JP2009056074A

JP2009056074A - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP2009056074A
Application number: JP2007225300A
Authority: JP
Inventors: Kenji Asano; 健二浅野
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: JP5280025B2

Abstract

【課題】
エコー間隔を最小にするバンド幅を容易に設定できるＭＲＩ装置を提供する。
【解決手段】
ＭＲＩ装置１００は、エコープラナーイメージング法を用いて被検体を撮像する。ＭＲＩ装置１００は、周波数エンコード方向のサンプリング数xresと周波数エンコード方向の撮像視野FOVxとを用いてエコー間隔ＥＳＰとバンド幅ＢＷとの関係を規定する関係式（５）に基づいて、エコー間隔ＥＳＰを最小にするバンド幅ＢＷを算出する。このバンド幅ＢＷにより最小のエコー間隔が決定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＥＰＩ（Echo Planar Imaging）法を実行するＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に関する。

従来より、ＭＲＩ装置を用いて被検体を高速に撮像する方法として、ＥＰＩ（Echo Planar Imaging）法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ＥＰＩ法で撮像される画像の歪みやぼけに最も影響を与える要素にエコー間隔がある。エコー間隔は、ＭＲＩ装置のオペレータが設定するバンド幅などの値によって決まる。エコー間隔が小さければ、画像の歪みやぼけは小さくなる。従って、エコー間隔は小さいことが望ましい。
特願平９−２８４９４４

エコー間隔を小さくするために、バンド幅を大きくすることが考えられる。しかし、バンド幅を大きくすればするほどエコー間隔が小さくなるわけではないので、エコー間隔を最小にするバンド幅を設定することは容易ではない。

本発明は、エコー間隔を最小にするバンド幅を容易に設定できるＭＲＩ装置を提供することを目的とする。

上記の問題を解決する本発明のＭＲＩ装置は、エコープラナーイメージング法を用いて被検体を撮像するＭＲＩ装置であって、
正の勾配パルスおよび負の勾配パルスを印加する勾配コイル、
上記正の勾配パルスと上記負の勾配パルスがエコー間隔で交互に上記被検体に印加されるように、上記勾配コイルを駆動する駆動部、および
周波数エンコード方向のサンプリング数と周波数エンコード方向の撮像視野とを用いて上記エコー間隔とバンド幅との関係を規定する関係式に基づいて、上記エコー間隔を最小にするバンド幅を算出するバンド幅算出部、
を有し、
上記駆動部は、上記正の勾配パルスと上記負の勾配パルスが、算出された上記バンド幅により決定される最小の上記エコー間隔で交互に上記被検体に印加されるように、上記勾配コイルを駆動する。

エコー間隔（ESP）とバンド幅（BW）との関係は、一定の関係式で表すことができる（例えば、後述する式（５）参照）。したがって、エコー間隔（ESP）が最小となるバンド幅（ＢＷ）を算出することによって、エコー間隔が最小となるように周波数エンコード傾斜磁場を決定することができる。

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。尚、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は、ＭＲＩ装置１００のブロック図である。このＭＲＩ装置１００は発明を実施するための最良の形態の一例である。

ＭＲＩ装置１００は、マグネットアセンブリ１０１を有している。マグネットアセンブリ１０１は、被検体１０を挿入するためのボア１１４を有している。また、マグネットアセンブリ１０１は、静磁場コイル１０１Ｃと、勾配コイル１０１Ｇと、送信コイル１０１Ｔと、受信コイル１０１Ｒと、を有している。

静磁場コイル１０１Ｃはボア１１４内に一定の静磁場を印加する。勾配コイル１０１Ｇは、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の勾配磁場を発生する。送信コイル１０１Ｔはボア１１４内にＲＦパルスを送信し、受信コイル１０１Ｒは被検体１０からのエコー信号を受信する。

勾配コイル１０１Ｇは、勾配コイル駆動回路１０３に接続されている。送信コイル１０１Ｔは、ＲＦ電力増幅器１０４に接続されている。また、受信コイル１０１Ｒは、前置増幅器１０５に接続されている。

受信コイル１０１Ｒは被検体１０からのエコー信号を受信する。このエコー信号は前置増幅器１０５によって増幅され、レシーバ１１２に供給される。レシーバ１１２は、増幅されたエコー信号をデジタル信号に変換し、計算機１０７に出力する。

