JP2009028398A - Magnetic resonance-imaging system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an MRI system which can effectively prevent the generation of an unintended fake image due to an addition of prepulse, independently of imaging conditions. <P>SOLUTION: The system has an irradiation means which generates a high-frequency magnetic field to be exposed to a subject in a static magnetic field, a receiving means which receives echo signals from the subject, a measurement control means which controls the irradiation means and the receiving means based on a given pulse sequence, wherein the pulse sequence consists of a prepulse part having prepulse and a main measurement part measuring the echo signals, and the measurement control means characteristically changes irradiation phases of prepulse for each irradiation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴(以下、「NMR」という)信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する核磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」という)装置に関し、特に主計側に先だって印加する付加パルス(以下、プリパルス)の印加制御に関する。   The present invention measures nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as `` NMR '') signals from hydrogen, phosphorus, etc. in a subject and images nuclear density distribution, relaxation time distribution, etc. In particular, the present invention relates to application control of an additional pulse (hereinafter referred to as pre-pulse) that is applied prior to the main meter side.

MRI装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するNMR信号(エコー信号)を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を二次元的に或いは三次元的に画像化する装置である。撮像においては、エコー信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたエコー信号は、二次元又は三次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。   MRI equipment measures NMR signals (echo signals) generated by nuclear spins that make up the body of a subject, especially human tissue, and forms the shape and function of the head, abdomen, limbs, etc. in two or three dimensions. It is a device that images. In imaging, the echo signal is given different phase encoding depending on the gradient magnetic field and is frequency-encoded and measured as time-series data. The measured echo signal is reconstructed into an image by two-dimensional or three-dimensional Fourier transform.

このようなMRI装置を用いた撮像において、主計測パルスシーケンスに先んじてプリパルスを付加することにより、撮像部位の画像に所望のコントラストを付与する撮像方法がある。   In imaging using such an MRI apparatus, there is an imaging method that gives a desired contrast to an image of an imaging region by adding a pre-pulse prior to the main measurement pulse sequence.

例えば、水分子の水素プロトン(以下、水プロトンと略記する)と脂肪分子の水素プロトン(以下、脂肪プロトンと略記する)の共鳴周波数の差(いわゆるケミカルシフト(化学シフト))を利用して、脂肪プロトンのみをプリパルスにより選択的に励起してサチュレート(飽和)させる脂肪抑制方法(CHESS法)が採られることがある。この脂肪抑制方法により、臨床上の意義が小さいとされる脂肪組織からの信号が低減された脂肪抑制画像を取得することができる。   For example, utilizing the difference in resonance frequency between hydrogen protons of water molecules (hereinafter abbreviated as water protons) and hydrogen protons of fat molecules (hereinafter abbreviated as fat protons) (so-called chemical shift (chemical shift)), A fat suppression method (CHESS method) in which only fat protons are selectively excited by a pre-pulse to saturate (saturate) may be employed. With this fat suppression method, it is possible to obtain a fat suppression image in which signals from adipose tissue, which are considered to have little clinical significance, are reduced.

別の例としては、呼吸や嚥下に起因する動きによって偽像を発生する部位を、プリパルスを用いた選択励起法により予め飽和させて、偽像を発生する部位からの信号を抑制するプリサチュレーション法(Spatial Pre Saturation法)が挙げられる。   As another example, a pre-saturation method in which a portion that generates a false image due to movement caused by breathing or swallowing is presaturated by a selective excitation method using a pre-pulse, and a signal from the portion that generates the false image is suppressed. (Spatial Pre Saturation method).

これらのプリパルスは、主計測パルスシーケンスに追加・挿入されて被検体に印加されるので、主計測と同様、予め指定された撮像条件に応じて繰り返し回数や励起周波数が制御される。しかし、高周波磁場パルス(以下、RFパルスと略記する)による励起プロファイルの不完全性、プリパルスの後に印加されるスポイル磁場による位相変化と主計測で用いられる傾斜磁場による位相変化とがバランスすることによる偽エコー信号の発生、或いはプリパルスの印加時間間隔の適否等が原因となって、十分な抑制効果が得られない、或いは意図しない偽像が発生する場合がある。   Since these pre-pulses are added to and inserted into the main measurement pulse sequence and applied to the subject, the number of repetitions and the excitation frequency are controlled according to the imaging conditions specified in advance as in the main measurement. However, due to imbalance of excitation profile due to high frequency magnetic field pulse (hereinafter abbreviated as RF pulse), phase change due to spoil magnetic field applied after pre-pulse and phase change due to gradient magnetic field used in main measurement are balanced Due to generation of a false echo signal or appropriateness of the pre-pulse application time interval, a sufficient suppression effect may not be obtained or an unintended false image may occur.

このような課題を解決するために、上記CHESS法を例にとると、(特許文献1)には、不十分な脂肪抑制効果に対する解決策の1つとして、プリパスルの印加時間間隔に応じてRFパルスの振幅を調整する方法が提案されている。具体的には、抑制対象である脂肪プロトンの縦緩和時間(T1)とプリパルスの繰り返し時間の関係に着目し、予め最適なRFパルスの振幅補正率を定めておく。
Taking the above CHESS method as an example in order to solve such a problem, (Patent Document 1) describes, as one of the solutions to an insufficient fat suppression effect, RF according to the application time interval of the prepulse. A method for adjusting the amplitude of the pulse has been proposed. Specifically, focusing on the relationship between the longitudinal relaxation time (T1) of the fat protons to be suppressed and the prepulse repetition time, an optimal RF pulse amplitude correction factor is determined in advance.

特開2000-175884号公報。JP 2000-175884 A.

