JP2008253368A

JP2008253368A - Ｔｉ設定方法およびｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP2008253368A
Application number: JP2007096193A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Ikezaki; 吉和池崎
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンス用の最適なＴＩを設定する方法、および、そのよう方法を利用するＭＲＩ装置を実現する。
【解決手段】プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスで磁気共鳴イメージングを行うためのＴＩを設定するに当たり、前記パルスシーケンスの下での脂肪の磁化ベクトルの振る舞いを実スキャンと同一条件でシミュレーションし(602)、前記シミュレーションにおける脂肪抑制用のパルスの印加から前記磁化ベクトルの縦磁化が０になるまでの時間に基づいてＴＩを設定する(603)。前記パルスシーケンスは、複数回の脂肪抑制を含む。前記パルスシーケンスは、１回の脂肪抑制の後に複数回のｋスペース上の異なるデータを採取する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ＴＩ(Inversion Time)設定方法およびＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)装置に関し、特に、プリパレーション(preparation)ＩＲ(Inversion Recovery)型脂肪抑制パルス(pulse)による脂肪抑制を伴うバランスド(balanced)ＳＳＦＰ(Steady State Free Precession)パルスシーケンス(pulse sequence)で磁気共鳴イメージング(Imaging)を行うためのＴＩを設定する方法、および、そのような方法を利用するＭＲＩ装置に関する。

磁気共鳴イメージング用のパルスシーケンスの１つに、バランスドＳＳＦＰパルスシーケンスがある。このパルスシーケンスは、１ＴＲ(Repetition Time)内の勾配磁場による横磁化の位相シフト(shift)を、１ＴＲ内に完全に巻き戻すようにしたもので、ＦＩＥＳＴＡ(Fast Imaging employing Steady Stare Acquisition)またはＦＩＳＰ(Fast Imaging with Steady Stare Precession)等と呼ばれる。

このパルスシーケンスを使用したときは、磁場不均一の影響で再構成画像にバンドアーチファクト(band artifact)が出やすいので、その対策として、ＲＦ(radio frequency)励起をフェーズサイクリング(phase cycling)法で行うようにしている。

フェーズサイクリング法では、１ＴＲごとにＲＦ励起の位相を所定の階差ずつ逐次変化させる。位相階差は複数系列用意され、データ収集の繰り返し回数すなわちＮｅｘ(number of excitation)の１回ごとに位相系列が切り替えられる。

そして、各回の収集データからそれぞれ画像を再構成し、それら画像について全加算、平均化、ＭＩＰ(maximum intensity projection)、ＲＭＳ(root mean square)等を行い、バンドアーチファクトのない画像を得るようにしている（例えば、特許文献１参照）。

磁気共鳴イメージングでは、脂肪抑制が重視される。脂肪抑制の一手法として、プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制法がある。この手法では、中心周波数を脂肪の共鳴周波数に合わせたインバージョンパルス(inversion pulse)が、プリパレーションパルス(preparation pulse)として利用される。

撮像は、インバージョンパルスで予め脂肪の磁化を反転させ、回復過程の縦磁化が０になるタイミング(timing)で、イメージング用のデータを収集することにより行われる。磁化の反転から縦磁化が０になるまでの時間ＴＩ₀は、脂肪の縦緩和時間Ｔ１に応じてほぼ一義的に定まる値であり、データ収集のタイミングＴＩは、このＴＩ₀に合わせて設定される（例えば、非特許文献１参照）。
米国出願公開第２００６／００８８０８３号明細書荒木力（他）編、「ＭＲＩ・ＣＴ用語事典」、第１版、株式会社メジカルレビュー社、２０００年１１月１０日、ｐ.９４−９７

プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制をバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスにおいて行うときは、ｋスペースの低周波数領域のデータ収集のタイミングＴＩをＴＩ₀に合わせる。フェーズサイクリング法を使用したときは、複数の位相系列においてＩＲをそれぞれ行い、そのつどタイミングＴＩでｋスペースの低周波数領域のデータを収集する。

