JP2006262928A - Magnetic resonance imaging system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an MRI system which can improve the picture quality by reducing an artifact and so forth on an image resulting from an irregular magnetic field by an eddy current and a remaining magnetic field which occur accompanying the application of a gradient magnetic field in the diffusing emphasis imaging method. <P>SOLUTION: This system comprises a means which generates a static magnetic field, a means which generates a high-frequency magnetic field pulse in the static magnetic field space, a means which generates the gradient magnetic field in the static magnetic field space, and a measurement control means. In this case, the measurement control means is used to acquire an image in which the diffusing motion of desired molecules included in a desired region is reflected by applying the high-frequency magnetic field pulse and the gradient magnetic field from a specified pulse sequence including an MPG pulse. The measurement control means applies a pre-pulse gradient magnetic field prior to the first high-frequency magnetic pulse in the pulse sequence. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、核磁気共鳴(以下、「NMR」と略記する)現象を利用して被検者の所望部位の断層像を取得する磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」と略記する)装置に関し、特に、拡散強調画像の取得に際して、傾斜磁場印加に起因するアーチファクトを低減することに関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging (hereinafter abbreviated as `` MRI '') apparatus for acquiring a tomographic image of a desired site of a subject using a nuclear magnetic resonance (hereinafter abbreviated as `` NMR '') phenomenon, In particular, the present invention relates to reducing artifacts resulting from application of a gradient magnetic field when acquiring a diffusion weighted image.

MRI装置は、被検者を横切る所望の平面内の水分子にNMR現象を起こさせ、それによって発生するNMR信号からその平面内における断層像を得る医用画像診断装置である。一般的には、被検者の断層像を得ようとする平面を特定するスライス傾斜磁場を印加すると同時にその平面内の磁化を励起する高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」と略記する)を印加する。そして励起こされた磁化の位相を収束させることによってNMR信号(エコー信号)を得る。また、エコー信号に位置情報を付与するため、励起からエコー信号を得るまでの間に、断層面内で互いに垂直する方向に位相エンコード傾斜磁場と信号読み出し傾斜磁場を印加する。   An MRI apparatus is a medical diagnostic imaging apparatus that causes an NMR phenomenon to occur in water molecules in a desired plane that crosses a subject, and obtains a tomographic image in the plane from an NMR signal generated thereby. In general, a high-frequency magnetic field pulse (hereinafter abbreviated as “RF pulse”) that excites magnetization in the plane at the same time as applying a slice gradient magnetic field that specifies the plane from which a tomographic image of the subject is to be obtained. Apply. An NMR signal (echo signal) is obtained by converging the phase of the excited magnetization. Further, in order to give position information to the echo signal, a phase encoding gradient magnetic field and a signal readout gradient magnetic field are applied in a direction perpendicular to each other in the tomographic plane between the excitation and the acquisition of the echo signal.

エコー信号を発生させるためのRFパルスと各傾斜磁場は、あらかじめ設定されたパルスシーケンスに基づいて印加されるようになっている。このパルスシーケンスは、目的に応じて種々のものが知られている。その中で、水分子の拡散運動の度合い等を画像化する拡散強調画像撮像法(以下、「DWI法」と略記する)が知られている。   An RF pulse for generating an echo signal and each gradient magnetic field are applied based on a preset pulse sequence. Various pulse sequences are known depending on the purpose. Among them, a diffusion-weighted imaging method (hereinafter abbreviated as “DWI method”) that images the degree of diffusion of water molecules and the like is known.

このDWI法の一般的なパルスシーケンスは、スピンエコー法パルスシーケンスを基本にして、その中で90°RFパルス後と、180°反転RFパルス印加後とにMPG(Motion Probing Gradient)パルスを印加して構成される。このようにして取得される各エコー信号に異なる位相エンコード量を与えて一枚の拡散強調画像を再構成するためのデータを取得する。また、画像データ取得用の本計測部は、SE系EPIパルスシーケンス(SE-EPI)や高速スピンエコーパルスシーケンス(FSE)が用いられるのが一般的である。   The general pulse sequence of this DWI method is based on the spin echo pulse sequence, in which an MPG (Motion Probing Gradient) pulse is applied after 90 ° RF pulse and 180 ° inverted RF pulse. Configured. Data for reconstructing one diffusion weighted image is acquired by giving different phase encoding amounts to the echo signals acquired in this way. The main measurement unit for acquiring image data generally uses an SE-based EPI pulse sequence (SE-EPI) or a fast spin echo pulse sequence (FSE).

しかし、上記DWI法では、極めて遅い流速を持つ水分子の磁化に位相回転を印加する必要があるために、大強度のMPGパルスを印加する必要がある。そのため、MPGパルスや他の傾斜磁場の印加に起因する渦電流や残留磁化による不整磁場によって、傾斜磁場の印加形状及び印加量がパルスシーケンスによって規定される値からずれてしまうことがある。このような傾斜磁場の不完全性が発生すると、励起された磁化に正確な位相回転を印加できなくなる。その結果、拡散強調画像上にアーチファクトが発生してしまうことが知られている。   However, in the DWI method, it is necessary to apply a phase rotation to the magnetization of water molecules having an extremely slow flow velocity, and thus it is necessary to apply a high-intensity MPG pulse. Therefore, an eddy current resulting from application of an MPG pulse or other gradient magnetic field, or an irregular magnetic field due to residual magnetization, may cause the gradient magnetic field application shape and application amount to deviate from the values defined by the pulse sequence. When such imperfections in the gradient magnetic field occur, it becomes impossible to apply an accurate phase rotation to the excited magnetization. As a result, it is known that artifacts occur on the diffusion weighted image.

DWI法においては、上記アーチファクトを抑制することが課題であり、特にMPGパルスの印加に起因する渦電流及び残留磁化を低減することが重要な課題である。(特許文献1)には、渦電流を補正する手段が開示されている。即ち、傾斜磁場の印加強度、印加時間、印加タイミングなどに応じて、傾斜磁場のオフセット磁場およびシムコイルへ供給する電流を調整する手段を有して、傾斜磁場印加に伴う渦電流による不整磁場を補正している。   In the DWI method, it is a problem to suppress the above-mentioned artifact, and in particular, it is an important problem to reduce eddy current and residual magnetization caused by application of the MPG pulse. (Patent Document 1) discloses means for correcting eddy currents. That is, it has means to adjust the offset magnetic field of the gradient magnetic field and the current supplied to the shim coil according to the gradient magnetic field application intensity, application time, application timing, etc., and corrects the irregular magnetic field due to the eddy current accompanying gradient magnetic field application is doing.

また、(特許文献2)には、残留磁化の影響を補正する方法が開示されている。即ち、MPGパルス直後に残留磁化リセットパルスを印加して、MPGパルス印加に伴う残留磁化を打ち消している。
特開平10−248822号公報 特開2002−159462号公報
Further, (Patent Document 2) discloses a method for correcting the influence of residual magnetization. That is, a residual magnetization reset pulse is applied immediately after the MPG pulse to cancel the residual magnetization accompanying the MPG pulse application.
JP-A-10-248822 JP 2002-159462 A