しかし、(特許文献1)に記載の方法では、RFパルスの振幅制御のみを行っており、偽像抑制は考慮されていない。即ち、プリパルスの後に印加されるスポイル磁場による位相変化と主計測で用いられる傾斜磁場による位相変化とがバランスすることによって発生する偽エコー信号に基づく偽像を抑制することは考慮されていないので、偽像が発生して画質が劣化する課題を有している。   However, in the method described in (Patent Document 1), only the amplitude control of the RF pulse is performed, and false image suppression is not considered. In other words, it is not considered to suppress the false image based on the false echo signal generated by balancing the phase change due to the spoil magnetic field applied after the pre-pulse and the phase change due to the gradient magnetic field used in the main measurement. There is a problem that image quality deteriorates due to generation of a false image.

そこで本発明の目的は、上記課題を鑑みてなられたものであり、撮像条件によらずに、プリパルス追加に基づく意図しない偽像の発生を効果的に抑制することが可能なMRI装置を提供する事である。   Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above problems, and provides an MRI apparatus capable of effectively suppressing the occurrence of an unintended false image based on the addition of a prepulse regardless of imaging conditions. Is to do.

上記目的を達成するために、本発明のMRI装置は以下のように構成される。即ち、
静磁場中に置かれた被検体に照射する高周波磁場を発生する照射手段と、被検体からのエコー信号を受信する受信手段と、所定のパルスシーケンスに基づいて照射手段と受信手段を制御する計測制御手段と、を有し、パルスシーケンスは、プリパルスを有するプリパルス部と前記エコー信号の計測を行う主計側部とを有して成り、計測制御手段は、プリパルスの照射位相を照射毎に異ならせることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the MRI apparatus of the present invention is configured as follows. That is,
Irradiation means for generating a high-frequency magnetic field for irradiating a subject placed in a static magnetic field, reception means for receiving an echo signal from the subject, and measurement for controlling the irradiation means and the reception means based on a predetermined pulse sequence And a pulse sequence having a pre-pulse part having a pre-pulse and a main measuring side part for measuring the echo signal, and the measurement control means makes the irradiation phase of the pre-pulse different for each irradiation. It is characterized by that.

本発明のMRI装置によれば、撮像条件によらずに、プリパルス追加に基づく意図しない偽像の発生を効果的に抑制することが可能になる。   According to the MRI apparatus of the present invention, it is possible to effectively suppress the generation of an unintended false image based on the addition of a prepulse regardless of the imaging conditions.

以下、添付図面に従って本発明のMRI装置の好ましい実施形態について詳説する。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, preferred embodiments of the MRI apparatus of the present invention will be described in detail 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、本発明に係るMRI装置の一例の全体概要を図1に基づいて説明する。図1は、本発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。   First, an overall outline of an example of an MRI apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of an MRI apparatus according to the present invention.

このMRI装置は、NMR現象を利用して被検体の断層像を得るもので、同図に示すように静磁場発生磁気回路1と、傾斜磁場発生系2と、送信系3と、受信系4と、信号処理系5と、シーケンサ6と、中央処理装置(CPU)7と、操作部8とを備えて成る。   This MRI apparatus uses a NMR phenomenon to obtain a tomographic image of a subject. As shown in the figure, a static magnetic field generation magnetic circuit 1, a gradient magnetic field generation system 2, a transmission system 3, and a reception system 4 A signal processing system 5, a sequencer 6, a central processing unit (CPU) 7, and an operation unit 8.

静磁場発生磁気回路1は、被検体9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、上記被検体9の周りのある広がりをもった空間に永久磁石方式又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 magnetic circuit 1 generates a uniform static magnetic field around the subject 9 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 9 Permanent magnet type, normal conducting type or superconducting type magnetic field generating means is arranged.

傾斜磁場発生系2は、X、Y、Zの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル10と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源11とから成り、シーケンサ6から命令にしたがってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源11を駆動することにより、X、Y、Zの三軸方向の傾斜磁場Gs、Gp、Gfを被検体9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、被検体9に対するスライス面を設定することができ、またエコー信号をエンコードし位置情報を付与することができる。また傾斜磁場の印加に起因する渦電流と残留磁場の空間的かつ時間的な情報から、静磁場発生磁気回路1の一部を形成しているシムコイルや局在コイル、あるいは傾斜磁場発生系2に対して補償電流を即時印加することにより、渦電流や残留磁場に起因する不整磁場を補正する。   The gradient magnetic field generation system 2 includes a gradient magnetic field coil 10 wound in three axial directions of X, Y, and Z, and a gradient magnetic field power source 11 that drives each coil. By driving the gradient magnetic field power supply 11, gradient magnetic fields Gs, Gp, and Gf in three axial directions of X, Y, and Z are applied to the subject 9. By applying this gradient magnetic field, a slice plane for the subject 9 can be set, and an echo signal can be encoded to provide position information. In addition, based on the spatial and temporal information of the eddy current and residual magnetic field resulting from the application of the gradient magnetic field, the shim coil or the local coil that forms part of the static magnetic field generation magnetic circuit 1 or the gradient magnetic field generation system 2 On the other hand, an improper magnetic field caused by an eddy current or a residual magnetic field is corrected by immediately applying a compensation current.

送信系3は、被検体9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にRFパルスを照射するもので、高周波発振器12と、変調器13と、高周波増幅器14と、送信側の高周波コイル15とから成り、高周波発振器12から出力された高周波パルスを高周波増幅器14で増幅した後に被検体9に近接して配置された送信側の高周波コイル15に供給することにより、電磁波(高周波信号)が上記被検体9に照射されるようになっている。   The transmission system 3 irradiates an RF pulse to cause an NMR phenomenon in the atomic nucleus constituting the biological tissue of the subject 9, and includes a high-frequency oscillator 12, a modulator 13, a high-frequency amplifier 14, and a transmission side The high-frequency pulse output from the high-frequency oscillator 12 is amplified by the high-frequency amplifier 14, and then supplied to the high-frequency coil 15 on the transmission side disposed in the vicinity of the subject 9. Signal) is applied to the subject 9.