その場合、１回目のＩＲは磁化の平衡状態において行われるが、２回目以降のＩＲは磁化の定常状態において行われる。したがって、脂肪の縦磁化が０になるタイミングＴＩ₀は、１回目は脂肪の縦緩和時間Ｔ１に応じてほぼ一義的に定まるものとなるが、２回目以降は、ＴＲ、フリップアングル(flip angle)、フェーズエンコード(phase encode)等の影響により、１回目とは異なるものとなる。

このため、毎回同じＴＩでｋスペースの低周波数領域のデータを収集しても、脂肪抑制を正しく行うことができない。フェーズサイクリング法に限らず、バランスドＳＳＦＰパルスシーケンスでＮｅｘが２以上の２Ｄスキャン(2-dimensional scan)や３Ｄスキャン(3-dimensional scan)を行う場合も、複数回のＩＲが必要なので同様な問題が生じる。

そこで、本発明の課題は、プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンス用の最適なＴＩを設定する方法、および、そのよう方法を利用するＭＲＩ装置を実現することである。

課題を解決するための発明は、第１の観点では、プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスで磁気共鳴イメージングを行うためのＴＩを設定する方法であって、前記パルスシーケンスの下での脂肪の磁化ベクトルの振る舞いを実スキャンと同一条件でシミュレーションし、前記シミュレーションにおける脂肪抑制用のパルスの印加から前記磁化ベクトルの縦磁化が０になるまでの時間に基づいてＴＩを設定することを特徴とするＴＩ設定方法である。

課題を解決するための発明は、第２の観点では、前記パルスシーケンスは、複数回の脂肪抑制を含むことを特徴とする第１の観点に記載のＴＩ設定方法である。
課題を解決するための発明は、第３の観点では、前記パルスシーケンスは、１回の脂肪抑制の後に複数回のｋスペース上の異なるデータを採取することを特徴とする第１の観点に記載のＴＩ設定方法である。

課題を解決するための発明は、第４の観点では、前記パルスシーケンスは、１回目の脂肪抑制の前にアイドリングビューを有することを特徴とする第３の観点に記載のＴＩ設定方法である。

課題を解決するための発明は、第５の観点では、前記パルスシーケンスは、フェーズサイクリング法によるＲＦ励起を含むことを特徴とする第４の観点に記載のＴＩ設定方法である。

課題を解決するための発明は、第６の観点では、前記パルスシーケンスは、繰返しが非等間隔なＲＦ励起を含むことを特徴とする第１の観点に記載のＴＩ設定方法である。
課題を解決するための発明は、第７の観点では、前記ＲＦ励起は体動に同期することを特徴とする第６の観点に記載のＴＩ設定方法である。

課題を解決するための発明は、第８の観点では、前記体動は呼吸であることを特徴とする第７の観点に記載のＴＩ設定方法である。
課題を解決するための発明は、第９の観点では、前記パルスシーケンスは、Ｎｅｘが２以上の２Ｄスキャン用のパルスシーケンスであることを特徴とする第１の観点に記載のＴＩ設定方法である。

課題を解決するための発明は、第１０の観点では、前記パルスシーケンスは、３Ｄスキャン用のパルスシーケンスであることを特徴とする第１の観点に記載のＴＩ設定方法である。

課題を解決するための発明は、第１１の観点では、プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスで磁気共鳴イメージングを行うＭＲＩ装置であって、前記パルスシーケンスの下での脂肪の磁化ベクトルの振る舞いを実スキャンと同一条件でシミュレーションするシミュレーション手段と、前記シミュレーションにおける脂肪抑制用のパルスの印加から前記磁化ベクトルの縦磁化が０になるまでの時間に基づいてＴＩを設定するＴＩ設定手段と、前記パルスシーケンスの実行時にｋスペースの低周波数領域のデータ収集を前記ＴＩによって定まるタイミングで行うデータ収集手段を具備することを特徴とするＭＲＩ装置である。