(特許文献3)に記載されているように、印加される傾斜磁場の強度に非線形に依存して渦電流が発生することが知られている。また、渦電流の発生は場所依存性も持つことが知られている。このように複雑な挙動を示す渦電流を上記(特許文献1)に開示された手段で補正するためには、渦電流の発生パターンを印加される傾斜磁場に対応づけて事前に詳細に計測しておく必要があり、そのための負担が大きいと考えられる。また、複雑な場所依存性を持つ渦電流をシムコイル等で補正するためには高次のシムコイルを用意する必要がある。しかし、技術的経済的観点から現実的な妥協を強いられ、その結果、渦電流の高次成分が残ってしまう場合も有り得る。
特願2004−030577号公報
As described in (Patent Document 3), it is known that an eddy current is generated in a nonlinear manner depending on the strength of an applied gradient magnetic field. In addition, it is known that the generation of eddy current is also location dependent. In order to correct eddy currents that exhibit such complex behavior with the means disclosed in the above (Patent Document 1), the eddy current generation pattern is measured in advance in advance in association with the applied gradient magnetic field. It is necessary to keep in mind, and the burden for that is thought to be large. In addition, in order to correct eddy currents having complicated location dependence with a shim coil or the like, it is necessary to prepare a higher-order shim coil. However, there is a case where a realistic compromise is imposed from the technical and economic viewpoint, and as a result, a higher-order component of the eddy current remains.
Japanese Patent Application No. 2004-030577

また、上記(特許文献2)に開示された方法は、MPGパルス印加によって発生する残留磁化を打ち消すことを想定しているが、MPGパルス印加前にも残留磁化が残っている場合が一般的である。つまり、通常、パルスシーケンスは繰り返し時間(TR)で複数回繰り返され、また、マルチスライス計測であれば、TR時間内に各スライスからのエコー信号を計測するパルスシーケンスが繰り返されるので、MPGパルス印加前にも残留磁化が存在し、且つ、その残留磁化はスライス毎に異なる可能性も有る。従って、上記(特許文献2)に開示された方法だけでは、90°RFパルスから最初のMPGパルス印加前に残る残留磁化は打ち消されず、この残留磁化による傾斜磁場に基づく位相回転がエコー信号に反映されてしまう可能性がある。(特許文献2)には、この課題に対する解決策は開示されていない。   In addition, the method disclosed in the above (Patent Document 2) is supposed to cancel the residual magnetization generated by the application of the MPG pulse, but in general, the residual magnetization remains even before the MPG pulse is applied. is there. In other words, the pulse sequence is usually repeated multiple times at the repetition time (TR), and if it is multi-slice measurement, the pulse sequence for measuring the echo signal from each slice is repeated within the TR time, so MPG pulse application There is also a residual magnetization before, and the residual magnetization may be different for each slice. Therefore, only the method disclosed in the above (Patent Document 2) does not cancel the residual magnetization remaining before applying the first MPG pulse from the 90 ° RF pulse, and the phase rotation based on the gradient magnetic field due to this residual magnetization is reflected in the echo signal. There is a possibility of being. (Patent Document 2) does not disclose a solution to this problem.

そこで、本発明の目的は、拡散強調撮像法において、傾斜磁場の印加に伴って発生する渦電流と残留磁場による不整磁場に基づく画像上のアーチファクト等を低減して画質を向上させることが可能なMRI装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to improve image quality by reducing artifacts and the like on an image based on an eddy current generated by applying a gradient magnetic field and an irregular magnetic field due to a residual magnetic field in a diffusion weighted imaging method. To provide an MRI device.

上記目的を達成するために、本発明のMRI装置は以下の様に構成される。即ち、
静磁場を発生する手段と、前記静磁場空間に高周波磁場パルスを発生する手段と、前記静磁場空間に傾斜磁場を発生する手段と、前記静磁場中に配置された被検者の所望の領域に、MPGパルスを含む所定のパルスシーケンスに基づいて前記高周波磁場パルスと前記傾斜磁場を印加して、前記所望の領域内に含まれる所望の分子の拡散運動が反映された画像を取得するための計測制御手段とを備え、前記計測制御手段は、前記パルスシーケンスにおける最初の前記高周波磁場パルスの前に、プリパルス傾斜磁場を印加する。
In order to achieve the above object, the MRI apparatus of the present invention is configured as follows. That is,
Means for generating a static magnetic field, means for generating a high-frequency magnetic field pulse in the static magnetic field space, means for generating a gradient magnetic field in the static magnetic field space, and a desired region of the subject disposed in the static magnetic field And applying the high-frequency magnetic field pulse and the gradient magnetic field based on a predetermined pulse sequence including an MPG pulse to obtain an image reflecting the diffusion movement of a desired molecule contained in the desired region. Measurement control means, and the measurement control means applies a pre-pulse gradient magnetic field before the first high-frequency magnetic field pulse in the pulse sequence.

本発明のMRI装置の好ましい他の実施形態は、前記プリパルス傾斜磁場を少なくとも前記MPGパルスと同一方向に印加する。又は/さらに、前記MPGパルスと略同一の印加強度と略同一の印加時間を有する前記プリパルス傾斜磁場を印加する。
また、本発明のMRI装置の好ましい他の実施形態は、間に前記高周波磁場パルスの印加を挟んで前記MPGパルスを複数回印加し、前記プリパルス傾斜磁場と前記複数のMPGパルスを等時間間隔で印加する。
In another preferred embodiment of the MRI apparatus of the present invention, the prepulse gradient magnetic field is applied at least in the same direction as the MPG pulse. Alternatively / further, the prepulse gradient magnetic field having substantially the same application intensity and application time as the MPG pulse is applied.
In another preferred embodiment of the MRI apparatus of the present invention, the MPG pulse is applied a plurality of times with the application of the high-frequency magnetic field pulse therebetween, and the prepulse gradient magnetic field and the plurality of MPG pulses are equidistantly spaced. Apply.

本発明のMRI装置によれば、プリパルス傾斜磁場をパルスシーケンスの最初に追加することにより、MPGパルスの印加に伴って発生する渦電流や残留磁化による不整磁場に基づく傾斜磁場誤差成分を、常に一定に(つまり定常化)することができる。そのため、この傾斜磁場誤差成分に基づいてエコー信号に印加される位相誤差も常に一定に、好ましくはゼロにすることが可能になる。その結果、不整磁場の変動に基づく画像アートファクトを低減して、画質を向上させることが可能になる。   According to the MRI apparatus of the present invention, by adding a pre-pulse gradient magnetic field to the beginning of the pulse sequence, the gradient magnetic field error component based on the eddy current generated by the application of the MPG pulse and the irregular magnetic field due to residual magnetization is always constant. (That is, steady state). For this reason, the phase error applied to the echo signal based on this gradient magnetic field error component can always be kept constant, preferably zero. As a result, it is possible to reduce image artifacts based on fluctuations in the irregular magnetic field and improve image quality.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments of the invention, and the repetitive description thereof is omitted.

最初に、本発明のMRI装置の全体概要を図1に示すブロック図に基づいて説明する。このMRI装置は、NMR現象を利用して被検者の断層像を得るもので、図1に示すように、静磁場発生磁石2と、磁場勾配発生系3と、送信系5と、受信系6と、信号処理系7と、シーケンサ4と、中央処理装置(CPU)8とを備えて成る。   First, an overall outline of the MRI apparatus of the present invention will be described based on the block diagram shown in FIG. This MRI apparatus uses a NMR phenomenon to obtain a tomographic image of a subject, and as shown in FIG. 1, a static magnetic field generating magnet 2, a magnetic field gradient generating system 3, a transmitting system 5, and a receiving system 6, a signal processing system 7, a sequencer 4, and a central processing unit (CPU) 8.

静磁場発生磁石2は、被検者1の周りにその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検者1の周りのある広がりをもった空間に永久磁石方式または常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。   The static magnetic field generating magnet 2 generates a uniform static magnetic field around the subject 1 in the direction of the body axis or in a direction perpendicular to the body axis. In the space having a certain extent around the subject 1 Permanent magnet type, normal conducting type or superconducting type magnetic field generating means is arranged.

磁場勾配発生系3は、X,Y,Zの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とから成り、後述のシ−ケンサ4からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源10を駆動することにより、X,Y,Zの三軸方向の傾斜磁場Gx,Gy,Gzを被検者1に印加するようになっている。この傾斜磁場の加え方により被検者1に対するスライス面を設定することができる。   The magnetic field gradient generating system 3 includes a gradient magnetic field coil 9 wound in three axial directions of X, Y, and Z, and a gradient magnetic field power source 10 for driving each gradient magnetic field coil. By driving the gradient magnetic field power supply 10 of each coil in accordance with the command, gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz in three axis directions of X, Y, and Z are applied to the subject 1. The slice plane for the subject 1 can be set by applying this gradient magnetic field.

