JP2009254583A - Magnetic resonance imaging apparatus and controlling method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速スピンエコー(FSE)法を用いる磁気共鳴イメージング装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus using a fast spin echo (FSE) method and a control method thereof.
磁気共鳴イメージング(MRI)装置は、原子核スピンの磁気共鳴現象を利用するもので、非侵襲で被検体内の画像を得ることができる。これにより、MRI装置は、医療技術の分野でも益々盛んに実施されており、画像処理などの技術の進歩、高度化に伴って、MR画像に対する質的要求及び高速撮影の度合いも非常に高まっている。このようなMRI装置では、磁気共鳴イメージングのための各種のパルスシーケンスが実施あるいは提案されており、FSE法もその一つである。 A magnetic resonance imaging (MRI) apparatus utilizes the magnetic resonance phenomenon of nuclear spins, and can obtain an image in a subject non-invasively. As a result, MRI apparatuses are being implemented more and more actively in the field of medical technology, and with the advancement and advancement of techniques such as image processing, the quality requirements for MR images and the degree of high-speed imaging have increased greatly. Yes. In such an MRI apparatus, various pulse sequences for magnetic resonance imaging are implemented or proposed, and the FSE method is one of them.
高速スピンエコー(FSE)法を用いるMRI装置では、例えばプリスキャンを行うときにスピンエコーの位相ずれを検出し、本スキャンにおいてプリスキャンで検出された位相ずれを補正する。例えば、特許文献1は、位相エンコード(PE)を外したスピンエコーを収集し、1エコー目と2エコー目との0次及び1次の位相差を測定し、0次の位相差を主にRFの位相で補正し、1次の位相差をリードアウト(Readout)方向の傾斜磁場パルスに補正パルスを付加することで補正することを開示する。
In an MRI apparatus using the fast spin echo (FSE) method, for example, a phase shift of a spin echo is detected when performing a prescan, and a phase shift detected by the prescan in the main scan is corrected. For example,
又、位相エンコード(PE)に、−1、+1、−2、+2、…、とSTE(スティミュレーティッドエコー:stimulated echo)成分(以下、副エコーと称する)とをスポイルするパルスを印加したり、同じショットを2回収集し、RFを適切に制御することにより、副エコーを除去することができる。これにより、FSE法のプリスキャンを用いれば、スライス方向の傾斜磁場とリード方向の傾斜磁場との渦による位相ずれを完全に除去することが可能である。 In addition, a pulse for spoiling −1, +1, −2, +2,... And a STE (stimulated echo) component (hereinafter referred to as sub-echo) is applied to the phase encode (PE). By collecting the same shot twice and appropriately controlling the RF, the side echo can be removed. Thereby, if the pre-scan of the FSE method is used, it is possible to completely remove the phase shift caused by the vortex between the gradient magnetic field in the slice direction and the gradient magnetic field in the read direction.
なお、副エコーは、次の通りである。MRI装置は、本スキャンをFSE法により行う。この本スキャンは、イメージング用のk空間のデータを収集するためのスキャンである。FSE法は、1個のflipパルスの後に複数のflopパルスを与えてスピンエコー(SE)列を作る。このとき、それぞれのスピンエコー(SE)に異なる大きさの位相エンコード(PE)を与えることにより各スピンエコー(SE)をk空間の異なるラインに対応させる。これにより、高速スピンエコー(FSE)法は、1回の励起で複数の異なるビューを収集する。 The sub-echo is as follows. The MRI apparatus performs the main scan by the FSE method. This main scan is a scan for collecting k-space data for imaging. In the FSE method, a plurality of flop pulses are given after one flip pulse to create a spin echo (SE) train. At this time, each spin echo (SE) is made to correspond to a different line in k-space by giving each spin echo (SE) a phase encoding (PE) of a different magnitude. Thereby, the fast spin echo (FSE) method collects a plurality of different views in one excitation.
