐ５８３−５８９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プロトンの共鳴周波数は、静磁場の大きさとプロトンの種類に応じた磁気回転比によって決まる。このため、被検部位に対して静磁場を完全に均一にすることは困難であることから、同じ種類のプロトンでも被検体の領域により共鳴周波数が異なる可能性がある。そして、ＣＨＥＳＳ法においては、ＲＦ波は領域を特定しない被検部位の全体に印加される。したがって、たとえば、脂肪の信号を抑制するために脂肪のプロトンに合わせた周波数のＲＦ波を被検体に印加しても、結果的に、領域によりたとえば水の磁気共鳴信号を抑制する可能性が生じる。その結果、被検部位の対象とする領域への水の流入を利用するＭＲＡにおいて、流入する水の信号が小さくなり、流入効果が低減され、画像におけるコントラスト低下やアーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）の原因になるという不利益が生じる。
ＳＰＳＰ法においては流入効果の低減はないが、画像生成に用いる磁気共鳴信号を収集するまでのエコー時間が比較的長い傾向にあるという不都合が存在する。
【０００６】
本発明の目的は、エコー時間の増加を抑制しつつ、被検部位の特定の領域における磁気共鳴信号の特定の周波数成分を抑制して、画像の画質を向上させることが可能な磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮影方法を提供することにある。
また、この磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮影方法を用いた磁気共鳴撮影装置を提供することも本発明の目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気共鳴信号収集方法は、被検体の被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンを励起させる励起ステップと、励起させた前記抑制対象プロトンを飽和させる飽和ステップと、前記被検部位の前記選択領域を含む領域から、飽和した前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された磁気共鳴信号を収集する収集ステップとを有する磁気共鳴信号収集方法である。
【０００８】
本発明に係る磁気共鳴撮影方法は、被検体からの磁気共鳴信号により画像を生成する磁気共鳴撮影方法であって、被検体の被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンを励起させる励起ステップと、励起させた前記抑制対象プロトンを飽和させる飽和ステップと、前記被検部位の前記選択領域を含む領域から、飽和した前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された前記磁気共鳴信号を収集する収集ステップとを有し、前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された前記磁気共鳴信号により前記画像を生成する。
【０００９】
また、本発明に係る磁気共鳴撮影装置は、静磁場内の被検体の被検部位にＲＦ波を印加するＲＦ波印加手段と、前記被検部位に位置情報を付与する勾配磁場を印加する勾配磁場印加手段と、前記被検部位のプロトンからの磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記ＲＦ波および前記勾配磁場の印加と前記検出手段による前記磁気共鳴信号の検出を制御する制御手段とを備え、前記検出手段により検出した前記磁気共鳴信号に基づいて前記被検部位の画像を生成する磁気共鳴撮影装置であって、前記制御手段は、前記ＲＦ波印加手段と前記勾配磁場印加手段と前記検出手段とを組み合わせて、前記被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンの励起と、励起させた前記抑制対象プロトンの飽和と、飽和した前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された前記磁気共鳴信号の前記被検部位における前記選択領域を含む領域からの収集とを実行させる。