受信系4は、被検体9の生体組織を構成する原子核の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16と、増幅器17と、直交位相検波器18と、A/D変換器19とから成り、送信側の高周波コイル15から照射された電磁波による被検体9の応答の電磁波(NMR信号)は被検体9に近接して配置された受信側の高周波コイル16で受信され、増幅器17及び直交位相検波器18を介してA/D変換器19に入力されディジタル量に変換され、さらにシーケンサ6からの命令によるタイミングで直交位相検波器18によりサンプリングされた二系列の収集データとされ、その信号が信号処理系5に送られるようになっている。   The receiving system 4 detects an echo signal (NMR signal) emitted by the NMR phenomenon of the nucleus constituting the biological tissue of the subject 9, and receives the high-frequency coil 16, the amplifier 17, and the quadrature detector on the receiving side. 18 and an A / D converter 19, and the electromagnetic wave (NMR signal) of the response of the subject 9 due to the electromagnetic wave irradiated from the high-frequency coil 15 on the transmission side is received on the reception side arranged close to the subject 9. Received by the high-frequency coil 16, input to the A / D converter 19 through the amplifier 17 and the quadrature detector 18, converted to a digital quantity, and further sampled by the quadrature detector 18 at the timing according to the command from the sequencer 6. The two collected data are sent to the signal processing system 5.

信号処理系5は、受信系4で受信したエコー信号を用いて画像再構成演算を行うと共に画像表示をするもので、エコー信号についてフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理及びシーケンサ6の制御を行うCPU7と、経時的な画像解析処理及び計測を行うプログラムやその実行において用いる不変のパラメータなどを記憶するROM(読み出し専用メモリ)20と、前計測で得た計測パラメータや受信系4で受信したエコー信号、及び関心領域設定に用いる画像を一時保管すると共にその関心領域を設定するためのパラメータなどを記憶するRAM(随時書き込み読み出しメモリ)21と、CPU7で再構成された画像データを記録するデータ格納部となる光磁気ディスク22及び磁気ディスク23と、これらの光磁気ディスク22又は磁気ディスク23から読み出した画像データを映像化して断層像として表示する表示部となるディスプレイ24とから成る。   The signal processing system 5 performs image reconstruction calculation and image display using the echo signal received by the reception system 4, and processes the Fourier transform, correction coefficient calculation, image reconstruction, etc. for the echo signal and the sequencer 6 CPU 7 for controlling the image, ROM (read-only memory) 20 for storing time-lapse image analysis processing and measurement programs and invariant parameters used in the execution, measurement parameters and reception system 4 obtained in the previous measurement Temporarily store the echo signal received in step 1 and the image used for region of interest setting and store parameters (such as parameters for setting the region of interest) 21 and the image data reconstructed by the CPU 7. Magneto-optical disk 22 and magnetic disk 23 serving as a data storage unit to be recorded, and image data read from these magneto-optical disk 22 or magnetic disk 23 And a display 24 serving as a display unit for visualizing and displaying as a tomographic image.

シーケンサ6は、上記被検体9の生体組織を構成する原子核に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制御手段となるもので、CPU7の制御で動作し、被検体9の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系3、静磁場発生磁気回路1の一部を形成しているシムコイルや局在コイル、傾斜磁場発生系2、および受信系4に送る事ができる。   The sequencer 6 serves as a control means for repeatedly applying an RF pulse that causes an NMR phenomenon to the nucleus constituting the living tissue of the subject 9 in a predetermined pulse sequence. The sequencer 6 operates under the control of the CPU 7, Sending various commands necessary to collect tomographic image data to the transmission system 3, shim coils and localized coils forming part of the static magnetic field generation magnetic circuit 1, the gradient magnetic field generation system 2, and the reception system 4 Can do.

操作部8は、信号処理系5で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボールやマウス25及び、キーボード26から成る。   The operation unit 8 inputs control information for processing performed in the signal processing system 5, and includes a trackball, a mouse 25, and a keyboard.

次に、従来のプリパルスの一例として、上記MRI装置においてCHESSパルスを用いた脂肪抑制方法について、図2を用いて説明する。   Next, as an example of a conventional pre-pulse, a fat suppression method using a CHESS pulse in the MRI apparatus will be described with reference to FIG.

図2は、シーケンサ6に組み込まれた、CHESSパルスを用いた脂肪抑制パルスシーケンスの一例を示すシーケンスチャートである。RFはRFパルスの、Gsはスライス傾斜磁場の、Gpは位相エンコード傾斜磁場の、Gfは周波数エンコード傾斜磁場の、印加タイミングをそれぞれ表している。シーケンサ6はこのシーケンスチャートに基づいて、傾斜磁場発生系2,送信系3、及び受信系4を制御する。   FIG. 2 is a sequence chart showing an example of a fat suppression pulse sequence using a CHESS pulse incorporated in the sequencer 6. RF represents an RF pulse, Gs represents a slice gradient magnetic field, Gp represents a phase encode gradient magnetic field, and Gf represents an application timing of a frequency encode gradient magnetic field. The sequencer 6 controls the gradient magnetic field generation system 2, the transmission system 3, and the reception system 4 based on this sequence chart.

このパルスシーケンスは、プリパルスを発生するプリパルス部と、画像用のエコー信号を計測する主計測部とを有して成る。プリパルス部はプリパルスとしてCHESSパルスを発生し、主計測部はスピンエコー法(SE法)に基づくパルスシーケンスを発生する。ただし、主計測パルスシーケンスとしては、SE法に限らず、グラジエントエコー法や、EPI法などの他の手法に基づくパルスシーケンスでも良い。   This pulse sequence includes a pre-pulse unit that generates a pre-pulse and a main measurement unit that measures an echo signal for an image. The prepulse unit generates a CHESS pulse as a prepulse, and the main measurement unit generates a pulse sequence based on the spin echo method (SE method). However, the main measurement pulse sequence is not limited to the SE method, and may be a pulse sequence based on another method such as a gradient echo method or an EPI method.