シーケンサ4は、被検者1の生体組織を構成する原子の原子核にNMR現象を起こさせるRFパルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加するもので、CPU8の制御の下に動作し、被検者1の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を、送信系5及び磁場勾配発生系3並びに受信系6に送るようになっている。   The sequencer 4 repeatedly applies an RF pulse that causes an NMR phenomenon to the nucleus of the atoms constituting the living tissue of the subject 1 in a predetermined pulse sequence, operates under the control of the CPU 8, and Various commands necessary for collecting data of one tomographic image are sent to the transmission system 5, the magnetic field gradient generation system 3, and the reception system 6.

送信系5は、被検者1の生体組織を構成する原子の原子核にNMR現象を起こさせるためのRFパルスを照射するもので、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル14aとから成る。高周波発振器11から出力された高周波パルスをシーケンサ4の命令にしたがって変調器12で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器13で増幅した後に被検者1に近接して配置された高周波コイル14aに供給することにより、RFパルス(電磁波)が被検者1に照射されるようになっている。   The transmission system 5 irradiates an RF pulse for causing an NMR phenomenon to the atomic nucleus constituting the living tissue of the subject 1, and includes a high frequency oscillator 11, a modulator 12, a high frequency amplifier 13, and a high frequency on the transmission side. And coil 14a. The high-frequency pulse output from the high-frequency oscillator 11 is amplitude-modulated by the modulator 12 according to the command of the sequencer 4, and the amplitude-modulated high-frequency pulse is amplified by the high-frequency amplifier 13 and then placed close to the subject 1. By supplying the high-frequency coil 14a, the subject 1 is irradiated with RF pulses (electromagnetic waves).

受信系6は、被検者1の生体組織の原子核のNMR現象により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出するもので、受信側の高周波コイル14bと増幅器15と直交位相検波器16と、A/D変換器17とから成る。送信側の高周波コイル14aから照射されたRFパルスによる被検者1の応答の電磁波(NMR信号)は、被検者1に近接して配置された高周波コイル14bで検出され、増幅器15及び直交位相検波器16を介して互いに直交する二系統の信号に分割され、それぞれがA/D変換器17に入力されてディジタル量に変換され、それらのディジタル信号がエコー信号データとして信号処理系7に送られるようになっている。   The receiving system 6 detects an echo signal (NMR signal) emitted by the NMR phenomenon of the nucleus of the biological tissue of the subject 1, a receiving side high-frequency coil 14b, an amplifier 15, a quadrature detector 16, And an A / D converter 17. An electromagnetic wave (NMR signal) of the response of the subject 1 due to the RF pulse irradiated from the high frequency coil 14a on the transmission side is detected by the high frequency coil 14b arranged close to the subject 1, and the amplifier 15 and the quadrature phase The signals are divided into two systems orthogonal to each other via the detector 16 and each is input to the A / D converter 17 and converted into a digital quantity, and these digital signals are sent to the signal processing system 7 as echo signal data. It is supposed to be.

信号処理系7は、CPU8と、磁気ディスク18及び光ディスク19等の記録装置と、CRT等のディスプレイ20とから成り、CPU8でフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理を行い、撮影された断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演算を行って得られた分布を画像化してディスプレイ20に断層像として表示するようになっている。   The signal processing system 7 includes a CPU 8, a recording device such as a magnetic disk 18 and an optical disk 19, and a display 20 such as a CRT. The CPU 8 performs processing such as Fourier transform, correction coefficient calculation, image reconstruction, and the like. The signal intensity distribution of the cross section or the distribution obtained by performing an appropriate operation on a plurality of signals is imaged and displayed on the display 20 as a tomographic image.

なお、図1において、送信側及び受信側の高周波コイル14a,14bと傾斜磁場コイル9は、被検者1の周りの空間に配置された静磁場発生磁石2の磁場空間内に設置されている。   In FIG. 1, the high-frequency coils 14a and 14b and the gradient magnetic field coil 9 on the transmission side and the reception side are installed in the magnetic field space of the static magnetic field generating magnet 2 arranged in the space around the subject 1. .

次に、DWI法のパルスシーケンスについて説明する。このパルスシーケンスは、例えばプログラムとして磁気ディスク18に記憶されて、必要に応じてCPU8が読み出してシーケンサ4にその内容を送信して実行される。図2は、SE-EPIパルスシーケンスにMPGパルスを適用したDWI法パルスシーケンスの一例である。スライス方向Gsにスライス選択傾斜磁場211を印加しながらスライス選択90°RFパルス201を印加して所望のスライス領域を励起する。その後に読み出し方向Grに第1MPGパルス231を印加する。次に、励起領域の磁化を反転してエコー信号を形成させるためにスライス方向Gsに傾斜磁場212と180°反転RFパルス202を印加する。その後に読み出し方向Grに第2MPGパルス232を印加する。これらのRFパルス及び傾斜磁場の後に、位相エンコード方向Gpに空間情報のエンコードを行うための位相エンコード傾斜磁場222と、信号読みだし方向Grに周波数エンコードを行うと同時にエコー信号の読み出しを行うための傾斜磁場234の極性を反転させながら印加して、画像再構成用の複数のエコー信号を取得する。尚、位相エンコード傾斜磁場222及び信号読みだし傾斜磁場234の印加前に、それぞれディフェーズ傾斜磁場221,233を印加して、k空間上に配置するエコー信号データの初期位置を調整する。このSE-EPIパルスシーケンスは、例えば(特許文献4)に説明されているので、これ以上の詳述は省略する。
特開2003−225223号公報
Next, a pulse sequence of the DWI method will be described. This pulse sequence is stored in the magnetic disk 18 as a program, for example, and is read by the CPU 8 as necessary and transmitted to the sequencer 4 for execution. FIG. 2 is an example of a DWI method pulse sequence in which an MPG pulse is applied to an SE-EPI pulse sequence. While applying the slice selection gradient magnetic field 211 in the slice direction Gs, a slice selection 90 ° RF pulse 201 is applied to excite a desired slice region. Thereafter, the first MPG pulse 231 is applied in the reading direction Gr. Next, a gradient magnetic field 212 and a 180 ° inversion RF pulse 202 are applied in the slice direction Gs in order to reverse the magnetization of the excitation region and form an echo signal. Thereafter, the second MPG pulse 232 is applied in the reading direction Gr. After these RF pulses and gradient magnetic field, the phase encode gradient magnetic field 222 for encoding spatial information in the phase encode direction Gp and the frequency encode in the signal readout direction Gr and simultaneously reading the echo signal Applying the gradient magnetic field 234 while reversing the polarity, a plurality of echo signals for image reconstruction are acquired. Before applying the phase encoding gradient magnetic field 222 and the signal reading gradient magnetic field 234, the dephase gradient magnetic fields 221 and 233 are applied to adjust the initial position of the echo signal data arranged in the k space. Since this SE-EPI pulse sequence is described in, for example, (Patent Document 4), further detailed description is omitted.
JP 2003-225223 A

第2MPGパルス232の印加後に静止している磁化に印加される位相回転量をゼロにするために、第1MPGパルス231と第2MPGパルス232の印加量{=(印加強度)×(印加時間)}を同一にする。通常は、各MPGパルスの印加強度と印加時間をそれぞれ同一にする。これにより、移動する磁化のみに位相回転が印加されるので、移動する磁化から得られるエコー信号が減衰する。即ち、拡散している水分子からの信号が、静止している水分子からのエコー信号に比べて減衰することになる。その結果、拡散強調画像においては、水分子が拡散している領域では低信号となる。   In order to make the amount of phase rotation applied to the stationary magnetization after the application of the second MPG pulse 232, the application amount of the first MPG pulse 231 and the second MPG pulse 232 {= (application intensity) × (application time)} Are the same. Usually, the application intensity and application time of each MPG pulse are made the same. Thereby, since the phase rotation is applied only to the moving magnetization, the echo signal obtained from the moving magnetization is attenuated. That is, the signal from the diffusing water molecule is attenuated compared to the echo signal from the stationary water molecule. As a result, in the diffusion weighted image, the signal is low in the region where water molecules are diffused.