【００１０】
本発明においては、制御手段がＲＦ波印加手段と勾配磁場印加手段とを組み合わせて駆動させて、被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンを励起させて、その後、励起させた抑制対象プロトンを飽和させる。
これにより、被検部位からは、選択領域においては飽和した抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された磁気共鳴信号が放出される。
制御手段は、被検部位における選択領域を含む領域から上記の特定の周波数成分が抑制された磁気共鳴信号を収集するように検出手段を制御する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
まず、磁気共鳴撮影装置（ＭＲＩ装置）の構成例について述べる。
以下では、磁気共鳴撮影として、頭部の血管撮影を行なう場合を例に挙げて述べる。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係るＭＲＩ装置の構成例を示す要部の概略構成図である。
図１に示すＭＲＩ装置２０は、マグネットシステム２１と、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル駆動部２７１と、勾配コイル駆動部２７２と、データ収集部２７３と、制御部２７４と、画像処理部２７５とを有する。
【００１３】
図１に示すマグネットシステム２１は、静磁場の方向Ｚが、被検体９９の頭部から脚部に向かう体軸方向に沿っている、いわゆるシリンドリカルタイプのものである。
マグネットシステム２１は、静磁場発生用マグネット部２１２と、勾配コイル部２１３と、ＲＦコイル部２１４とを有する。
【００１４】
本発明におけるＲＦ波印加手段の一実施態様がＲＦコイル部２１４とＲＦコイル駆動部２７１とを含んで構成され、検出手段の一実施態様がＲＦコイル部２１４とデータ収集部２７３とを含んで構成される。また、本発明における勾配磁場印加手段の一実施態様が勾配コイル部２１３と勾配コイル駆動部２７２とを含んで構成される。本発明における制御手段の一実施態様が、制御部２７４に相当する。
【００１５】
円筒形状の静磁場発生用マグネット部２１２の内周側に同じく円筒形状に勾配コイル部２１３が配置され、勾配コイル部２１３の内周側の空間がボア９４となる。
被検体９９は、クレードル２４３上に載置されて、ボア９４内に搬送される。被検体９９の頭部は、頭部をＭＲ撮影する場合には、クレードル２４３上に載置される円筒状の頭部撮影用ＲＦコイル部２１４内に収容される。
【００１６】
静磁場発生用マグネット部２１２は、たとえば超伝導磁石を用いて構成される。超伝導磁石の他に、永久磁石や常伝導磁石などの磁場発生用磁石を用いてもよい。
円筒状に構成されたこれらの磁場発生用磁石によって、ボア９４内において、図中Ｚ方向に沿って均一な静磁場が形成される。
【００１７】
本実施の形態におけるＲＦコイル部２１４は、ＲＦ波の送信用コイルと受信用コイルとを兼ねた形態をしている。
被検体９９の被検部位へのＲＦ信号の印加、および被検部位からのＲＦ信号を検出するためのＲＦコイル部２１４は、良好な磁気共鳴画像を入手するために、最も均一な静磁場が形成されている、ボア９４の中心部分に位置付けられるが、図１においては、図示の明確さのために、頭部およびＲＦコイル部２１４はボア９４の外部に描いている。
【００１８】
ＲＦコイル部２１４は、感度領域内のＲＦ波の分布が均一になるように設計された形状のコイルによって、プロトンのスピンの中心軸を傾けるためのＲＦ波を被検部位に印加する。このＲＦ波の印加を停止した際に被検部位から再放射される、被検部位のスピンの傾きに起因して生じる共鳴周波数を有する磁気共鳴信号が、再びＲＦコイル部２１４のコイルによって検出される。
ＲＦ波の周波数の範囲は、たとえば、２．１３ＭＨｚから８５ＭＨｚまでである。
なお、ＲＦ波の印加によりプロトンのスピンの中心軸が傾くことを励起という。
【００１９】
なお、ＲＦコイル部は、図１に示すようなＲＦコイル部２１４に限らず、被検部位によっては、勾配コイル部２１３のさらに内周側に円筒形状に配置される場合もあるし、被検部位の表面近傍にかざして使用される表面コイルが用いられる場合もある。これらの他のＲＦコイル部についても、ＲＦ波の送信用のコイルと磁気共鳴信号の受信用のコイルを同一のコイルによって兼用してもよいし、それぞれ異なる専用のコイルを用いてもよい。