図2に示すパルスシーケンスは、シーケンサ6の制御により、まず脂肪プロトンを励起(飽和)するためのRFパルス(CHESSパルス)201が照射され、脂肪プロトンの縦磁化が消失し、横磁化が生成される。次いでクラッシャー(スポイル)傾斜磁場202が傾斜磁場の各画像軸方向に印加されて、脂肪プロトンの横磁化が位相分散されて消失される。この状態で、水プロトンを励起する90度パルス203がスライス選択傾斜磁場Gs204と共に印加され、位相エンコード方向の傾斜磁場Gp205と周波数エンコード方向の傾斜磁場206とが印加された後に、180度パルス207がスライス選択傾斜磁場Gs208とともに印加される。その後に、周波数エンコード方向の傾斜磁場209が印加されて、90度パルス203からエコー信号時間TE経過後にエコー信号が計測される。信号計測後、再びクラッシャー(スポイル)傾斜磁場210が印加される。以上の各パルスが、位相エンコード傾斜磁場205の強度を変化させながら、繰り返し時間TR毎に繰り返されて、画像再構成に必要なエコー信号が計測される。   In the pulse sequence shown in FIG. 2, under the control of the sequencer 6, first, an RF pulse (CHESS pulse) 201 for exciting (saturating) fat protons is irradiated, the longitudinal magnetization of the fat protons disappears, and transverse magnetization is generated. The Next, a crusher (spoil) gradient magnetic field 202 is applied in the direction of each image axis of the gradient magnetic field, and the transverse magnetization of the fat protons is phase-dispersed and disappears. In this state, a 90-degree pulse 203 for exciting water protons is applied together with the slice selective gradient magnetic field Gs204, and after applying the gradient magnetic field Gp205 in the phase encoding direction and the gradient magnetic field 206 in the frequency encoding direction, a 180-degree pulse 207 is generated. It is applied together with the slice selective gradient magnetic field Gs208. After that, a gradient magnetic field 209 in the frequency encoding direction is applied, and the echo signal is measured after the echo signal time TE has elapsed from the 90-degree pulse 203. After the signal measurement, the crusher (spoiler) gradient magnetic field 210 is applied again. The above pulses are repeated for each repetition time TR while changing the intensity of the phase encoding gradient magnetic field 205, and an echo signal necessary for image reconstruction is measured.

なお、図2では、1つのスライスに対して1つのCHESSパルスが印加される例を示しているが、CHESSパルスの数は2以上でも良い。また、TRの空き時間に、主計側部のRFパルスの送信周波数を変えて他のスライスを励起して撮像すれば、マルチスライス撮像が可能になる。   FIG. 2 shows an example in which one CHESS pulse is applied to one slice, but the number of CHESS pulses may be two or more. In addition, if the transmission frequency of the RF pulse on the side of the main unit is changed and the other slices are excited and imaged during the TR free time, multi-slice imaging can be performed.

通常CHESSパルスは、スライス選択傾斜磁場が印加されない非選択励起(全励起)とされるので、RFパルスの照射不均一や撮像に無関係な部位からのエコー信号に起因する偽信号を抑制するために、スポイル傾斜磁場202がCHESSパルスの後に付加される。この際、十分なスポイル効果を得る為に、傾斜磁場強度が強くされ、且つ印加時間が長くされる場合が多い。   Normally, CHESS pulse is non-selective excitation (total excitation) where no slice selective gradient magnetic field is applied, so to suppress spurious signals caused by non-uniform RF pulse irradiation and echo signals from parts unrelated to imaging A spoil gradient 202 is added after the CHESS pulse. At this time, in order to obtain a sufficient spoiling effect, the gradient magnetic field strength is often increased and the application time is increased.

しかし印加する傾斜磁場強度を強くすると、磁場切り替えに起因する騒音の増大、dB/dt制限による計測自由度の低下につながる。またスポイル傾斜磁場の時間が長いと、撮像効率が大幅に低減する。加えて、スポイルに用いられるのは、MRI撮像に用いられる傾斜磁場であり線形磁場である。よって、主計測で用いられる傾斜磁場による位相変化とスポイル傾斜磁場による位相変化がバランスする場合もある。その場合には、偽エコー信号が発生し、その偽エコー信号に基づく偽像により画像不良の原因となりうる。この様な従来技術のプリパルスによる偽エコー信号の発生を抑制するのが、以下に説明する本発明のプリパルス制御である。
(第1の実施形態)
However, increasing the strength of the applied gradient magnetic field leads to increased noise due to magnetic field switching and reduced measurement freedom due to dB / dt limitation. In addition, if the time of the spoiling gradient magnetic field is long, the imaging efficiency is greatly reduced. In addition, what is used for the spoil is a gradient magnetic field used for MRI imaging and a linear magnetic field. Therefore, there may be a balance between the phase change due to the gradient magnetic field used in the main measurement and the phase change due to the spoil gradient magnetic field. In this case, a false echo signal is generated, and an image defect may be caused by a false image based on the false echo signal. It is the prepulse control of the present invention described below that suppresses the generation of such false echo signals due to the prior art prepulse.
(First embodiment)

本発明のMRI装置の第1の実施形態を説明する。本実施形態は、印加するプリパルスの照射位相を、その印加時間間隔に応じて制御する。これにより、プリパルスによって励起された横磁化を効率的にスポイルさせるものである。以下、図3に基づいて本実施形態を説明する。   A first embodiment of the MRI apparatus of the present invention will be described. In the present embodiment, the irradiation phase of the pre-pulse to be applied is controlled according to the application time interval. Thereby, the transverse magnetization excited by the pre-pulse is effectively spoiled. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIG.

図3は、本実施形態の処理フローを表すフローチャートであり、この処理フローはプログラムとして予めシーケンサ6に記憶されている。以下、図3に示す処理フローの各ステップを詳細に説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing the processing flow of the present embodiment, and this processing flow is stored in advance in the sequencer 6 as a program. Hereinafter, each step of the processing flow shown in FIG. 3 will be described in detail.