更に詳細に説明すると、上記の様にしてMPGパルスを印加して取得されたスピンエコー信号の信号強度S(d)は、MPGパルスを印加せずに取得されたスピンエコー信号の信号強度S(se)に、拡散係数(D)を変数とする項を乗じたものとなる。つまり、
S(d)=S(se)・exp(−b・D) (1)
ここで、bはMPGパルスの効果を表す値でb-factorと呼ばれる。このb-factorに基づいて、拡散強調画像において所望の信号低下をもたらすために(つまり、画像に水分子の拡散を反映したコントラストをつけるために)印加されるべきMPGパルスの印加強度と印加時間が決定される。これにより、DWI法において、静止部であっても拡散する水分子を含む組織の信号値は、MPGパルスの無い通常のスピンエコー法による信号値より低下することが理解される。
More specifically, the signal strength S (d) of the spin echo signal acquired by applying the MPG pulse as described above is the signal strength S (d) of the spin echo signal acquired without applying the MPG pulse. se) multiplied by a term whose diffusion coefficient (D) is a variable. That means
S (d) = S (se) · exp (−b · D) (1)
Here, b is a value representing the effect of the MPG pulse and is called b-factor. Based on this b-factor, the applied intensity and duration of the MPG pulse that should be applied to bring about the desired signal degradation in the diffusion-weighted image (i.e. to give the image a contrast reflecting the diffusion of water molecules) Is determined. Thereby, in the DWI method, it is understood that the signal value of the tissue including water molecules that diffuse even in the stationary part is lower than the signal value by the normal spin echo method without the MPG pulse.

上述のようにMPGパルスを挿入して拡散強調画像を撮像する際に問題となるのは、MPGパルスの印加に伴って発生する渦電流と残留磁化に基づく不整磁場である。つまり、極めて遅い流速を持つ水分子の拡散運動を、その水分子の磁化の位相回転に反映させるために、大強度のMPGパルスを印加する必要がある。このような大強度傾斜磁場の印加に伴って、MRI装置を構成する導体部材には渦電流が発生する。また、MRI装置を構成する強磁性体部材のヒステリシス現象に基づいて、その強磁性体部材に残留磁化が発生する。これらの渦電流及び残留磁化に基づく不整磁場が本来のMPGパルスによる傾斜磁場に加えて余分に印加されるために、2つのMPGパルスによる傾斜磁場の印加量が同一にならず、ずれて差が生じてしまう。その結果、得られる拡散強調画像にアーチファクトが発生したり、S/Nが低下したりする。   As described above, when an MPG pulse is inserted and a diffusion weighted image is captured, an irregular magnetic field based on eddy current and remanent magnetization generated with the application of the MPG pulse is a problem. In other words, it is necessary to apply a high-intensity MPG pulse in order to reflect the diffusion motion of water molecules having an extremely slow flow velocity in the phase rotation of the magnetization of the water molecules. With the application of such a high-intensity gradient magnetic field, eddy currents are generated in the conductor members constituting the MRI apparatus. Further, based on the hysteresis phenomenon of the ferromagnetic member constituting the MRI apparatus, residual magnetization is generated in the ferromagnetic member. Since the irregular magnetic field based on these eddy currents and remanent magnetization is applied in addition to the gradient magnetic field by the original MPG pulse, the applied amount of the gradient magnetic field by the two MPG pulses is not the same, and the difference is different. It will occur. As a result, artifacts are generated in the obtained diffusion weighted image, or S / N is reduced.

また、マルチスライス計測においては、繰り返し時間(TR)内に各スライス計測を行うために印加される傾斜磁場は、設定されるTRやマルチスライス数、計測エコー信号数やエコー信号間隔などにより1スライスあたりの計測時間が異なるため、必ずしも一定間隔では印加されない。このため、時定数を持って減衰する渦電流と一定の残留磁化による不整磁場が、各スライス間で異なる位相回転量をそのスライス内磁化に与えることとなり、画像にアーチファクトを発生させる原因となる。   In multi-slice measurement, the gradient magnetic field applied to measure each slice within the repetition time (TR) is 1 slice depending on the set TR, multi-slice number, measurement echo signal number, echo signal interval, etc. Since the per-measuring time is different, it is not always applied at regular intervals. For this reason, an eddy current that decays with a time constant and an irregular magnetic field due to constant remanent magnetization give a phase rotation amount different in each slice to the intra-slice magnetization, and cause artifacts in the image.

更に詳細に説明すると、傾斜磁場強度Gx印加時の磁化の位相回転量Φは、式(2)に示すように傾斜磁場強度Gxとその印加時間tに比例する量である。つまり、
Φ=γX・∫Gxdt=γX・(傾斜磁場印加量) (2)
(γ:磁気回転比、X:座標値)と表されるので、90°−180°RFパルス間(以下、「時間幅A」と略記する)の傾斜磁場印加量をξ1、180°RFパルス−スピンエコー中心間(以下、「時間幅B」と略記する)の傾斜磁場印加量をξ2とすると、位相回転量の差ΔΦは、
ΔΦ=γX・(ξ1−ξ2)=γX・Δξ (3)
となる。本来ならば、Δξ=ξ1−ξ2=0となって、ΔΦ=0となるべきであるが、不整磁場による印加量の差が生じるために、Δξ≠0、ΔΦ≠0となり、さらに、MPGパルス印加以前の傾斜磁場印加の状態に応じてこれらが変動する。
More specifically, the phase rotation amount Φ of the magnetization when the gradient magnetic field strength Gx is applied is an amount proportional to the gradient magnetic field strength Gx and its application time t as shown in Equation (2). That means
Φ = γX ・ ∫Gxdt = γX ・ (gradient magnetic field application amount) (2)
(γ: Magnetic rotation ratio, X: Coordinate value) Since the gradient magnetic field application amount between 90 ° -180 ° RF pulses (hereinafter abbreviated as “time width A”) is ξ1, 180 ° RF pulses − When the gradient magnetic field application amount between the spin echo centers (hereinafter abbreviated as “time width B”) is ξ2, the phase rotation difference ΔΦ is
ΔΦ = γX · (ξ1-ξ2) = γX · Δξ (3)
It becomes. Originally, Δξ = ξ1−ξ2 = 0 and should be ΔΦ = 0, but because of the difference in applied amount due to irregular magnetic field, Δξ ≠ 0, ΔΦ ≠ 0, and MPG pulse These fluctuate according to the state of gradient magnetic field application before application.

エコー時間TEで取得されるスピンエコー信号に対する不整磁場とその変動の具体的影響は、例えば、そのエコー中心がエコー時間TEの前後にずれることである。また、エコー信号に印加される位相回転量が変動することである。さらに、不整磁場の方向が信号読みだし方向Grのみならず、位相エンコード方向Gpにも及ぶ場合(所謂、Cross Term)には、エコー中心ずれと位相回転の変動は位相エンコード方向にも及ぶことになる。このエコー中心ずれと位相回転の変動は、特に拡散強調画像においては重大な影響を及ぼし、画像上に深刻なアーチファクトをもたらす場合がある。
上記不整磁場の変動を抑制するために、90°RFパルス印加前にプリパルス傾斜磁場を印加するのが以下に説明する本発明である。
A specific influence of the irregular magnetic field and its variation on the spin echo signal acquired at the echo time TE is, for example, that the echo center shifts before and after the echo time TE. In addition, the amount of phase rotation applied to the echo signal varies. Furthermore, when the direction of the irregular magnetic field extends not only to the signal reading direction Gr but also to the phase encoding direction Gp (so-called Cross Term), the echo center shift and the phase rotation fluctuation also extend to the phase encoding direction. Become. This echo center shift and phase rotation variation can have a significant effect, especially on diffusion-weighted images, and can cause severe artifacts on the image.
In order to suppress the fluctuation of the irregular magnetic field, a prepulse gradient magnetic field is applied before the 90 ° RF pulse is applied in the present invention described below.