【００２０】
勾配コイル部２１３は、ＲＦコイル部２１４が検出する磁気共鳴信号に３次元の位置情報を持たせるために勾配磁場コイルを３系統有する。勾配コイル部２１３は、これらの勾配磁場コイルを用いて、静磁場発生用マグネット部２１２が形成した静磁界の強度にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の勾配を付ける勾配磁場を発生させる。
これら３つの勾配磁場は、１つが被検部位のスライスを選択するスライス選択勾配磁場であり、１つが位相エンコード勾配磁場であり、もう１つが読み取り勾配磁場（周波数エンコード勾配磁場とも言う）である。
【００２１】
ＲＦコイル駆動部２７１は、ＲＦコイル部２１４にＲＦ波励起信号を与えることによりボア９４内の被検体にＲＦ波を印加させ、被検体９９の被検部位を励起させる。
【００２２】
勾配コイル駆動部２７２は、勾配コイル部２１３に勾配磁場励起信号を与えることによりボア９４内に勾配磁場を発生させる。勾配コイル駆動部２７２は、勾配コイル部２１３の３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００２３】
データ収集部２７３は、本実施の形態においては、ＲＦコイル部２１４における検出用のチャンネルに接続され、検出された磁気共鳴信号を取り込み、それを磁気共鳴画像生成のための元データとして収集する。
データ収集部２７３は、たとえば、１つの画像を生成するためのデータを全て収集した後に、収集したデータを画像処理部２７５に送信する。
【００２４】
画像処理部２７５は、データ収集部２７３から受け取った元データに対して所定の画像処理を施し、磁気共鳴画像を生成する。画像処理部２７５は、図１に示すように、好適にはＭＲＩ装置本体からは離れた場所に設置されているオペレータコンソール２８０に、生成した画像の画像信号を送信する。
【００２５】
制御部２７４は、オペレータコンソール２８０からの指令信号を受けて、ＲＦ波、勾配磁場および磁気共鳴信号が所定のパルスシーケンスに従うようにＲＦコイル駆動部２７１、勾配コイル駆動部２７２およびデータ収集部２７３を制御する。
パルスシーケンスとは、ＲＦ波、勾配磁場および磁気共鳴信号のパルス波形を経過時間に沿って示したものであり、各パルス波形がパルスシーケンスによって規定された形となるようなＲＦ波励起信号および勾配磁場励起信号が、ＲＦコイル駆動部２７１および勾配コイル駆動部２７２からＲＦコイル部２１４および勾配コイル部２１３にそれぞれ入力される。
また、オペレータは、オペレータコンソール２８０を用いて所望の画像を得るための各種指令信号を入力する。これらの指令信号が、制御部２７４を介して画像処理部２７５に送信される。
【００２６】
オペレータコンソール２８０は、図示はしないが、画像処理部２７５から送信された画像信号に基づいた磁気共鳴画像の表示やＭＲＩ装置２０の操作のための操作画面を表示する表示部と、制御部２７４にオペレータからの操作信号を入力するための操作部とを備えており、オペレータコンソール２８０を介してＭＲＩ装置２０が操作される。
【００２７】
ここで、図２を参照しながら、本実施の形態に係るＭＲＩ装置２０における磁気共鳴信号収集および磁気共鳴画像撮影のためのパルスシーケンスの一例について述べる。
図２において、横軸は経過時間ｔを表わしており、各グラフは、図２の上から順にＲＦ波印加パルスシーケンスＲＦ、スライス選択勾配磁場印加パルスシーケンスＧ＿ｓｌｉｃｅ、位相エンコード勾配磁場印加パルスシーケンスＧ＿ｐｈａｓｅ、読み取り勾配磁場印加パルスシーケンスＧ＿ｒｅａｄ、磁気共鳴信号発生シーケンスＳｉｇｎａｌをそれぞれ表わしている。
【００２８】
シーケンスＲＦは、ＲＦコイル部２１４から被検体９９に印加されるＲＦ波の波形を示している。
シーケンスＧ＿ｓｌｉｃｅは、被検部位の撮影スライス選択のために勾配コイル部２１３が被検部位に印加するスライス選択勾配磁場パルスの波形を表わしている。
シーケンスＧ＿ｐｈａｓｅは、被検体の位相方向の位置情報のエンコーディングに用いるために勾配コイル部２１３が被検部位に印加する位相エンコード勾配磁場パルスの波形を表わしている。