課題を解決するための発明は、第１２の観点では、前記パルスシーケンスは、複数回の脂肪抑制を含むことを特徴とする第１１の観点に記載のＭＲＩ装置である。
課題を解決するための発明は、第１３の観点では、前記パルスシーケンスは、１回の脂肪抑制の後に複数回のｋスペース上の異なるデータを採取することを特徴とする第１１の観点に記載のＭＲＩ装置である。

課題を解決するための発明は、第１４の観点では、前記パルスシーケンスは、１回目の脂肪抑制の前にアイドリングビューを有することを特徴とする第１３の観点に記載のＭＲＩ装置である。

課題を解決するための発明は、第１５の観点では、前記パルスシーケンスは、フェーズサイクリング法によるＲＦ励起を含むことを特徴とする第１４の観点に記載のＭＲＩ装置である。

課題を解決するための発明は、第１６の観点では、前記パルスシーケンスは、繰返しが非等間隔なＲＦ励起を含むことを特徴とする第１１の観点に記載のＭＲＩ装置である。
課題を解決するための発明は、第１７の観点では、前記ＲＦ励起は体動に同期することを特徴とする第１６の観点に記載のＭＲＩ装置である。

課題を解決するための発明は、第１８の観点では、前記体動は呼吸であることを特徴とする第１７の観点に記載のＭＲＩ装置である。
課題を解決するための発明は、第１９の観点では、前記パルスシーケンスは、Ｎｅｘが２以上の２Ｄスキャン用のパルスシーケンスであることを特徴とする第１１の観点に記載のＭＲＩ装置である。

課題を解決するための発明は、第２０の観点では、前記パルスシーケンスは、３Ｄスキャン用のパルスシーケンスであることを特徴とする第１１の観点に記載のＭＲＩ装置である。

本発明によれば、プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスで磁気共鳴イメージングを行うためのＴＩを設定するに当たり、前記パルスシーケンスの下での脂肪の磁化ベクトルの振る舞いを実スキャンと同一条件でシミュレーションし、前記シミュレーションにおける脂肪抑制用のパルスの印加から前記磁化ベクトルの縦磁化が０になるまでの時間に基づいてＴＩを設定するので、プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンス用の最適なＴＩを設定する方法、および、そのよう方法を利用するＭＲＩ装置を実現することができる。

前記パルスシーケンスは、複数回の脂肪抑制を含むので、脂肪抑制を適切に行うことができる。
前記パルスシーケンスは、１回の脂肪抑制の後に複数回のｋスペース上の異なるデータを採取するので、脂肪抑制を適切に行うことができる。

前記パルスシーケンスは、１回目の脂肪抑制の前にアイドリングビューを有するので、ＩＲを最初から定常状態において行うことができる。
前記パルスシーケンスは、フェーズサイクリング法によるＲＦ励起を含むので、磁場不均一の影響を受けない撮像を行うことができる。

前記パルスシーケンスは、繰返しが非等間隔なＲＦ励起を含むので、被検体の状態に適応したＲＦ励起を行うことができる。
前記ＲＦ励起は体動に同期するので、体動に同期した撮像を行うことができる。

前記体動は呼吸であるので、呼吸同期の撮像を行うことができる。
前記パルスシーケンスは、Ｎｅｘが２以上の２Ｄスキャン用のパルスシーケンスであるので、脂肪抑制された高画質の２Ｄ画像を撮像することができる。

前記パルスシーケンスは、３Ｄスキャン用のパルスシーケンスであるので、脂肪抑制された３Ｄ画像を撮像することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＭＲＩ装置のブロック(block)図を示す。本装置は、発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、ＭＲＩ装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。本装置の動作によって、ＴＩ設定方法に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