ステップ301で、撮像条件が設定される。操作者は、操作部8を介して、繰り返し時間TRやスライス枚数M等の撮像条件を入力設定する。   In step 301, imaging conditions are set. The operator inputs and sets imaging conditions such as the repetition time TR and the number of slices M via the operation unit 8.

ステップ302で、ステップ301で設定された撮像条件に基づいて、パルスシーケンス内におけるプリパルスの印加間隔TDが算出される。1TRの中でM断面を計測するマルチスライスパルスシーケンスで、且つ断面毎にプリパルスが印加される場合を例にとると、プリパルスの印加時間間隔TDは以下の式で求められる。   In step 302, based on the imaging conditions set in step 301, the pre-pulse application interval TD in the pulse sequence is calculated. Taking a case where a multi-slice pulse sequence for measuring an M cross section in 1TR and a pre-pulse is applied for each cross-section as an example, the pre-pulse application time interval TD is obtained by the following equation.

Figure 2009028398
もちろんパルスシーケンスは様々な形態を取るので、適宜最適なTD算出式は変更される。
Figure 2009028398
Of course, since the pulse sequence takes various forms, the optimum TD calculation formula is changed as appropriate.

ステップ303は、(2)式に基づいて、TD間の位相発展量PHI(TD)を算出する。   Step 303 calculates the phase evolution amount PHI (TD) between TDs based on the equation (2).

Figure 2009028398
ここで、f0は共鳴周波数[Hz]であり、プリパルスの種類に依存する。水プロトンの共鳴周波数を用いる場合もあるし、他核子の共鳴周波数でも良い。
Figure 2009028398
Here, f 0 is the resonance frequency [Hz] and depends on the type of pre-pulse. The resonance frequency of water protons may be used, or the resonance frequency of other nucleons may be used.

ステップ304で、ステップ303で算出した位相発展量PHI(TD)から、n番目(nは自然数)の基準位相値PHI(TDn)を算出し、これにランダムな位相値PHI(Random)を加えてプリパルス照射位相TxPHI(n)を算出する。   In step 304, the n-th (n is a natural number) reference phase value PHI (TDn) is calculated from the phase evolution amount PHI (TD) calculated in step 303, and a random phase value PHI (Random) is added thereto. The prepulse irradiation phase TxPHI (n) is calculated.

Figure 2009028398
(2)、(3)式から、プリパルスの照射位相が、プリパルスの照射時間間隔TDに依存することが理解される。即ち、本実施形態は、印加するプリパルスの照射位相を、その印加時間間隔に応じて制御するものである。以上までが、プリパルスの照射位相を算出する処理フローの説明である。
Figure 2009028398
From the equations (2) and (3), it is understood that the prepulse irradiation phase depends on the prepulse irradiation time interval TD. That is, in the present embodiment, the irradiation phase of the pre-pulse to be applied is controlled according to the application time interval. The above is the description of the processing flow for calculating the pre-pulse irradiation phase.

シーケンサ6は、この処理フローに基づいて算出したプリパルスの照射位相を有するプリパルスをプリパルス部で発生する様に送信系3を制御して、被検体にそのプリパルス印加する。これにより、撮像条件によらずに、プリパルス追加に基づく偽エコー信号の発生が効果的に抑制されることになる。   The sequencer 6 controls the transmission system 3 so that a prepulse having a prepulse irradiation phase calculated based on this processing flow is generated in the prepulse section, and applies the prepulse to the subject. As a result, the generation of a false echo signal based on the addition of the pre-pulse is effectively suppressed regardless of the imaging conditions.

なお、繰り返し毎に加減算される位相値をランダム値とする代わりに、予め加減算する位相をテーブル化しておいても良いし、また117度を基準とした公知のRFスポイル位相でも良い。或いは、TDを用いてケミカルシフトに起因する水と脂肪の位相差を算出し、脂肪のみを選択的に励起・飽和するように逐一照射位相を算出してもよい。これによりプリパルスの励起特性誤差に起因した水信号低下を避けることができる。なお、この場合は、水・脂肪に位相差が生じるようなTDになるようプリパルス印加時間間隔を逐一制御してパルスシーケンスを実行することが好ましい。   Instead of using a random value as the phase value added / subtracted every repetition, the phase to be added / subtracted in advance may be tabulated, or a known RF spoil phase based on 117 degrees may be used. Alternatively, the phase difference between water and fat caused by chemical shift may be calculated using TD, and the irradiation phase may be calculated one by one so that only fat is selectively excited and saturated. As a result, it is possible to avoid a decrease in the water signal due to the pre-pulse excitation characteristic error. In this case, it is preferable to execute the pulse sequence by controlling the pre-pulse application time interval one by one so as to obtain a TD that causes a phase difference between water and fat.

また、図3ではプリパルスの照射振幅について言及されていないが、照射位相制御と共にプリパルス振幅を任意に変えて照射しても良い(例えば後述する第3の実施形態で説明する振幅制御を併用しても良い)。また、ここではプリパルスの位相だけに着目したが、PHI(TD)に基づく照射位相制御を主計測のRFに対して行っても良い。また、本実施形態は、プリパルスとしてCHESSパルスを用いた例を説明したが、その他のプリパルス(例えば、MTCやプリサチュレーションパルス)に適用してもよい。   Further, although the irradiation amplitude of the prepulse is not referred to in FIG. 3, irradiation may be performed by arbitrarily changing the prepulse amplitude together with the irradiation phase control (for example, combined with amplitude control described in a third embodiment described later) Is also good). Although only the phase of the prepulse is focused here, irradiation phase control based on PHI (TD) may be performed on the main measurement RF. Further, although the present embodiment has described an example in which a CHESS pulse is used as a prepulse, the present embodiment may be applied to other prepulses (for example, MTC and presaturation pulses).