シーケンスＧ＿ｒｅａｄは、ＲＦコイル部２１４によりＲＦ波が印加された被検部位から磁気共鳴信号を放出させるために勾配コイル部２１３が被検部位に印加する読み取り勾配磁場パルスの波形を表わしている。
シーケンスＳｉｇｎａｌは、被検部位から放出される磁気共鳴信号５４を表わしている。
【００２９】
なお、ＲＦ波を印加して位相エンコード勾配磁場により位相エンコードするステップは、目的とする画像のピクセルサイズに応じて、位相エンコード勾配磁場の大きさを変化させながら所定回数繰返される。この作業を、図２のシーケンスＧ＿ｐｈａｓｅにおける複数の位相エンコード勾配磁場パルス５２により表現している。
また、たとえば、ＭＲＡにより血管を立体的に画像化するためには、複数のスライスを重ねたある程度厚いスラブ（ｓｌａｂ）を対象に磁気共鳴信号を取得するが、このためにはスライス方向においてもエンコーディングが必要となる。図２における複数のスライス選択勾配磁場パルス５１ｄは、このスライス方向におけるエンコーディングの作業を表わしている。
【００３０】
本実施の形態における磁気共鳴信号収集および磁気共鳴撮影のためのパルスシーケンスは、図２に示すように、大別して第１の部分パルスシーケンスＰＳ１、第２の部分パルスシーケンスＰＳ２および第３の部分パルスシーケンスＰＳ３の３つの部分パルスシーケンスからなる。
本発明における励起ステップの一実施態様が部分パルスシーケンスＰＳ１に相当し、飽和ステップの一実施態様が部分パルスシーケンスＰＳ２に相当し、収集ステップの一実施態様が部分パルスシーケンスＰＳ３に相当する。
【００３１】
部分パルスシーケンスＰＳ１により、被検部位の所定の選択領域における抑制対象プロトンを励起させる。被検部位の領域とプロトンの共鳴周波数との関係を、図３を参照して述べる。
図３において、Ｙ方向およびＺ方向は、図１におけるＹ方向およびＺ方向にそれぞれ対応している。Ｙ方向およびＺ方向のいずれにも直交する方向をＸ方向とする。画像Ｉｍは、被検部位としての頭部のＹＺ平面に平行な面内における断面画像である。たとえば、矩形状の画像Ｉｍの周縁部Ｓａｒの内部が、ＲＦコイル部２１４の感度領域を表わしているとする。
本実施の形態では、Ｚ方向をスライス方向とし、たとえば、厚さＷ１のスラブＳｂ１の領域に存在する脂肪のプロトンを抑制対象として選択的に励起させる。
また、図３におけるグラフＧｈ１〜３は、プロトンの種類とその共鳴周波数との関係を表わすスペクトルのグラフである。グラフＧｈ１〜３の横軸がそれぞれ周波数Ｆ［Ｈｚ］を表わしており、各スペクトルの縦軸方向における大きさが、各スペクトルの強度Ａｍを表わしている。
【００３２】
グラフＧｈ１〜３におけるスペクトルｗｔ１およびｆｔ１は、スラブＳｂ１に存在する水および脂肪のプロトンの共鳴周波数をそれぞれ模式的に示している。
また、グラフＧｈ１〜３におけるスペクトルｗｔ２およびｆｔ２は、参考のために示すスラブＳｂ１と同じ厚さＷ１のスラブＳｂ２に存在する水および脂肪のプロトンの共鳴周波数成分をそれぞれ模式的に示している。
マグネット部２１２によって形成される静磁場の大きさをＲＦコイル部２１４の感度領域内において完全に均一にすることは困難である。そのため、同じ種類のプロトンであっても、静磁場の大きさの磁気回転比により決まる共鳴周波数は、感度領域内の異なる領域において異なる場合がある。たとえば、グラフＧｈ１に示すように、スラブＳｂ２における水のプロトンの中心共鳴周波数ＦＲは、スラブＳｂ１における水のプロトンの中心周波数とは異なり、スラブＳｂ１の脂肪の中心周波数と一致する場合がある。
【００３３】
グラフＧｈ１に示すようにスラブＳｂ１における脂肪のプロトンのみを選択的に励起させるためには、部分パルスシーケンスＰＳ１として、たとえば、ＳＰＳＰ（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｓｐａｔｉａｌ）法のパルスシーケンスを用いる。
ＳＰＳＰ法については、たとえば前述の非特許文献２および３に記載されているため、詳細な記述は省略するが、図２のＲＦ波５０ａおよびスライス選択勾配磁場パルス５１ａに示すように所定の波形のＲＦ波およびスライス選択勾配磁場パルスを連続的に印加することにより、抑制対象プロトンを励起させる領域を選択することができる。
【００３４】