次に、本発明のMRI装置におけるDWI法のパルスシーケンスの一実施形態を説明する。本実施形態は、90°RFパルスの前に、プリパルス傾斜磁場をMPGパルス印加方向と同じ方向に印加することによって、MPGパルスの印加量のみならず、前述の不整磁場の印加量も略一定となるようにする形態である。好ましくは、MPGパルスと同一形状(つまり、同一印加強度と同一印加時間をもつ同一波形の傾斜磁場)のプリパルス傾斜磁場とする。   Next, an embodiment of a pulse sequence of the DWI method in the MRI apparatus of the present invention will be described. In this embodiment, by applying a pre-pulse gradient magnetic field in the same direction as the MPG pulse application direction before the 90 ° RF pulse, not only the application amount of the MPG pulse but also the application amount of the irregular magnetic field is substantially constant. It is a form to become. Preferably, the prepulse gradient magnetic field has the same shape as the MPG pulse (that is, the gradient magnetic field having the same waveform with the same applied intensity and the same applied time).

図3に本実施形態の一例を示す。図3は、図2に示すSEE-EPIパルスシーケンスにMPGパルスを適用したDWI法パルスシーケンスに、更にプリパルス傾斜磁場301を90°RFパルスの前に追加した例である。尚、スライス方向Gs及び位相エンコード方向Gpにおける傾斜磁場の印加シーケンスは図2と同様なので、図3では省略している。また、図6には本発明のDWI法パルスシーケンスの一例の全体像を示す。   FIG. 3 shows an example of this embodiment. FIG. 3 is an example in which a prepulse gradient magnetic field 301 is further added before the 90 ° RF pulse to the DWI method pulse sequence in which the MPG pulse is applied to the SEE-EPI pulse sequence shown in FIG. Note that the application sequence of the gradient magnetic field in the slice direction Gs and the phase encoding direction Gp is the same as that in FIG. 2, and is omitted in FIG. FIG. 6 shows an overall image of an example of the DWI method pulse sequence of the present invention.

このプリパルス傾斜磁場301と第1及び第2MPGパルス231,232の印加量は全て同一にすることが好ましい。つまり、これらの傾斜磁場の印加強度と印加時間をそれぞれ同一にすることが好ましい。また、印加タイミングは次のようにすることが好ましい。つまり、プリパルス傾斜磁場301及び第1MPGパルス231の印加開始時刻の時間間隔311-1と、第1MPGパルス232及び第2MPGパルス231の印加開始時刻の時間間隔311-2を同一にする。従って、プリパルス傾斜磁場301の印加終了時刻と第1MPGパルス231の印加開始時刻との時間間隔312-1と、第1MPGパルス232の印加終了時刻と第2MPGパルス231の印加開始時刻との時間間隔312-2も同一になる。   The prepulse gradient magnetic field 301 and the first and second MPG pulses 231 and 232 are preferably applied in the same amount. That is, it is preferable that the application intensity and application time of these gradient magnetic fields are the same. The application timing is preferably as follows. That is, the time interval 311-1 between the application start times of the prepulse gradient magnetic field 301 and the first MPG pulse 231 and the time interval 311-2 between the application start times of the first MPG pulse 232 and the second MPG pulse 231 are made the same. Accordingly, the time interval 312-1 between the application end time of the prepulse gradient magnetic field 301 and the application start time of the first MPG pulse 231 and the time interval 312 between the application end time of the first MPG pulse 232 and the application start time of the second MPG pulse 231. -2 is the same.

上記の様にしてプリパルス傾斜磁場301を印加することによって、前述の不整磁場の印加量を一定にできることを、そして好ましくは180°RFパルスの前後で略同一にできることを、図4,5に基づいて以下に説明する。   By applying the pre-pulse gradient magnetic field 301 as described above, the application amount of the irregular magnetic field can be made constant, and preferably substantially the same before and after the 180 ° RF pulse, based on FIGS. Will be described below.

最初に、渦電流による不整磁場の印加量を一定にできることについて説明する。図4は傾斜磁場の印加に伴って発生する渦電流による不整磁場について説明する図である。図4(a)は、矩形状の傾斜磁場401(実線)の印加に伴って発生する渦電流による不整磁場によって、本来あるべき傾斜磁場401の波形の特に急峻な立ち上がりと立ち下がり部分がなだらかな波形402(点線)に歪んでしまう様子を示している。   First, it will be described that the amount of irregular magnetic field applied by eddy current can be made constant. FIG. 4 is a diagram for explaining an irregular magnetic field due to an eddy current generated by application of a gradient magnetic field. Fig. 4 (a) shows that the steep rising and falling parts of the gradient magnetic field 401 should be smooth due to the irregular magnetic field caused by the eddy current generated when the rectangular gradient magnetic field 401 (solid line) is applied. A state where the waveform 402 (dotted line) is distorted is shown.

この図4(a)の例に従って、図3のプリパルス傾斜磁場301並びに第1及び第2MPGパルス231, 232の傾斜磁場波形が渦電流による不整磁場によって歪んだ波形(点線)になる例を図4(b)に示す。この図から、90°RFパルス201と180°RFパルス202間のTE/2時間幅Aにおける歪んだ傾斜磁場波形による印加量と、180°RFパルス202とスピンエコー信号のエコー中心間のTE/2時間幅Bにおける歪んだ傾斜磁場波形による印加量とが、同一となることが理解される。つまり、プリパルス傾斜磁場301を第1MPGパルス231の前に印加することによって、プリパルス傾斜磁場301の印加に伴って発生する渦電流による不整磁場の時間幅Aにおける印加量411-1を、第1MPGパルスの印加に伴って発生する渦電流による不整磁場の時間幅Bにおける印加量411-2と等しくすることが可能になる。   FIG. 4 shows an example in which the gradient magnetic field waveforms of the prepulse gradient magnetic field 301 and the first and second MPG pulses 231 and 232 in FIG. 3 are distorted by an irregular magnetic field due to eddy current (dotted line) in accordance with the example of FIG. Shown in (b). From this figure, the applied amount by the distorted gradient magnetic field waveform in TE / 2 time width A between 90 ° RF pulse 201 and 180 ° RF pulse 202, and TE / between the echo center of 180 ° RF pulse 202 and spin echo signal. It is understood that the applied amount by the distorted gradient magnetic field waveform in the two-hour width B is the same. That is, by applying the prepulse gradient magnetic field 301 before the first MPG pulse 231, the application amount 411-1 in the time width A of the irregular magnetic field due to the eddy current generated along with the application of the prepulse gradient magnetic field 301 is changed to the first MPG pulse. It becomes possible to make it equal to the applied amount 411-2 in the time width B of the irregular magnetic field due to the eddy current generated by the application of.

この結果、エコー時間TEにおいて取得されるスピンエコー信号に対しては、2つのMPGパルスの印加に伴って発生する渦電流による不整磁場が存在していても、その不整磁場による傾斜磁場印加量の誤差(以下、「傾斜磁場誤差成分」という)に基づく位相誤差が相殺されて一定に、好ましくはゼロにされることになる。   As a result, for the spin echo signal acquired at the echo time TE, even if there is an irregular magnetic field due to the eddy current generated by the application of two MPG pulses, the amount of gradient magnetic field applied by the irregular magnetic field The phase error based on the error (hereinafter referred to as “gradient magnetic field error component”) is canceled out to be constant, preferably zero.