以上説明したように、本実施形態によれば、プリパルスの照射位相がプリパルスの印加時間間隔に応じて制御されるので、撮像条件によらずに、プリパルス追加に基づく偽エコー信号の発生を抑制できる。その結果、意図しない偽像の発生を効果的に抑制することが可能になり、プリパルスによる所望のコントラストを有する画像を高画質で取得することが可能になる。
(第2の実施形態)
As described above, according to the present embodiment, since the prepulse irradiation phase is controlled according to the prepulse application time interval, generation of a false echo signal based on the addition of the prepulse can be suppressed regardless of the imaging conditions. . As a result, generation of an unintended false image can be effectively suppressed, and an image having a desired contrast due to a pre-pulse can be acquired with high image quality.
(Second embodiment)

次に、本発明の第2の実施形態を説明する。本実施形態は、スポイル用磁場として、非線形磁場を用いるものである。プリパルスの照射位相については、前述の第1の実施形態で説明した制御法を併用しても良いし、用いなくても良い。以下、前述の第1の実施形態と異なる点のみ説明し、共通する点についての説明は省略して、図4に基づいて本実施形態を説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a non-linear magnetic field is used as the spoil magnetic field. For the pre-pulse irradiation phase, the control method described in the first embodiment may be used together, or may not be used. Hereinafter, only different points from the first embodiment will be described, and description of common points will be omitted, and the present embodiment will be described based on FIG.

図4は、本実施形態のパルスシーケンスを示すシーケンスチャートである。ただし、図4に示すシーケンスチャートは、プリパルス部のみ示し、主計測部は前述の第1の実施形態と同様なので省略してある。以下、図4に示すプリパルス部のシーケンスチャートに基づいて、本実施形態を説明する。   FIG. 4 is a sequence chart showing a pulse sequence of the present embodiment. However, the sequence chart shown in FIG. 4 shows only the pre-pulse part, and the main measurement part is omitted because it is the same as in the first embodiment. Hereinafter, the present embodiment will be described based on the sequence chart of the prepulse section shown in FIG.

RFパルス401は、プリパルスであり、具体的にはCHESSパルスやMTCパルス等のプリパルスを構成するRFパルスである。402は、図2の202と同様のスポイル傾斜磁場に相当するものであり、線形傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルを用いて発生される。403は、本実施形態の特徴であるスポイル磁場であり、非線形磁場を発生するシムコイルを用いて発生される。   The RF pulse 401 is a pre-pulse, and specifically, an RF pulse that constitutes a pre-pulse such as a CHESS pulse or an MTC pulse. 402 corresponds to a spoil gradient magnetic field similar to 202 in FIG. 2, and is generated using a gradient coil that generates a linear gradient magnetic field. A spoil magnetic field 403 is a feature of the present embodiment, and is generated using a shim coil that generates a nonlinear magnetic field.

通常のMRI装置には、静磁場不均一を補正するため2次以上の球面調和成分磁場を発生するシムコイルが備え付けられている。前述したように線形傾斜磁場だけでスポイルする(横磁化の位相を回す)と、主計測でも用いられている線形傾斜磁場による横磁化の位相変化とバランスしてしまう可能性がある。バランスすると偽エコー信号が発生し、画質劣化に繋がるので、好ましくない。そこで本実施形態は、図4の403に示すように非線形な磁場を発するシムコイルにパルス電流を流してスポイルを行う。これにより、非線形スポイル磁場による横磁化の位相変化と、主計測で用いられている線形傾斜磁場による横磁化の位相変化とがバランスすることが抑制されるので、偽エコー信号の発生が効果的に抑制される。   A normal MRI apparatus is equipped with a shim coil that generates a second-order or higher spherical harmonic component magnetic field in order to correct static magnetic field inhomogeneity. As described above, spoiling only by the linear gradient magnetic field (turning the phase of the transverse magnetization) may balance the phase change of the transverse magnetization by the linear gradient magnetic field also used in the main measurement. If balanced, a false echo signal is generated, which leads to deterioration of image quality, which is not preferable. Therefore, in the present embodiment, as shown by 403 in FIG. 4, a spoil is performed by passing a pulse current through a shim coil that generates a nonlinear magnetic field. This suppresses the balance between the phase change of the transverse magnetization due to the non-linear spoil magnetic field and the phase change of the transverse magnetization caused by the linear gradient magnetic field used in the main measurement. It is suppressed.

なお、図4では、線形スポイル傾斜磁場402と非線形スポイル磁場403とを同時に印加する例を示しているが、同時でなくても良い。また、シムコイルによる非線形スポイル磁場のみ印加しても良い。   FIG. 4 shows an example in which the linear spoil gradient magnetic field 402 and the nonlinear spoil magnetic field 403 are applied simultaneously, but they may not be applied simultaneously. Further, only a non-linear spoiling magnetic field by shim coils may be applied.

以上説明したように、本実施形態によれば、シムコイルを用いた非線形スポイル磁場により、撮像条件によらずに、プリパルス追加に基づく偽エコー信号の発生を抑制できる。即ち、シムコイルを用いた非線形スポイル磁場により、傾斜磁場コイルのみを用いたスポイル磁場による横磁化の位相変化と主計測部で印加される傾斜磁場による横磁化の位相変化とがバランスすることによる偽エコー信号の発生を抑制することができる。その結果、画像上においても偽エコー信号に基づくアーチファクトを抑制することができるので、プリパルスによる所望のコントラストを有する画像を高画質で取得することが可能になる。
(第3の実施形態)
As described above, according to the present embodiment, generation of a false echo signal based on addition of a prepulse can be suppressed by a non-linear spoil magnetic field using shim coils regardless of imaging conditions. That is, a pseudo echo by a non-linear spoil magnetic field using shim coils balances the phase change of transverse magnetization caused by the spoil magnetic field using only the gradient magnetic field coil and the phase change of transverse magnetization caused by the gradient magnetic field applied in the main measurement unit. Generation of signals can be suppressed. As a result, since artifacts based on the pseudo echo signal can be suppressed on the image, it is possible to acquire an image having a desired contrast by the pre-pulse with high image quality.
(Third embodiment)