図１に示すように、本装置はマグネットシステム(magnet system)１００を有する。マグネットシステム１００は、主磁場コイル(coil)部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦ(radio frequency)コイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。

マグネットシステム１００の内部空間（ボア：bore）に、被検体１が、クレードル(cradle)５００に横臥状態で搭載されて、図示しない搬送手段により搬入および搬出される。主磁場コイル部１０２は、マグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね被検体１の体軸の方向に平行である。すなわち、いわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成しても良い。

マグネットシステム１００は、水平磁場方式のものに変えて、静磁場の方向が被検体１の体軸に垂直な垂直磁場方式のものを用いるようにしても良い。垂直磁場方式では、静磁場発生用に永久磁石が利用される。

勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸、すなわち、スライス(slice)軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。

静磁場空間における互いに垂直な座標軸をｘ，ｙ，ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままｘ，ｙ，ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。

スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード(encode)勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト(read out)勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は３系統の勾配コイルを有する。本書では、勾配磁場を単に勾配ともいう。

ＲＦコイル部１０８は、静磁場空間に被検体１の体内のスピン(spin)を励起するためのＲＦ磁場を形成する。本書では、ＲＦ磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス(pulse)ともいう。

励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８によって受信される。ＲＦコイル部１０８は、送信系と受信系が別々であって良い。磁気共鳴信号は、周波数ドメイン(domain)すなわちフーリエ(Fourier)空間についてのサンプリング(sampling)信号となる。

位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行えば、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間についてのサンプリング信号として得られ、スライス勾配をも利用してエンコードを３軸で行えば３次元フーリエ空間についての信号として得られる。各勾配は、２次元あるいは３次元フーリエ空間における信号のサンプリング位置を決定する。本書では、フーリエ空間をｋスペース(k-space)ともいう。

勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動電力を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、３系統の駆動回路を有する。

ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動電力を与えてＲＦパルスを送信させ、被検体１の体内のスピンを励起する。

ＲＦコイル部１０８には、また、データ(data)収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をディジタルデータ(digital data)として収集する。

勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０にはシーケンス(sequence)制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して磁気共鳴信号の収集を遂行する。

シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ(computer)等を用いて構成される。シーケンス制御部１６０はメモリ(memory)を有する。メモリはシーケンス制御部１６０用のプログラム(program)および各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。本書では、スピンの励起とそれに引き続く磁気共鳴信号の収集をスキャン(scan)ともいう。

データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータはデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０はメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。

データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。データ処理部１７０の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。

データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。

データ処理部１７０には、表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０はグラフィックディスプレー(graphic display)等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス(pointing device)を備えたキーボード(keyboard)等で構成される。

表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は、表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ(interactive)に本装置を操作することが可能である。

図２に、バランスドＳＳＦＰパルスシーケンスを示す。パルスシーケンスは左から右に進行する。図２において、（１）はＲＦ信号のパルスシーケンスを示す。（２）−（４）はいずれも勾配磁場のパルスシーケンスを示す。（２）はスライス勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）はフェーズエンコード勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。

図２に示すように、α°パルスによるスピン励起が行われる。スピン励起はスライス勾配Ｇｓｌｉｃｅの下での選択励起である。スピン励起は、周期ＴＲで繰り返し行われる。周期ＴＲはパルス繰り返し時間とも呼ばれる。本書では、パルス繰り返し時間を単にＴＲともいう。１ＴＲが１ビュー(view)に相当する。

１ＴＲの間に印加される周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑによってエコーが読み出される。なお、エコーはその中心信号で表現する。α°パルスの中心からエコー中心までの時間がエコータイム(echo time)ＴＥである。本書では、エコータイムを単にＴＥともいう。通常は、ＴＥ＝ＴＲ／２となるように、周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑが設定される。