計算機１０７は、レシーバ１１２からのデジタル信号に基づいて画像を再構成する。また、計算機１０７は、操作卓１１３から入力されたデータに基づいて、後述するバンド幅ＢＷ（式（１０））およびエコー間隔ESP（式（８））を計算し、計算したＢＷおよびESP並びに他のデータをシーケンサ１０８に出力する。

シーケンサ１０８は、計算機１０７から出力されたデータに基づいて、勾配コイル駆動回路１０３およびゲート変調回路１０９を制御する。勾配コイル駆動回路１０３は、シーケンサ１０８からの指令に従って、勾配コイル１０１Ｇを駆動する。ゲート変調回路１０９は、シーケンサ１０８からの指令に従って、ＲＦ発振回路１１０からの搬送波を変調し、その変調信号をＲＦ電力増幅器１０４に出力する。ＲＦ電力増幅器１０４は、変調信号をパワー増幅した後、送信コイル１０１Ｔに印加する。

次に、上記のように構成されたＭＲＩ装置１００の撮像動作について説明する。ＭＲＩ装置１００の撮像動作の説明に当たっては、シングルショットＥＰＩ法を用いて被検体１０を撮像する例について説明するが、本発明は、シングルショットＥＰＩ法以外のＥＰＩ法（例えば、マルチショットＥＰＩ法）にも適用することができる。

図２は、マグネットアセンブリ１０１から送信されるパルスシーケンスの一例を示す概略図である。

勾配コイル１０１Ｇはスライス勾配パルスＧｓを印加する。スライス勾配パルスＧｓが印加されている間に、送信コイル１０１ＴはＲＦパルスＰrfを送信する。

勾配コイル１０１Ｇは、周波数勾配パルスＧf0、Ｇf1、およびＧf2も印加している。周波数勾配パルスＧf1は正の勾配パルスであり、周波数勾配パルスＧf0およびＧf2は負の勾配パルスである。勾配コイル１０１Ｇは周波数勾配パルスＧf0を印加した後、周波数勾配パルスＧf1およびＧf2を交互に印加している。周波数勾配パルスＧf1とＧf2とを合わせたパルスの総数は、例えば、６４個や１２８個である。

勾配コイル１０１Ｇは、更に、位相勾配パルスＧp0およびＧp1も印加している。位相勾配パルスＧp0は正の勾配パルスであり、位相勾配パルスＧp1は負の勾配パルスである。位相勾配パルスＧp0は、周波数勾配パルスＧf0と同時に印加されている。位相勾配パルスＧp1は、周波数勾配パルスＧf1から周波数勾配パルスＧf2への遷移期間Ｔｔ（又は、周波数勾配パルスＧf2から周波数勾配パルスＧf1への遷移期間）に印加されている。

上記のように、送信コイル１０１ＴがＲＦパルスPrfを印加し、勾配コイル１０１Ｇが、スライス勾配パルスＧｓ、周波数勾配パルスＧf0、Ｇf1、およびＧf2、並びに位相勾配パルスＧp0およびＧp1を印加することによって、被検体１０からエコー信号Ｓｅが得られる。

エコー信号Ｓｅは受信コイル１０１Ｒで受信され、前置増幅器１０５で増幅される。増幅されたエコー信号Ｓｅはレシーバ１１２に供給される。レシーバ１１２は、受け取ったエコー信号Ｓｅをデジタル変換し、計算機１０７に出力する。計算機１０７は画像を再構成し、この画像が表示装置１０６に表示される。

表示装置１０６に表示される画像は、周波数勾配パルスＧf1とＧf2との間の間隔（エコー間隔）ＥＳＰの影響を受ける。エコー間隔ＥＳＰが小さければ、画像の歪みやぼけは小さくなる。従って、エコー間隔ＥＳＰは小さいことが望ましい。エコー間隔ＥＳＰを小さくするために、バンド幅ＢＷを大きくすることが考えられる。しかし、バンド幅ＢＷを大きくすればするほどエコー間隔ＥＳＰが小さくなるわけではない。そこで、ＭＲＩ装置１００は、エコー間隔ＥＳＰを最小にする最適なバンド幅ＢＷを計算によって求めている。以下に、ＭＲＩ装置１００のエコー間隔ＥＳＰ算出方法について説明する。