次に、本発明の第3の実施形態を説明する。本実施形態は、プリパルスの振幅を撮像中に変更する制御を行う。それ以外のプリパルスの照射位相制御や主計測部については、前述の第1、2実施形態のいずれでも良い。以下、前述の第1の実施形態と異なる点のみ説明し、共通する点についての説明は省略して、図5に基づいて本実施形態を説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, control is performed to change the amplitude of the prepulse during imaging. Other prepulse irradiation phase control and main measurement unit may be either of the first and second embodiments described above. Hereinafter, only different points from the first embodiment will be described, and description of common points will be omitted, and the present embodiment will be described based on FIG.

図5は、本実施形態のプリパルスの照射振幅制御のタイムチャートを示す。シーケンサ6は、プリパルス部と主計側部とから成るパルスシーケンスをTR毎に繰り返す。プリパルス部503は、CHESSパルスやMTCパルス等のプリパルスを構成するRFパルス504と傾斜磁場コイルやシムコイルなどによって実現するスポイル磁場505とを発生する。主計測部506は前述の第1、2の実施形態と同様なので省略してある。502の一目盛りは時間間隔TRを表し、一目盛り毎にプリパルス部と主計側部とから成る撮像パルスシーケンスが繰り返し実行される。本実施形態の特徴は、プリパルス504の振幅を所定の振幅変調曲線501に従って撮像中に変化させることである。   FIG. 5 shows a time chart of prepulse irradiation amplitude control of the present embodiment. The sequencer 6 repeats the pulse sequence composed of the pre-pulse part and the main measuring side part for each TR. The pre-pulse unit 503 generates an RF pulse 504 that constitutes a pre-pulse such as a CHESS pulse and an MTC pulse, and a spoil magnetic field 505 that is realized by a gradient magnetic field coil, a shim coil, or the like. The main measurement unit 506 is omitted because it is the same as the first and second embodiments described above. One scale of 502 represents a time interval TR, and an imaging pulse sequence including a pre-pulse part and a main side part is repeatedly executed for each scale. A feature of this embodiment is that the amplitude of the pre-pulse 504 is changed during imaging according to a predetermined amplitude modulation curve 501.

振幅変調曲線501はプリパルス印加時間間隔TDとプリパルス励起プロファイルとから最適化される。具体的には、一度の撮像で印加されるプリパルス全てをもって1つの励起パルスとして扱い、周波数選択性の向上やRFパルスの照射量を低減するように最適化する。図5は、振幅変調曲線501の一例として、Gaussian曲線を用いた例を示す。即ち、シーケンサ6は、Gaussian曲線に則って送信系3を制御し、プリパルスの振幅を最初は小さくして、その後徐々に大きくしていき、ピーク後は、徐々に小さくしていく。ただし、Gaussian曲線に限らず、最適化に応じてその他の任意の形状を有する場合になることもある。   The amplitude modulation curve 501 is optimized from the prepulse application time interval TD and the prepulse excitation profile. Specifically, all pre-pulses applied in one imaging are handled as one excitation pulse, and optimization is performed so as to improve frequency selectivity and reduce the amount of RF pulse irradiation. FIG. 5 shows an example using a Gaussian curve as an example of the amplitude modulation curve 501. That is, the sequencer 6 controls the transmission system 3 in accordance with the Gaussian curve, reduces the amplitude of the pre-pulse first, then gradually increases, and gradually decreases after the peak. However, it is not limited to Gaussian curves, but may have other arbitrary shapes depending on optimization.

なお、ここで述べたプリパルスの振幅制御と同時に、前述の第1の実施形態で説明したプリパルス504の照射位相制御を行っても良い。或いは、更に別の最適化された位相テーブルに従って振幅・位相を同時に変調してプリパルス照射を行っても良い。   Note that the prepulse 504 irradiation phase control described in the first embodiment may be performed simultaneously with the prepulse amplitude control described here. Alternatively, prepulse irradiation may be performed by simultaneously modulating the amplitude and phase in accordance with another optimized phase table.

以上の様にして、プリパルスの照射振幅を撮像中に変更する制御を行うことで、より細かく振幅変調曲線を最適化できるので、プリパルスの周波数選択能を向上することができる。その結果、撮像条件によらずに、プリパルス追加に基づく偽エコー信号の発生を抑制できるので高画質の画像を取得することができる。また、プリパルスの照射振幅を一定にせずに、撮像中に小振幅となる期間を含むので、全体としてSAR低減を実現できる。特にCHESSパルスに本実施形態の振幅制御を適用した場合、MTC効果による水信号低下も回避できる。   As described above, by controlling the irradiation amplitude of the prepulse during imaging, the amplitude modulation curve can be optimized more finely, so that the frequency selection ability of the prepulse can be improved. As a result, the generation of a false echo signal based on the addition of the prepulse can be suppressed regardless of the imaging conditions, so that a high quality image can be acquired. In addition, since the pre-pulse irradiation amplitude is not constant and the period during which imaging is small is included, SAR reduction can be realized as a whole. In particular, when the amplitude control of the present embodiment is applied to the CHESS pulse, it is possible to avoid a water signal decrease due to the MTC effect.

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、本実施例では抑制パルスで対象とする核種を脂肪プロトンとして説明したが、ケミカルシフトイメージング時には水プロトンであっても良い。   As mentioned above, although each embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various changes are possible. For example, in the present embodiment, the nuclide targeted by the suppression pulse has been described as a fat proton, but it may be a water proton during chemical shift imaging.