１ＴＲの間に、スピン励起の直後と次のスピン励起の直前にそれぞれフェーズエンコード勾配Ｇｐｈａｓｅが印加される。これら１対のフェーズエンコード勾配Ｇｐｈａｓｅは、大きさおよび極性が互いに対称的になっている。これによって、前側のフェーズエンコード勾配Ｇｐｈａｓｅによってフェーズエンコードの巻き上げが行われ、後ろ側のフェーズエンコード勾配Ｇｐｈａｓｅによってフェーズエンコードの巻き戻しが行われる。フェーズエンコード量は１ＴＲごとに変更される。フェーズエンコードおよび周波数エンコードによってエコーを読み出すことにより、ｋスペースのデータがサンプリングされる。

図３に、ｋスペース概念図を示す。図３に示すように、ｋスペースの横軸ｋｘは周波数軸であり、縦軸ｋｙは位相軸である。図３において、複数の横長の長方形がそれぞれ位相軸上のデータサンプリング位置を表す。長方形内に記入された数字はフェーズエンコード量を表す。フェーズエンコード量はπ／Ｎで正規化してある。Ｎは位相方向のサンプリング数である。位相方向のサンプリング数はビュー数とも呼ばれる。

フェーズエンコード量は位相軸ｋｙの中心で０である。中心から両端にかけてフェーズエンコード量が次第に増加する。増加の極性は互いに逆である。サンプリング間隔すなわちフェーズエンコード量の階差はπ／Ｎである。フェーズエンコード量が小さい領域は低周波数領域となる。フェーズエンコード量が大きい領域は高周波数領域となる。

本装置は、このようなデータ収集を、フェーズサイクリング法にのっとって行う。すなわち、α°パルスの位相を１ＴＲごとに所定の階差ずつ変更しながら行う。位相階差の系列は複数系列用意され、データ収集の繰り返し回数すなわちＮｅｘ(number of excitation)の１回ごとに切り替えて使用される。

本書では、位相階差の系列をフェーズ系列と呼ぶ。フェーズ系列は、例えば、Ｎｅｘが４のときは４系列用意される。そして、第１のフェーズ系列が１回目のデータ収集に使用され、第２のフェーズ系列が２回目のデータ収集に使用され、第３のフェーズ系列が３回目のデータ収集に使用され、第４のフェーズ系列が４回目のデータ収集に使用される。

第１のフェーズ系列の位相階差は例えば１８０°であり、第２のフェーズ系列の位相階差は例えば７２°であり、第３のフェーズ系列の位相階差は例えば１４４°であり、第４のフェーズ系列の位相階差は例えば２１６°である。

図４に、プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスによるスキャンの進行を模式的に示す。図４に示すように、最初に脂肪抑制用のプレパレーションFatSATが行われ、その後に、バランスドＳＳＦＰパルスシーケンスBldSSFPが複数ＴＲにわたって行われる。

Ｎｅｘの次の回でも、先頭において脂肪抑制用のプレパレーションFatSATが行われ、その後に、バランスドＳＳＦＰパルスシーケンスBldSSFPが複数ＴＲにわたって行われる。以下、同様である。

脂肪抑制用のプレパレーションFatSATは、中心周波数を脂肪の共鳴周波数に合わせたインバージョンパルスRFで脂肪の磁化を反転させ、次いで飽和用の勾配磁場Gphaseを印加することによって行われる。

図５に、ＩＲとフェーズエンコードの関係を示す。図５の（１）はインバージョンパルスのタイムチャート、（２）は脂肪の縦磁化のタイムチャート、（３）はフェーズエンコードのタイムチャートである。

図５に示すように、インバージョンパルスで一旦負に反転した脂肪の縦磁化は、ある時定数で正に向かって緩和し、時刻ＴＩ₀で０をよぎる。フェーズエンコードは、時刻ＴＩにおいてフェーズエンコード量が０となり、かつ、その前後でフェーズエンコード量が小さくなるように設定されている。ＴＩはＴＩ₀に等しくしてあり、これによって、ｋスペースの低周波数領域のデータが、脂肪の縦磁化が０になるタイミングを中心として収集される。