さらに、第1MPGパルスの前に、それと同じ振幅と印加時間をもつプリパルス傾斜磁場301を挿入することによって、それ以前に印加された傾斜磁場に伴う渦電流の影響を受けにくくなる。つまり、プリパルス傾斜磁場301の印加強度と比較して、プリパルス傾斜磁場301印加時に残る渦電流による不整磁場の強度は充分に小さいので、その不整磁場の影響は相対的に無視できる程になる。   Furthermore, by inserting a pre-pulse gradient magnetic field 301 having the same amplitude and application time before the first MPG pulse, it becomes difficult to be affected by the eddy current accompanying the gradient magnetic field applied before that. That is, compared with the applied intensity of the prepulse gradient magnetic field 301, the intensity of the irregular magnetic field due to the eddy current remaining when the prepulse gradient magnetic field 301 is applied is sufficiently small, so that the influence of the irregular magnetic field is relatively negligible.

これは、特にマルチスライス撮影において意味を持つ。つまり、繰り返し時間(TR)内に行われる各スライスの計測においては、設定されるTRやマルチスライス数、計測エコー信号数やエコー信号間隔などに依存して、1スライスあたりの計測時間が異なるため、各スライス間で必ずしも一定間隔で傾斜磁場が印加されるわけではない。このため、ある時定数で減衰する渦電流による不整磁場が、各スライス間で異なる位相回転量を磁化に与えることになる。その結果、位相誤差が変動するため画像にアーチファクトをもたらすことなる。   This is particularly significant in multi-slice photography. In other words, in the measurement of each slice performed within the repetition time (TR), the measurement time per slice differs depending on the set TR, the number of multi-slices, the number of measurement echo signals, the echo signal interval, etc. The gradient magnetic field is not necessarily applied at regular intervals between the slices. For this reason, an irregular magnetic field caused by an eddy current that decays with a certain time constant gives a different amount of phase rotation to each magnetization. As a result, the phase error fluctuates, resulting in artifacts in the image.

これに対して、プリパルス傾斜磁場301を挿入することによって、それ以前に印加された傾斜磁場に伴う渦電流の影響を受けにくくなるので、上記不整磁場よる傾斜磁場誤差成分を略一定(つまり、定常化)することが可能になる。その結果、画像のアーチファックトを低減することが可能になる。   On the other hand, by inserting the pre-pulse gradient magnetic field 301, the gradient magnetic field error component due to the irregular magnetic field is substantially constant (i.e., steady state) because it is less susceptible to eddy currents associated with the gradient magnetic field previously applied. ). As a result, it becomes possible to reduce the arch fuck of the image.

なお、時間間隔311-1と311-2とをそれぞれ常に一定に保つのであれば、それらは異なっても良い。これらの時間間隔311-1と311-2とをそれぞれ常に一定に保つことで、時間幅A,Bの間に不整磁場による傾斜磁場誤差成分を常に一定にすることができるので、この傾斜磁場誤差成分に基づく磁化に印加される位相誤差も常に一定にすることが可能になる。
なお、公知の位相補正技術を用いれば、エコー信号に印加された定常の位相誤差をも補正することも可能である。特に、0次と1次の位相補正は容易である。
As long as the time intervals 311-1 and 311-2 are always kept constant, they may be different. By keeping these time intervals 311-1 and 311-2 constant at all times, the gradient magnetic field error component due to the irregular magnetic field can be always constant during the time widths A and B. The phase error applied to the magnetization based on the component can also be made constant at all times.
If a known phase correction technique is used, it is also possible to correct a stationary phase error applied to the echo signal. In particular, the zero-order and first-order phase corrections are easy.

また、Cross Term的な影響がある場合、MPGパルスの印加がその印加方向と異なる方向へ傾斜磁場誤差成分を発生させることがある。その場合には、MPGパルス印加方向と異なる方向にプリパルス傾斜磁場を印加することで、傾斜磁場誤差成分を定常化できることがある。さらに、プリパルス傾斜磁場の印加強度も、必ずしも第1MPGパルス及び第2MPGパルスと同一にする必要もなく、プリパルス傾斜磁場強度を変更することで、傾斜磁場誤差成分を調整して画質調整が可能となるようにしても良い。   When there is a cross term effect, application of an MPG pulse may generate a gradient magnetic field error component in a direction different from the application direction. In that case, the gradient magnetic field error component may be made steady by applying the prepulse gradient magnetic field in a direction different from the MPG pulse application direction. Furthermore, the applied intensity of the prepulse gradient magnetic field is not necessarily the same as that of the first MPG pulse and the second MPG pulse. By changing the prepulse gradient magnetic field intensity, the gradient magnetic field error component can be adjusted to adjust the image quality. You may do it.

以上説明したように、プリパルス傾斜磁場を90°RFパルスの前に挿入して、プリパルス傾斜磁場と第1MPGパルスと第2MPGパルスの時間間隔を一定間隔に保つことで、渦電流による不整磁場によってもたらされる傾斜磁場誤差成分を第1MPGパルスが印加される時間幅Aと第2MPGパルスが印加される時間幅Bとで常に一定(好ましくは同一)とすることが可能になる。そのため、各時間幅における傾斜磁場誤差成分及び位相誤差も常に一定(好ましくは同一)とすることができる。その結果、拡散強調画像に発生するアーチファクトを低減することができる。   As described above, the prepulse gradient magnetic field is inserted before the 90 ° RF pulse, and the time interval between the prepulse gradient magnetic field, the first MPG pulse, and the second MPG pulse is kept constant, resulting in an irregular magnetic field caused by eddy currents. It is possible to make the gradient magnetic field error component to be always constant (preferably the same) between the time width A in which the first MPG pulse is applied and the time width B in which the second MPG pulse is applied. Therefore, the gradient magnetic field error component and the phase error in each time width can always be constant (preferably the same). As a result, artifacts generated in the diffusion weighted image can be reduced.

尚、比較として、プリパルス傾斜磁場の無い従来技術においては、時間幅Aにおける不整磁場の印加量411-1が存在しないことから、傾斜磁場誤差成分の差が大きくなり、且つ、第1MPGパルス以前の不整磁場の影響を受けやすくなるために、位相誤差量とその差も変動して画像にアーチファクトが発生しやすくなることが容易に理解される。   As a comparison, in the conventional technique without a prepulse gradient magnetic field, since there is no irregular magnetic field application amount 411-1 in the time width A, the difference in gradient magnetic field error component becomes large, and before the first MPG pulse. It is easy to understand that the phase error amount and the difference thereof also fluctuate and artifacts are likely to occur in the image because it is easily affected by the irregular magnetic field.

次に、傾斜磁場の印加に伴って発生する残留磁化による不整磁場について図5に基づいて説明する。図5(a)は、矩形状の傾斜磁場501(実線)の印加に伴って発生する残留磁化による不整磁場(残留磁場)によって、本来あるべき傾斜磁場501の後に一定の不整磁場502(斜線部)が発生してしまう様子を示している。この不整磁場502は、微少な傾斜磁場を印加し続けることと同等の影響を及ぼす。また、直前に行ったパルスシーケンスの傾斜磁場や、位相エンコードのようにTR毎に異なる印加強度の傾斜磁場が存在すると、第1MPGパルス印加直前の残留磁化が変動することになる。これらの不整磁場とその変動ために、傾斜磁場誤差成分とそれによる位相誤差及びそれらの180°RFパルス間の差が変動することになり、これらの誤差とその変動が画像にアーチファクトをもたらすことになる。   Next, the irregular magnetic field due to the residual magnetization generated with the application of the gradient magnetic field will be described with reference to FIG. FIG. 5 (a) shows a constant irregular magnetic field 502 (shaded part) after the intended gradient magnetic field 501 due to an irregular magnetic field (residual magnetic field) due to residual magnetization generated with the application of the rectangular gradient magnetic field 501 (solid line). ) Is generated. The irregular magnetic field 502 has the same effect as continuing to apply a minute gradient magnetic field. In addition, if there is a gradient magnetic field in the pulse sequence performed immediately before or a gradient magnetic field with a different applied intensity for each TR, such as phase encoding, the residual magnetization immediately before the application of the first MPG pulse fluctuates. These irregular magnetic fields and their variations will cause gradient field error components and resulting phase errors and differences between their 180 ° RF pulses to fluctuate, and these errors and their variations will cause artifacts in the image. Become.