部分パルスシーケンスＰＳ１の実行後に、たとえば図２の勾配磁場パルス５１ｂ，５３ａに示すような、励起された脂肪のスピンの位相を分散させてこれ以降の新たなＲＦ波による励起に不感にさせる勾配磁場パルスを被検部位に印加する部分パルスシーケンスＰＳ２を実行する。
プロトンのスピンの位相が分散され、縦磁化が回復するまでのあいだＲＦ波による励起に不感になることを、プロトンが飽和しているという。
また、勾配磁場パルス５１ｂ，５３ａのような、プロトンを飽和させる勾配磁場をクラッシャー（ｃｒｕｓｈｅｒ）勾配磁場という。
【００３５】
クラッシャー勾配磁場の印加により、励起された脂肪のプロトンのみが飽和し、スラブＳｂ１における脂肪のスペクトルｆｔ１の大きさのみが図３のグラフＧｈ２に示すスペクトルｆｔ１Ｌのように小さくなる。
【００３６】
部分パルスシーケンスＰＳ２実行後の部分パルスシーケンスＰＳ３においては、スピンエコー（ｓｐｉｎ ｅｃｈｏ）法やグラディエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）法、エコープラナーイメージング（ｅｃｈｏ ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）法等の周知のパルスシーケンスを適宜適用することができる。
図２には、一例として、グラディエントエコー法によって被検体から磁気共鳴信号を入手する部分パルスシーケンスを挙げている。図２に示すように、スライス選択勾配磁場パルス５１ｃの印加によりスライスを選択した状態において、ＲＦ波５０ｂを被検体９９に印加する。
【００３７】
本実施の形態においては、スライス選択勾配磁場パルス５１ｃにより、脂肪のプロトンを飽和させたスラブＳｂ１を選択する。
ＲＦコイル部２１４からのＲＦ波５０ｂは、図３のグラフＧｈ３に示すように、スラブＳｂ１を含む被検部位全体に印加される。
【００３８】
ＲＦ波５０ｂを印加した後に、図２に示すようにスライス選択勾配磁場パルス５１ｄおよび位相エンコード勾配磁場パルス５２を印加してスライス方向および位相エンコード方向においてそれぞれエンコーディングを行ないながら、読み出し勾配磁場パルス５３ｂを被検部位に印加する。読み出し勾配磁場パルス５３ｂの印加により、スラブＳｂ１からのエコーとしての磁気共鳴信号５４がＲＦコイル部２１４により検出される。
【００３９】
図２に示す勾配磁場パルス５１ｅは、磁気共鳴信号５４の取得後に、余分なコヒーレンスを減衰するためのクラッシャーとしてのパルスである。
磁気共鳴信号５４を取得するために印加するＲＦ波５０ｂの中心から磁気共鳴信号５４の中心までの時間を、エコー時間ＴＥという。
また、部分パルスシーケンスＰＳ１からＰＳ３までの時間を、繰返し時間ＴＲという。１つのスラブＳｂ１の撮影には、繰返し時間ＴＲが所定回数含まれる。
【００４０】
以上のように、脂肪のプロトンを飽和させたスラブＳｂ１を対象に磁気共鳴信号５４収集の部分パルスシーケンスＰＳ３を実行することにより、図３のグラフＧｈ３に示すように、水のプロトンのスペクトルｗｔ１が脂肪のプロトンのスペクトルｆｔ１Ｌよりも相対的に大きくなり、結果的に脂肪の信号が抑制された磁気共鳴信号５４をスラブＳｂ１から得ることができる。
このとき、たとえば、スラブＳｂ１における脂肪のプロトンの共鳴周波数成分とスラブＳｂ２における水のプロトンの共鳴周波数成分が一致していたとしても、スラブＳｂ１における脂肪のプロトンを飽和させるための部分パルスシーケンスＰＳ１はスラブＳｂ２には影響を与えない。このため、グラフＧｈ３に示すようにスラブＳｂ２における水のプロトンのスペクトルｗｔ２が小さくなることはなく、たとえば、ＭＲＡにおける流入効果が減少することはない。
【００４１】
以上のように、本実施の形態においては、部分パルスシーケンスＰＳ１により被検部位における選択領域としてのスラブＳｂ１の脂肪のプロトンを選択的に励起させた後に、励起させた脂肪のプロトンを部分パルスシーケンスＰＳ２により飽和させる。これにより、選択した領域の選択したプロトン（たとえば脂肪）のみを飽和させることができる。そして、磁気共鳴信号収集のための部分パルスシーケンスＰＳ３を実行することにより、選択した領域の選択したプロトンの信号のみが抑制された磁気共鳴信号５４を収集することができる。