なお、時刻ＴＩ₀で縦磁化が０になるのは脂肪の磁化だけであり、データ収集の対象である水の縦磁化は０にはならない。また、ｋスペースの高周波数領域のデータは、時刻ＴＩ₀から離れたタイミングで収集されるが、脂肪抑制には影響がない。

ＴＩ₀は、磁化が平衡状態にあるときと定常状態にあるときとで異なるが、本装置では、そのようなＴＩ₀の相違に対応して最適なＴＩがそれぞれ設定され、それを用いて、脂肪抑制を伴う撮像が行われる。

図６に、本装置の動作のフロー(flow)図を示す。図６に示すように、ステップ(step)６０１で、スキャンプロトコル(scan protocol)を設定する。スキャンプロトコルの設定は、使用者によって行われる。これによって、例えば、プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うフェーズサイクリング法によるバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスの各種パラメータが定まる。

ステップ６０２で、シミュレーション(simulation)を行う。シミュレーションは、データ処理部１７０によって行われる。データ処理部１７０は、本発明におけるシミュレーション手段の一例である。

データ処理部１７０は、プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うフェーズサイクリング法によるバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスの下での、脂肪の磁化ベクトルの振る舞いについて、シミュレーションを行う。

シミュレーションには、ステップ６０１で設定されたスキャンパラメータが使用される。これによって、実スキャンと同一条件でのシミュレーションが行われる。シミュレーションの詳細については、後にあらためて説明する。

ステップ６０３で、ＴＩ設定を行う。ＴＩの設定は、データ処理部１７０により、シミュレーションの結果に基づいて行われる。データ処理部１７０は、本発明におけるＴＩ設定手段の一例である。

データ処理部１７０は、シミュレーションによって判明した脂肪の磁化ベクトルの振る舞いから、縦磁化が０になるタイミングＴＩ₀を特定し、それに一致するようにＴＩを設定する。ＴＩ₀は、平衡状態におけるＩＲと定常状態におけるＩＲがそれぞれ特定され、それに合わせて、平衡状態用のＴＩと定常状態用のＴＩがそれぞれ設定される。

ステップ６０４で、スキャンを行う。スキャンは、シーケンス制御部１６０による制御の下で、マグネットシステム１００、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１６０によって行われる。これらは、本発明におけるデータ収集手段の一例である。シーケンス制御部１６０は、ステップ６０１で設定されたスキャンプロトコルにより、ステップ６０３で設定されたＴＩを用いてスキャンを制御する。

その際、平衡状態でのＩＲを伴うスキャンに対しては平衡状態用のＴＩを適用し、定常状態でのＩＲを伴うスキャンに対しては定常状態用のＴＩを適用する。これによって、ｋスペースの低周波数領域のデータは、どの回のＩＲについても、脂肪の縦磁化が０になるタイミングを中心として収集される。

ステップ６０５で、画像再構成を行う。画像再構成はデータ処理部１７０によって行われる。ｋスペースの低周波数領域のデータが、どの回のＩＲについても、脂肪の縦磁化が０になるタイミングを中心として収集されているので、再構成画像は脂肪が抑制されたものとなる。

脂肪の磁化の振る舞いに関するシミュレーションについて説明する。ブロッホ(Bloch)ＭＲ磁化ベクトルシミュレーション自体は、一般的にいろいろなシーケンスの磁化の振る舞いを調査する場合等に用いられている。

回転座標系の Bloch方程式とその解は(1)式で与えられる。ここに、M0は縦磁化の平衡状態を表す。

バランスド SSFP の励起直前の磁化のX,Y,Z 成分をそれぞれ mx,my,mz とする。時刻 t=0 にX 軸方向のRF に励起された時のフリップアングルを A とすると、磁化は以下となる。