そのため、本発明では、残留磁化による不整磁場に対しても、90°RFパルスの前にプリパルス傾斜磁場を印加することによって、180°RFパルス間で傾斜磁場誤差成分を一定に、好ましくは同一にする。   Therefore, in the present invention, even for an irregular magnetic field due to residual magnetization, by applying a pre-pulse gradient magnetic field before the 90 ° RF pulse, the gradient magnetic field error component is kept constant between 180 ° RF pulses, preferably the same. To do.

この図5(a)の例に従って、図3のプリパルス傾斜磁場301並びに第1及び第2MPGパルス231, 232の傾斜磁場波形が、それらの後に残留磁化による不整磁場が付加されて歪んだ波形(斜線部)になる例を図5(b)に示す。ここでは、図5(b)に示すように、このプリパルス傾斜磁場301を、MPGパルス印加方向と同一方向に印加するのが好ましいので、その例を示している。また、第1MPGパルス231が第2MPGパルス232に及ぼす影響と等価とする必要があるために、このプリパルス傾斜磁場301の印加強度と印加時間をMPGパルスと同一とすることが好ましいので、そのような例を示している。   According to the example of FIG. 5 (a), the pre-pulse gradient magnetic field 301 and the gradient magnetic field waveforms of the first and second MPG pulses 231 and 232 in FIG. 3 are distorted by adding an irregular magnetic field due to residual magnetization after them (hatched line) (B) is shown in FIG. Here, as shown in FIG. 5 (b), this prepulse gradient magnetic field 301 is preferably applied in the same direction as the MPG pulse application direction, and an example thereof is shown. In addition, since it is necessary to be equivalent to the influence of the first MPG pulse 231 on the second MPG pulse 232, it is preferable that the application intensity and application time of the prepulse gradient magnetic field 301 are the same as those of the MPG pulse. An example is shown.

ここで、残留磁化のヒステリシス特性を説明する。つまり、残留磁化が飽和磁化に到達した後は、同極性且つ同強度の傾斜磁場が印加される限り、残留磁化の大きさは変わらない。従って、プリパルス傾斜磁場301と第1及び第2MPGパルスの極性は同一であり、且つ、印加強度が大振幅である場合には、プリパルス傾斜磁場301の印加後の残留磁化は飽和磁化に達し、その後の2つのMPGパルス印加後も残留磁化の大きさは変わらない。つまり、残留磁化は、プリパルス傾斜磁場301の印加後は殆ど一定となる。   Here, the hysteresis characteristic of the residual magnetization will be described. That is, after the residual magnetization reaches the saturation magnetization, the magnitude of the residual magnetization does not change as long as a gradient magnetic field having the same polarity and the same strength is applied. Therefore, when the polarities of the prepulse gradient magnetic field 301 and the first and second MPG pulses are the same and the applied intensity has a large amplitude, the residual magnetization after application of the prepulse gradient magnetic field 301 reaches saturation magnetization, and then The magnitude of the remanent magnetization does not change even after the two MPG pulses are applied. That is, the residual magnetization becomes almost constant after the prepulse gradient magnetic field 301 is applied.

この図5(b)から、図4(b)と同様に、90°RFパルス201と180°RFパルス202間のTE/2時間幅Aにおける傾斜磁場波形による印加量と、180°RFパルス202とスピンエコー信号のエコー中心間のTE/2時間幅Bにおける傾斜磁場波形による印加量とが、同一となることが理解される。つまり、プリパルス傾斜磁場301を第1MPGパルス231に前に印加することによって、プリパルス傾斜磁場301の印加に伴って発生する残留磁化による不整磁場の期間Aにおける印加量511-1を、期間Bにおける不整磁場の印加量511-2と等しくすることが可能になる。つまり、時間幅Aと時間幅Bにおいて、残留磁化による不整磁場に基づく傾斜磁場誤差成分量とそれに基づいて磁化に印加される位相誤差を、常に一定(定常化)とすることができる。更に、図3に示したように、相互の時間間隔が等間隔であれば同一とすることができる。   From FIG.5 (b), as in FIG.4 (b), the application amount by the gradient magnetic field waveform in the TE / 2 time width A between the 90 ° RF pulse 201 and the 180 ° RF pulse 202, and the 180 ° RF pulse 202 It is understood that the applied amount by the gradient magnetic field waveform in the TE / 2 time width B between the echo centers of the spin echo signal is the same. That is, by applying the prepulse gradient magnetic field 301 to the first MPG pulse 231 before, the application amount 511-1 in the period A of the irregular magnetic field due to the residual magnetization generated with the application of the prepulse gradient magnetic field 301 is changed to the irregularity in the period B. It becomes possible to make it equal to the magnetic field application amount 511-2. That is, in the time width A and the time width B, the gradient magnetic field error component amount based on the inhomogeneous magnetic field due to the residual magnetization and the phase error applied to the magnetization based on the gradient magnetic field error component can always be constant (steady). Furthermore, as shown in FIG. 3, if the mutual time intervals are equal, they can be made the same.

その結果、エコー時間TEにおいて取得されるスピンエコー信号に対しては、残留磁化による不整磁場が存在していても、その不整磁場による傾斜磁場誤差成分の基づく位相誤差を一定(定常化)に、好ましくはゼロとすることができる。   As a result, for the spin echo signal acquired at the echo time TE, even if there is an irregular magnetic field due to residual magnetization, the phase error based on the gradient magnetic field error component due to the irregular magnetic field is constant (steady). Preferably it can be zero.

以上のようにして、大強度のプリパルス傾斜磁場を90°RFパルスの前に挿入することによって、敢えて残留磁化を生じさせ、それによる不整磁場を誘起して傾斜磁場誤差成分をもたらす事により、時間幅Aと時間幅Bにおける傾斜磁場誤差成分を同一にすることができる。また、直前に印加された他スライス計測における残留磁化に影響されることなく、大強度のプリパルス傾斜磁場によって、常にほぼ一定の残留磁化を発生させることができるので、直前のパルスシーケンスの傾斜磁場の如何に影響されることなく、常に傾斜磁場誤差成分及びこれに基づく位相誤差を一定(つまり定常化)することが出来る。位相誤差が変動しなければ、0次および1次の位相誤差補正をエコー信号に対して行うことにより画質の安定化が図れることになる。特に、180°RFパルス前後で傾斜磁場誤差成分及びこれに基づく位相誤差を同一にすれば、エコー信号には、この傾斜磁場誤差成分に基づく位相誤差をゼロにできるので、エコー信号に対する位相誤差補正も不要となる。   As described above, by inserting a high-intensity pre-pulse gradient magnetic field in front of the 90 ° RF pulse, it is possible to generate residual magnetization, thereby inducing an irregular magnetic field and causing a gradient magnetic field error component. The gradient magnetic field error components in the width A and the time width B can be made the same. In addition, almost constant residual magnetization can be generated by a high-intensity prepulse gradient magnetic field without being affected by the residual magnetization in the measurement of other slices applied immediately before, so that the gradient magnetic field of the immediately preceding pulse sequence can be generated. The gradient magnetic field error component and the phase error based on the gradient magnetic field error component can always be made constant (that is, steady) without being affected. If the phase error does not change, the image quality can be stabilized by performing zero-order and first-order phase error correction on the echo signal. In particular, if the gradient magnetic field error component and the phase error based on this are made the same before and after the 180 ° RF pulse, the phase error based on this gradient magnetic field error component can be made zero in the echo signal. Is also unnecessary.