部分パルスシーケンスＰＳ３としては各種の周知の磁気共鳴信号収集のパルスシーケンスを適用することができるため、エコー時間ＴＥを比較的短くすることが可能である。
また、選択領域の選択したプロトンの信号のみを抑制して他の領域におけるプロトンの信号には影響を与えないため、たとえばＭＲＡにおける流入効果を低下させることがない。したがって、選択領域の画像におけるアーチファクトの発生やコントラスト低下を防止して、画質を向上させることが可能になる。
【００４２】
比較例
比較のために、ＳＰＳＰ法による磁気共鳴信号収集の手順を、図４に示すＳＰＳＰ法のパルスシーケンスＰＳ＿ＳＰＳＰの図、および図５に示す被検部位の領域とプロトンの共鳴周波数との関係を表わす図を参照しながら述べる。
図４は図２に対応しており、図５は図３に対応しているため、同じ意味を表わす部分には同じ符号を付し、詳細な記述は省略する。
【００４３】
たとえば、上記の本願における実施の形態と同様に、脂肪を抑制したＭＲＡ画像を生成することを考える。ＳＰＳＰ法においては、図４に示すようにＲＦ波５０ａおよびスライス選択勾配磁場パルス５５ａにより、図５のグラフＧｈ４に示すようにスラブＳｂ１における水のプロトンのみを選択的に励起させる。
その後、ＳＰＳＰ法においては、スライス選択勾配磁場パルス５５ｂおよび位相エンコード勾配磁場パルス５２を被検部位に印加して読み出し勾配磁場パルス５３ｂを印加する。これにより、図５のグラフＧｈ５に示すように脂肪のプロトンのスペクトルｆｔ１＿Ａよりも励起した水のプロトンのスペクトルｗｔ１が相対的に大きくなった磁気共鳴信号５４をスラブＳｂ１から収集する。
【００４４】
以上のように、ＳＰＳＰ法においては対象とするプロトンを選択領域において直接的に励起して磁気共鳴信号を収集する。図４に示すように、選択領域において励起対象プロトンを選択的に励起させるためのＲＦ波５０ａおよびスライス選択勾配磁場パルス５５ａは比較的長いため、エコー時間ＴＥが長くなる傾向にある。
図２と図４とを比較して分かるように、ＳＰＳＰ法におけるエコー時間ＴＥよりも本願の実施の形態におけるエコー時間ＴＥの方が短い。
【００４５】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲内において適宜変更可能である。
たとえば、図１に示すようなシリンドリカルタイプのマグネットシステムを有するＭＲＩ装置に限らず、撮影空間の大部分が開放されているいわゆるオープンタイプのマグネットシステムを有するＭＲＩ装置にも本発明は適用可能である。
また、上記実施の形態においては、部分パルスシーケンスＰＳ３としてはグラディエントエコー法のシーケンスを使用した場合について述べたが、本発明においてはスピンエコー法等のその他の磁気共鳴信号収集シーケンスを用いてもよい。部分パルスシーケンスＰＳ１としては、抑制対象プロトンの周波数を所定の選択領域において選択可能であればＳＰＳＰ法以外のパルスシーケンスを適用してもよい。
さらに、脂肪の信号の抑制だけでなく、必要がある場合には血管、即ち水の信号を抑制した画像を得ることもでき、抑制対象プロトンを選択することにより、任意の組織を抑制した画像を得ることもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、エコー時間の増加を抑制しつつ、被検部位の特定の領域における磁気共鳴信号の特定の周波数成分を抑制して、画像の画質を向上させることが可能な磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮影方法を提供することができる。
また、本発明によれば、この磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮影方法を用いた磁気共鳴撮影装置を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＭＲＩ装置の構成例を示す要部の概略構成図である。
【図２】図１に示すＭＲＩ装置における磁気共鳴信号収集および磁気共鳴画像撮影のためのパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態における被検部位の領域とプロトンの共鳴周波数との関係を示す図である。