図３は、図２に示す周波数勾配パルスＧf1およびＧf2の拡大図である。

周波数勾配パルスＧf1およびＧf2の平坦部FLATの時間をＴｆとし、周波数勾配パルスＧf1およびＧf2の勾配部RAMPの時間をＴｒとする。エコー間隔ESPは、以下の式（１）で表すことができる。
ESP＝Ｔｆ＋２Ｔｒ …（１）

式（１）の中のＴｆ（ms）は、バンド幅ＢＷ（kHz）と、周波数エンコード方向のサンプリング数xresと、を用いて、以下の式（２）で表すことができる。
Ｔｆ＝xres／ＢＷ …（２）
図３では、xres＝α、ＢＷ＝１／Δｔである（Δｔはサンプル時間）。

一方、式（１）の中のＴｒ（ms）は、周波数勾配パルスＧf1およびＧf2の最大傾斜磁場強度Grad（G/cm）と、スルーレートＳＲ（G/cm/ms）と、を用いて、以下の式（３）で表すことができる。
Ｔｒ＝Grad／ＳＲ …（３）

また、バンド幅ＢＷ（kHz）と周波数エンコード方向の撮像視野FOVx（cm）との関係は、磁気回転比γ（kHz/G）および最大傾斜磁場強度Grad（G/cm）を用いて以下の式（４）で表すことができる。
γ・Grad・FOVx／２＝BW …（４）

式（１）〜式（４）を用いて、以下の式（５）が導出される。
ESP＝xres／BW＋４BW／（SR・γ・FOVx） …（５）

式（５）において、
xres＝α …（６）
４／（SR・γ・FOVx）＝β …（７）
と置くと、式（５）は、以下の式（８）となる。
ESP＝α/BW＋β・BW …（８）

式（８）のエコー間隔ESPを最小にするバンド幅ＢＷは、ｄESP/ｄBW＝０を満たすときのBWである。ｄESP/ｄBWは、以下の式（９）で表される。
ｄESP/ｄBW＝−α/（BW^２）＋β …（９）

式（９）において、ｄESP/ｄBW＝０を満たすときのBWは、以下の式（１０）で表される。
ＢＷ＝√（α/β） …（１０）

したがって、式（１０）から、ｄESP/ｄBW＝０を満たすＢＷを算出することができる。式（１０）の中のαおよびβは、それぞれ式（６）および（７）で表される。式（６）のxres、並びに式（７）のSR、γ、およびFOVxは、ＭＲＩ装置１００の操作者が自由に設定できる値であるか、又はＭＲＩ装置１００によって決まる定数である。したがって、ＭＲＩ装置１で被検体１０を撮像する前に、式（１０）のＢＷを算出することができる。算出したＢＷを式（５）に代入する。

式（５）は、ＢＷの他に、xres、SR、γ、およびFOVxを有している。xres、SR、γ、およびFOVxは、上記のように、ＭＲＩ装置１００の操作者が自由に設定できる値であるか、又はＭＲＩ装置１００によって決まる定数である。したがって、ＢＷ、xres、SR、γ、およびFOVxの全ての値は、ＭＲＩ装置１００で被検体１０を撮像する前に、予め知ることができる。これらの値を式（５）に代入することによって、最小のESPを計算することができる。

以下に、ＭＲＩ装置１００が最小のESPを有するパルスシーケンスを用いて被検体１０を撮像するときの動作について説明する。

ＭＲＩ装置１の操作者は、被検体１０を撮像する前に、式（５）のxresおよびFOVxを設定する。操作者は操作卓１１３を操作して、表示装置１０６に、xresおよびFOVxの設定画面を表示させる。

図４は、xresおよびFOVxの設定画面を示す。

表示装置１０６が表示する画面は、４つの領域（スキャンタイミング、追加パラメータ、アクィジションタイミング、およびスキャン領域）に分割されている。操作者は、表示画面の中の各種パラメータを設定する。図４に示す例では、xresはアクィジションタイミングの中に含まれており、FOVxはスキャン領域の中に含まれている。図４では、xresは「１２８」に設定され、FOVxは「３０．０（cm）」に設定されている。この設定されたxresおよびFOVxは計算機１０７に入力される。計算機１０７は、式（６）、（７）、および（１０）に従いＢＷを算出する。式（６）のxresは、操作者によって設定された値である。また、式（７）のFOVxも操作者によって設定された値である。一方、式（７）のSRおよびγは、ＭＲＩ装置１００によって決まる定数であり、計算機１０７は、SRおよびγをデフォルト値として記憶している。したがって、計算機１０７は、式（１０）を用いてＢＷを算出することができる。更に、計算機１０７は、この算出したＢＷを式（５）に代入し、最小のエコー間隔ESPminを算出する。