尚、Cross Term的な影響がある場合、MPGパルス印加方向と異なる方向にプリパルス傾斜磁場を印加することで誤差成分を定常化又はゼロにできることは、渦電流による不整磁場の場合と同様である。さらに、プリパルス傾斜磁場の印加強度も、必ずしも第1MPGパルス、第2MPGパルスと同一にする必要もなく、プリパルス傾斜磁場強度を変更することで傾斜磁場誤差成分を調整して画質調整が可能となるようにすることが望ましいことも、渦電流による不整磁場の場合と同様である。   When there is a cross term effect, the error component can be made steady or zero by applying the prepulse gradient magnetic field in a direction different from the MPG pulse application direction, as in the case of the irregular magnetic field due to the eddy current. Furthermore, the applied intensity of the prepulse gradient magnetic field does not necessarily have to be the same as that of the first MPG pulse and the second MPG pulse, and the image quality can be adjusted by adjusting the gradient magnetic field error component by changing the prepulse gradient magnetic field intensity. It is desirable to make the same as in the case of the irregular magnetic field due to the eddy current.

以上までが、本発明のMRI装置におけるDWI法パルスシーケンスの一実施形態の説明である。しかし、本発明は、上記実施形態の説明で開示した内容にとどまらず、本発明の趣旨を踏まえた上で他の形態を取り得る。例えば、SE-EPIシーケンスを用いたDWI法パルスシーケンスの場合について説明したが、SE-EPIシーケンスに限らず高速スピンエコー法や他の90°-180°RFパルスを用いるパルスシーケンスに本発明のDWI法を適用しても良い。   The above is the description of one embodiment of the DWI method pulse sequence in the MRI apparatus of the present invention. However, the present invention is not limited to the contents disclosed in the description of the above-described embodiment, and can take other forms based on the gist of the present invention. For example, the case of the DWI method pulse sequence using the SE-EPI sequence has been described. However, the DWI method of the present invention is not limited to the SE-EPI sequence, and the pulse sequence using the high-speed spin echo method and other 90 ° -180 ° RF pulses. Laws may apply.

以上説明したように、本発明のMRI装置によれば、プリパルス傾斜磁場をパルスシーケンスの最初に追加することにより、MPGパルスの印加に伴って発生する渦電流や残留磁化による不整磁場に基づく傾斜磁場誤差成分を、常に一定に(つまり定常化)することができる。そのため、180°RFパルス前後でこの傾斜磁場誤差成分とそれに基づいて磁化に印加される位相誤差、及びそれらの差も一定に、好ましくはゼロにできる。そして、この傾斜磁場誤差成分の差に基づいてエコー信号に印加される位相誤差も常に一定に、好ましくはゼロにすることが可能になる。その結果、不整磁場の変動に基づく画像アートファクトを低減して、画質を向上させることが可能になる。   As described above, according to the MRI apparatus of the present invention, by adding a pre-pulse gradient magnetic field to the beginning of a pulse sequence, a gradient magnetic field based on an eddy current generated due to application of an MPG pulse or an irregular magnetic field due to residual magnetization. The error component can always be constant (that is, steady). Therefore, the gradient magnetic field error component, the phase error applied to the magnetization based on the gradient magnetic field error component before and after the 180 ° RF pulse, and the difference between them can be made constant, preferably zero. The phase error applied to the echo signal based on the difference in the gradient magnetic field error component can always be kept constant, preferably zero. As a result, it is possible to improve image quality by reducing image artifacts based on fluctuations in the irregular magnetic field.

本発明が適用されるMRI装置の一例の全体像を示すブロック図。The block diagram which shows the whole image of an example of the MRI apparatus with which this invention is applied. DW EPIパルスシーケンス表す図。The figure showing DW EPI pulse sequence. 実施例に使用するプリパルス傾斜磁場とMPGパルスの印加タイミング表す図。The figure showing the application timing of the pre-pulse gradient magnetic field and MPG pulse used for an Example. 渦電流による傾斜磁場誤差成分を表す図。The figure showing the gradient magnetic field error component by an eddy current. 残留傾斜磁場による傾斜磁場誤差成分を表す図。The figure showing the gradient magnetic field error component by a residual gradient magnetic field. 実施例に使用するDW EPIパルスシーケンスを表す図。The figure showing the DW EPI pulse sequence used for an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1…被検者、2…磁場発生装置、3…磁場勾配発生系、4…シーケンサ、5…送信系、6…受信系、7…信号処理系、8…CPU,9…傾斜磁場コイル、10…傾斜磁場電源、14a…送信側の高周波コイル、14b…受信側の高周波コイル、15…増幅器、16…直交位相検波器、17…A/D変換機、18…磁気ディスク、19…磁気テープ、20…ディスプレイ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Subject, 2 ... Magnetic field generator, 3 ... Magnetic field gradient generation system, 4 ... Sequencer, 5 ... Transmission system, 6 ... Reception system, 7 ... Signal processing system, 8 ... CPU, 9 ... Gradient magnetic field coil, 10 ... gradient magnetic field power supply, 14a ... high frequency coil on transmission side, 14b ... high frequency coil on reception side, 15 ... amplifier, 16 ... quadrature phase detector, 17 ... A / D converter, 18 ... magnetic disk, 19 ... magnetic tape, 20 ... Display

Claims (4)

静磁場を発生する手段と、
前記静磁場空間に高周波磁場パルスを発生する手段と、
前記静磁場空間に傾斜磁場を発生する手段と、
前記静磁場中に配置された被検者の所望の領域に、MPGパルスを含む所定のパルスシーケンスに基づいて前記高周波磁場パルスと前記傾斜磁場を印加して、前記所望の領域内に含まれる所望の分子の拡散運動が反映された画像を取得するための計測制御手段と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御手段は、前記パルスシーケンスにおける最初の前記高周波磁場パルスの前に、プリパルス傾斜磁場を印加することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
Means for generating a static magnetic field;
Means for generating a high-frequency magnetic field pulse in the static magnetic field space;
Means for generating a gradient magnetic field in the static magnetic field space;
Applying the high-frequency magnetic field pulse and the gradient magnetic field to a desired region of the subject arranged in the static magnetic field based on a predetermined pulse sequence including an MPG pulse, the desired region included in the desired region Measurement control means for obtaining an image reflecting the diffusion movement of the molecule of
In a magnetic resonance imaging apparatus comprising:
The magnetic resonance imaging apparatus characterized in that the measurement control means applies a pre-pulse gradient magnetic field before the first high-frequency magnetic field pulse in the pulse sequence.
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記プリパルス傾斜磁場は、少なくとも前記MPGパルスと同一方向に印加されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the prepulse gradient magnetic field is applied at least in the same direction as the MPG pulse.
請求項1又は2記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記プリパルス傾斜磁場は、前記MPGパルスと略同一の印加強度と略同一の印加時間を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 or 2,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the pre-pulse gradient magnetic field has substantially the same application intensity and application time as the MPG pulse.
請求項1乃至3のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記MPGパルスは、間に前記高周波磁場パルスの印加を挟んで複数回印加され、
前記プリパルス傾斜磁場と前記複数のMPGパルスは、等時間間隔で印加されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The MPG pulse is applied multiple times with the application of the high frequency magnetic field pulse in between,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the pre-pulse gradient magnetic field and the plurality of MPG pulses are applied at equal time intervals.
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