本発明によるMRI装置の全体構成を示すブロック図。The block diagram which shows the whole structure of the MRI apparatus by this invention. 本発明における脂肪抑制プリパルスを付加したスピンエコー信号シーケンスの1例を示す図。The figure which shows one example of the spin echo signal sequence which added the fat suppression prepulse in this invention. 本発明における1つの実施形態を示した流れ図。The flowchart which showed one Embodiment in this invention. 本発明における、もう1つの実施形態を示したシーケンス図。The sequence diagram which showed another embodiment in this invention. 本発明における、更に別の実施形態を示したシーケンス図。The sequence diagram which showed another embodiment in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 静磁場発生回路、2 傾斜磁場発生系、3 送信系、4 受信系、5 信号処理系、6 シーケンサ、7 CPU、8 操作部、9 被検体、10 傾斜磁場コイル、11 傾斜磁場電源、12 高周波発振器、13 変調器、14 高周波増幅器、15 高周波照射コイル、16 高周波受信コイル、17 増幅器、18 直交位相検波器、19 A/D変換器、20 ROM、21 RAM、22 光磁気ディスク、23 磁気ディスク、24 ディスプレイ、25 トラックボール又はマウス、26 キーボード   1 Static magnetic field generation circuit, 2 Gradient magnetic field generation system, 3 Transmission system, 4 Reception system, 5 Signal processing system, 6 Sequencer, 7 CPU, 8 Operation unit, 9 Subject, 10 Gradient magnetic field coil, 11 Gradient magnetic field power supply, 12 High-frequency oscillator, 13 modulator, 14 high-frequency amplifier, 15 high-frequency irradiation coil, 16 high-frequency receiving coil, 17 amplifier, 18 quadrature detector, 19 A / D converter, 20 ROM, 21 RAM, 22 magneto-optical disk, 23 magnetic Disc, 24 display, 25 trackball or mouse, 26 keyboard

Claims (6)

静磁場中に置かれた被検体に照射する高周波磁場を発生する照射手段と、
前記被検体からのエコー信号を受信する受信手段と、
所定のパルスシーケンスに基づいて前記照射手段と前記受信手段を制御する計測制御手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置において、
前記パルスシーケンスは、プリパルスを有するプリパルス部と前記エコー信号の計測を行う主計側部とを有して成り、
前記計測制御手段は、前記プリパルスの照射位相を照射毎に異ならせることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
An irradiating means for generating a high-frequency magnetic field for irradiating a subject placed in a static magnetic field;
Receiving means for receiving an echo signal from the subject;
Measurement control means for controlling the irradiation means and the receiving means based on a predetermined pulse sequence;
In a magnetic resonance imaging apparatus having
The pulse sequence comprises a pre-pulse part having a pre-pulse and a main side part for measuring the echo signal,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the measurement control unit varies the irradiation phase of the prepulse for each irradiation.
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御手段は、前記プリパルスの印加時間間隔に応じて前記照射位相を制御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.
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the measurement control unit controls the irradiation phase according to an application time interval of the prepulse.
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御手段は、前記プリパルスの照射振幅を所定の変化曲線に基づいて制御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.
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the measurement control unit controls the irradiation amplitude of the prepulse based on a predetermined change curve.
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記静磁場の均一度を調整するシムコイルを更に備え、
前記プリパルス部は、前記プリパルスによって励起された横磁化の位相を分散させるスポイル磁場を発生し、
前記計測制御手段は、前記シムコイルに前記スポイル磁場を発生させ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.
A shim coil for adjusting the uniformity of the static magnetic field;
The pre-pulse unit generates a spoil magnetic field that disperses the phase of transverse magnetization excited by the pre-pulse,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the measurement control unit generates the spoil magnetic field in the shim coil.
静磁場中に置かれた被検体に照射する高周波磁場を発生する照射手段と、
前記被検体からのエコー信号を受信する受信手段と、
所定のパルスシーケンスに基づいて前記照射手段と前記受信手段を制御する計測制御手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置において、
前記パルスシーケンスは、プリパルスを有するプリパルス部と前記エコー信号の計測を行う主計側部とを有して成り、
前記計測制御手段は、前記プリパルスの照射振幅を所定の変化曲線に基づいて制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
An irradiating means for generating a high-frequency magnetic field for irradiating a subject placed in a static magnetic field;
Receiving means for receiving an echo signal from the subject;
Measurement control means for controlling the irradiation means and the receiving means based on a predetermined pulse sequence;
In a magnetic resonance imaging apparatus having
The pulse sequence comprises a pre-pulse part having a pre-pulse and a main side part for measuring the echo signal,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the measurement control unit controls the irradiation amplitude of the prepulse based on a predetermined change curve.
静磁場中に置かれた被検体に照射する高周波磁場を発生する照射手段と、
前記被検体からのエコー信号を受信する受信手段と、
前記静磁場の均一度を調整するシムコイルと、
所定のパルスシーケンスに基づいて前記照射手段と前記受信手段を制御する計測制御手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置において、
前記パルスシーケンスは、プリパルスを有するプリパルス部と前記エコー信号の計測を行う主計側部とを有して成り、
前記プリパルス部は、前記プリパルスによって励起された横磁化の位相を分散させるスポイル磁場を発生し、
前記計測制御手段は、前記シムコイルに前記スポイル磁場を発生させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
An irradiating means for generating a high-frequency magnetic field for irradiating a subject placed in a static magnetic field;
Receiving means for receiving an echo signal from the subject;
A shim coil for adjusting the uniformity of the static magnetic field;
Measurement control means for controlling the irradiation means and the receiving means based on a predetermined pulse sequence;
In a magnetic resonance imaging apparatus having
The pulse sequence comprises a pre-pulse part having a pre-pulse and a main side part for measuring the echo signal,
The pre-pulse unit generates a spoil magnetic field that disperses the phase of transverse magnetization excited by the pre-pulse,
The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the measurement control unit generates the spoil magnetic field in the shim coil.
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