式 (1),(2) より Mz,Mx,My を求める。時間 TR の間に横磁化が磁場不均一等で受ける位相回転を B とした時、時刻 t=TR すなわち次の励起直前の磁化 Mx,My.Mz は(3)式となる。

ここに、 E1 = exp[-TR/T1], E2 = exp[-TR/T2] で、それぞれ T1緩和,T2緩和を表す。
送信位相の増分 180度の送信位相の場合を考える。これは一般的なバランスド SSFPの送信位相である。送信位相の増分 180度の場合はその制御は (3)式の A の符号を励起ごとに反転すれば良い。

また FatSATは、そのフリップアングルをCとすると、(4) 式で表現できる。初期状態(5)式から (4),(3)式をスキャン条件に合わせ順に計算すれば、擬似的なスキャンができ、所望の時刻の磁化の状態を求めることができる。

図７に、MR磁化ベクトルシミュレーション結果の一例を示す。脂肪のT1/T2は 242/43ms、励起パルスの送信位相は180度(0-180-0180)、励起パルスのフリップアングルは60度である。なお、磁化の振動を抑制するためにFat SAT パルスの前後でRF パルスのフリップアングルを段階的に変えている。

2回目のFat SATまでの励起回数は 256、繰り返し時間TR は5.8ms、Fat SAT のフリップアングル 150度である。また TR 間のケミカルシフト(Chemical Shift)による位相シフト Bはゼロとした。これはRF フェーズサイクリングを伴うバランスド SSFP では、各フェーズサイクリング位相角にとってケミカルシフトによる位相シフト Bはそれぞれ違って感じられるので、バランスド SSFP の信号強度の基本となる送信位相180度で代表させて求めるためである。

この例では1回目のFat SAT後縦磁化がゼロとなる TI0 は 139ms、 2回目の TI0 は 87ms となっている。 2D スキャンでは、フェーズサイクリングを行わない場合は、1回目の最適値 TI=139msでkスペースの低周波領域を収集し、フェーズサイクリングを行う場合は、2回目の最適値 TI=87ms で kスペースの低周波領域を収集するようにすれば良い。なお、フェーズサイクリングを行う場合1回目のFat SAT の直前に、ある程度磁化を定常状態に持っていくためのアイドリングビュー(Idling View)が必要である。

この手法は 3D スキャンにも応用が可能である。 3DバランスドSSFP では複数回の Fat SAT を必要とするため、フェーズサイクリングの有無に関わらずFat SAT は定常状態に近い状態に適用される。したがって、2回目の Fat SAT 後のTI0を使えば良い。ただし、呼吸ゲート併用時等、RF を照射しない待ち時間が存在する場合は、ＲＦ励起が非等間隔になり、磁化が平衡状態に近くなるため、1回目の Fat SAT 後のTI0 を使用すればよい。

上記の説明では (3)式のケミカルシフトによる TR 内の位相シフト B は 0 としたが、フェーズサイクリングを行わない場合は0 でなくても良い。これによって、ＴＩは脂肪のオフレゾナンスも考慮した最適化となる。なお、B は磁場強度と TR が決まれば決定される変数である。

本発明の実施の形態の一例のＭＲＩ装置のブロック図である。本発明の実施の形態の一例のＭＲＩ装置が実行するＳＳＦＰパルスシーケンスを示す図である。ｋスペース概念図を示す図である。プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスによるスキャンの進行を示す図である。ＩＲとフェーズエンコードの関係を示す図である。本発明の実施の形態の一例のＭＲＩ装置の動作を示すフロー図である。磁化ベクトルシミュレーション結果の一例を示す図である。

符号の説明

１００：マグネットシステム
１０２：主磁場コイル部
１０６：勾配コイル部
１０８：ＲＦコイル部
１３０：勾配駆動部
１４０：ＲＦ駆動部
１５０：データ収集部
１６０：シーケンス制御部
１７０：データ処理部
１８０：表示部
１９０：操作部
５００：クレードル