このようにして、計算機１０７は、バンド幅ＢＷおよびエコー間隔ESPminを算出する。

計算機１０７は、算出したバンド幅ＢＷおよびエコー間隔ESPmin並びに他のデータをシーケンサ１０８に出力する。

シーケンサ１０８は、計算機１０７から送られたデータに基づいて、図２に示すパルスシーケンスを作成する。このパルスシーケンスは、最小のエコー間隔ESPminで並ぶ周波数勾配パルスＧf1およびＧf2を有している。シーケンサ１０８は、このパルスシーケンスに従って、勾配コイル駆動回路１０３およびゲート変調回路１０９を制御する。したがって、勾配コイル１０１Ｇは、スライス勾配パルスＧｓ並びに位相勾配パルスＧp0およびＧp1を印加するとともに、最小のエコー間隔ESPminで並ぶ周波数勾配パルスＧf1およびＧf2を印加することができる。

図２に示すパルスシーケンスが実行されることによって、被検体１０からエコー信号Ｓｅが得られる。

ＭＲＩ装置１００は、式（５）を用いて最小のエコー間隔ESPminを算出することができるので、最小のエコー間隔ESPminを容易に設定することができる。また、周波数勾配パルスＧf1およびＧf2は、最小のエコー間隔ESPminで繰り返されているので、ｋスペースを埋めるのに必要な全てのデータを短時間で収集することができ、画像の歪みやぼけが低減されたＭＲ画像を得ることができる。

尚、上記の例では、SRおよびγは、デフォルト値としてＭＲＩ装置１００に記憶されている。しかし、SRおよび／又はγを、ＭＲＩ装置１００の操作者が設定画面から入力できるようにすることも可能である。

ＭＲＩ装置１のブロック図である。マグネットアセンブリ１０１から送信されるパルスシーケンスの一例を示す概略図である。図２に示す周波数勾配パルスＧf1およびＧf2の拡大図である。 xresおよびFOVxの設定画面を示す。

符号の説明

１００ＭＲＩ装置
１０１マグネットアセンブリ
１０３勾配コイル駆動回路
１０４ＲＦ電力増幅器
１０５前置増幅器
１０６表示装置
１０７計算機
１０８シーケンサ
１０９ゲート変調回路
１１０ＲＦ発信回路
１１２レシーバ
１１３操作卓
１１４ボア

Claims

エコープラナーイメージング法を用いて被検体を撮像するＭＲＩ装置であって、
前記ＭＲＩ装置は、
正の勾配パルスおよび負の勾配パルスを印加する勾配コイル、
前記正の勾配パルスと前記負の勾配パルスがエコー間隔で交互に前記被検体に印加されるように、前記勾配コイルを駆動する駆動部、および
周波数エンコード方向のサンプリング数と周波数エンコード方向の撮像視野とを用いて前記エコー間隔とバンド幅との関係を規定する関係式に基づいて、前記エコー間隔を最小にするバンド幅を算出するバンド幅算出部、
を有し、
前記駆動部は、前記正の勾配パルスと前記負の勾配パルスが、算出された前記バンド幅により決定される最小の前記エコー間隔で交互に前記被検体に印加されるように、前記勾配コイルを駆動する、ＭＲＩ装置。
、
前記関係式は、以下の式で表され、

ESP＝xres／BW＋４BW／（SR・γ・FOVx）
ここで、xresは前記周波数エンコード方向のサンプリング数、ＢＷは前記バンド幅、ＳＲはスルーレート、γは磁気回転比、およびFOVxは前記周波数エンコード方向の撮像視野

前記バンド幅算出部は、前記関係式において、ｄESP／ｄBW＝０のときのＢＷを前記バンド幅として算出する、請求項１に記載のＭＲＩ装置。
前記式の中のxresおよびFOVxは、前記ＭＲＩ装置の操作者が設定可能である、請求項２に記載のＭＲＩ装置。
前記駆動部は、前記正の勾配パルスと前記負の勾配パルスが周波数エンコード方向に印加されるように前記勾配コイルを駆動する、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のＭＲＩ装置。