【図４】比較例としてのＳＰＳＰ法におけるパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図５】ＳＰＳＰ法を用いた場合の被検部位の領域とプロトンの共鳴周波数との関係を示す図である。
【符号の説明】
２０…ＭＲＩ装置
２１…マグネットシステム
５０ａ…ＲＦ波
５１ａ〜ｅ，５５ａ，５５ｂ…スライス選択勾配磁場パルス
５２…位相エンコード勾配磁場パルス
５３ａ，５３ｂ…読み取り勾配磁場パルス
５４…磁気共鳴信号
９９…被検体
２８０…オペレータコンソール
ＰＳ１〜３…部分パルスシーケンス
ＴＥ…エコー時間
ＴＲ…繰返し時間
Claims (9)
- 被検体の被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンを励起させる励起ステップと、
励起させた前記抑制対象プロトンを飽和させる飽和ステップと、
前記被検部位の前記選択領域を含む領域から、飽和した前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された磁気共鳴信号を収集する収集ステップと
を有する磁気共鳴信号収集方法。 - 前記励起ステップにおいては、Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｓｐａｔｉａｌ法に基づいて前記選択領域において前記抑制対象プロトンを励起させる
請求項１に記載の磁気共鳴信号収集方法。 - 前記収集ステップにおいては、前記選択領域へのプロトンの流入を用いたアンギオグラフィの手法に基づいて前記磁気共鳴信号を収集する
請求項１または２に記載の磁気共鳴信号収集方法。 - 被検体からの磁気共鳴信号により画像を生成する磁気共鳴撮影方法であって、
被検体の被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンを励起させる励起ステップと、
励起させた前記抑制対象プロトンを飽和させる飽和ステップと、
前記被検部位の前記選択領域を含む領域から、飽和した前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された前記磁気共鳴信号を収集する収集ステップと
を有し、
前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された前記磁気共鳴信号により前記画像を生成する
磁気共鳴撮影方法。 - 前記励起ステップにおいては、Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｓｐａｔｉａｌ法に基づいて前記選択領域において前記抑制対象プロトンを励起させる
請求項４に記載の磁気共鳴撮影方法。 - 前記収集ステップにおいては、前記選択領域へのプロトンの流入を用いたアンギオグラフィの手法に基づいて前記磁気共鳴信号を収集する
請求項４または５に記載の磁気共鳴撮影方法。 - 静磁場内の被検体の被検部位にＲＦ波を印加するＲＦ波印加手段と、前記被検部位に位置情報を付与する勾配磁場を印加する勾配磁場印加手段と、前記被検部位のプロトンからの磁気共鳴信号を検出する検出手段と、前記ＲＦ波および前記勾配磁場の印加と前記検出手段による前記磁気共鳴信号の検出を制御する制御手段とを備え、前記検出手段により検出した前記磁気共鳴信号に基づいて前記被検部位の画像を生成する磁気共鳴撮影装置であって、
前記制御手段は、前記ＲＦ波印加手段と前記勾配磁場印加手段と前記検出手段とを組み合わせて、
前記被検部位における所定の選択領域の抑制対象プロトンの励起と、
励起させた前記抑制対象プロトンの飽和と、
飽和した前記抑制対象プロトンの共鳴周波数の周波数成分が抑制された前記磁気共鳴信号の前記被検部位における前記選択領域を含む領域からの収集と
を実行させる
磁気共鳴撮影装置。 - 前記制御手段は、Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｓｐａｔｉａｌ法に基づいて前記選択領域において前記抑制対象プロトンを励起させる
請求項７に記載の磁気共鳴撮影装置。 - 前記制御手段は、前記選択領域へのプロトンの流入を用いたアンギオグラフィの手法に基づいて前記磁気共鳴信号を収集させる
請求項７または８に記載の磁気共鳴撮影装置。
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