Claims

プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスで磁気共鳴イメージングを行うためのＴＩを設定する方法であって、
前記パルスシーケンスの下での脂肪の磁化ベクトルの振る舞いを実スキャンと同一条件でシミュレーションし、
前記シミュレーションにおける脂肪抑制用のパルスの印加から前記磁化ベクトルの縦磁化が０になるまでの時間に基づいてＴＩを設定する
ことを特徴とするＴＩ設定方法。
前記パルスシーケンスは、複数回の脂肪抑制を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のＴＩ設定方法。
前記パルスシーケンスは、１回の脂肪抑制の後に複数回のｋスペース上の異なるデータを採取する
ことを特徴とする請求項１に記載のＴＩ設定方法。
前記パルスシーケンスは、１回目の脂肪抑制の前にアイドリングビューを有する
ことを特徴とする請求項３に記載のＴＩ設定方法。
前記パルスシーケンスは、フェーズサイクリング法によるＲＦ励起を含む
ことを特徴とする請求項４に記載のＴＩ設定方法。
前記パルスシーケンスは、繰返しが非等間隔なＲＦ励起を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のＴＩ設定方法。
前記ＲＦ励起は体動に同期する
ことを特徴とする請求項６に記載のＴＩ設定方法。
前記体動は呼吸である
ことを特徴とする請求項７に記載のＴＩ設定方法。
前記パルスシーケンスは、Ｎｅｘが２以上の２Ｄスキャン用のパルスシーケンスである
ことを特徴とする請求項１に記載のＴＩ設定方法。
前記パルスシーケンスは、３Ｄスキャン用のパルスシーケンスである
ことを特徴とする請求項１に記載のＴＩ設定方法。
プリパレーションＩＲ型脂肪抑制パルスによる脂肪抑制を伴うバランスドＳＳＦＰパルスシーケンスで磁気共鳴イメージングを行うＭＲＩ装置であって、
前記パルスシーケンスの下での脂肪の磁化ベクトルの振る舞いを実スキャンと同一条件でシミュレーションするシミュレーション手段と、
前記シミュレーションにおける脂肪抑制用のパルスの印加から前記磁化ベクトルの縦磁化が０になるまでの時間に基づいてＴＩを設定するＴＩ設定手段と、
前記パルスシーケンスの実行時にｋスペースの低周波数領域のデータ収集を前記ＴＩによって定まるタイミングで行うデータ収集手段
を具備することを特徴とするＭＲＩ装置。
前記パルスシーケンスは、複数回の脂肪抑制を含む
ことを特徴とする請求項１１に記載のＭＲＩ装置。
前記パルスシーケンスは、１回の脂肪抑制の後に複数回のｋスペース上の異なるデータを採取する
ことを特徴とする請求項１１に記載のＭＲＩ装置。
前記パルスシーケンスは、１回目の脂肪抑制の前にアイドリングビューを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のＭＲＩ装置。
前記パルスシーケンスは、フェーズサイクリング法によるＲＦ励起を含む
ことを特徴とする請求項１４に記載のＭＲＩ装置。
前記パルスシーケンスは、繰返しが非等間隔なＲＦ励起を含む
ことを特徴とする請求項１１に記載のＭＲＩ装置。
前記ＲＦ励起は体動に同期する
ことを特徴とする請求項１６に記載のＭＲＩ装置。
前記体動は呼吸である
ことを特徴とする請求項１７に記載のＭＲＩ装置。
前記パルスシーケンスは、Ｎｅｘが２以上の２Ｄスキャン用のパルスシーケンスである
ことを特徴とする請求項１１に記載のＭＲＩ装置。
前記パルスシーケンスは、３Ｄスキャン用のパルスシーケンスである
ことを特徴とする請求項１１に記載のＭＲＩ装置。