高速スピンエコー(FSE)法では、flopパルス以降に繰り返されるRFパルス及び傾斜磁場信号の波形がそれぞれ対称であるならば、MR信号の第1のタイプのスピンエコーαと第1のタイプのスピンエコーβとが交互に現れる2系列のエコー成分が含まれる。これらの2系列のエコー成分は、それぞれ主エコー成分と副エコー成分と称することにする。 In the fast spin echo (FSE) method, if the waveform of the RF pulse and the gradient magnetic field signal repeated after the flop pulse are symmetric, the first type spin echo α and the first type spin echo of the MR signal are provided. Two series of echo components in which β appears alternately are included. These two series of echo components will be referred to as a main echo component and a sub-echo component, respectively.
しかしながら、高速スピンエコー(FSE)法は、渦や振動が大きく、かつ位相エンコード(PE)方向の分解能が高い。このような高速スピンエコー(FSE)法では、位相エンコード(PE)方向の傾斜磁場による渦の影響を無視することができない。従来、磁気共鳴イメージング装置では、スライス方向の傾斜磁場とリード方向の傾斜磁場との渦による位相ずれを除去することができるが、位相エンコード(PE)方向の傾斜磁場による渦の影響を除去することができない。このため、位相エンコード(PE)を印加する本スキャンでは、MR画像に干渉縞が発生することがある。
本発明の目的は、位相エンコード方向の傾斜磁場による渦の影響を除去できる磁気共鳴イメージング装置及びその制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus and a control method thereof that can eliminate the influence of vortices caused by a gradient magnetic field in the phase encoding direction.
本発明の請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置は、被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルスと複数の高周波反転パルスとを有し、かつ複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャンと、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有し、かつ複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンとをそれぞれ実施する磁気共鳴イメージング装置において、第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて少なくとも位相エンコードの0次成分を求め、この位相エンコードの0次成分に基づいて本スキャンで位相エンコードの方向の位相エンコード用傾斜磁場を補正する。
The magnetic resonance imaging apparatus according to
本発明の請求項6に記載の磁気共鳴イメージング装置の制御方法は、被検体のMR画像を得るための本スキャンの前に、高周波励起パルスと複数の高周波反転パルスとを有し、かつ複数の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に設定したパルスシーケンスの第1のプリスキャンを実施し、次に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有し、かつ複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを実施し、次に、第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて少なくとも位相エンコードの0次成分を求め、この位相エンコードの0次成分に基づいて本スキャンで位相エンコードの方向の位相エンコード用傾斜磁場を補正する。
The method of controlling a magnetic resonance imaging apparatus according to
本発明によれば、位相エンコード方向の傾斜磁場による渦の影響を除去できる磁気共鳴イメージング装置及びその制御方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the magnetic resonance imaging apparatus which can remove the influence of the eddy by the gradient magnetic field of a phase encoding direction, and its control method can be provided.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は磁気共鳴イメージング(MRI)装置の構成図を示す。このMRI装置は、静磁場発生用の磁石部と、静磁場に位置情報を付加するための傾斜磁場部と、選択励起用及びMR信号受信用の送受信部と、システムコントロール及び画像再構成を担う制御・演算部とを備える。
磁石部は、例えば超電導方式の磁石1と、この磁石1に電流を供給する静磁場電源2とを備える。この磁石部は、撮影対象としての被検体Pが挿入される円筒状の診断空間のZ軸方向(長手方向)に静磁場H0を発生する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration diagram of a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus. This MRI apparatus takes charge of system control and image reconstruction, a magnet part for generating a static magnetic field, a gradient magnetic field part for adding position information to the static magnetic field, a transmitting / receiving part for selective excitation and MR signal reception. And a control / arithmetic unit.
The magnet unit includes, for example, a
傾斜磁場部は、磁石1に組み込まれたX軸方向、Y軸方向、Z軸方向の3組の傾斜磁場コイル3x〜3zと、この傾斜磁場コイル3x〜3zに電流を供給する傾斜磁場電源4と、この電源4を制御するシーケンサ5に有する傾斜磁場シーケンサ5aとを備える。X軸方向の傾斜磁場コイル3xは、X軸方向に傾斜磁場を発生する。Y軸方向の傾斜磁場コイル3yは、Y軸方向に傾斜磁場を発生する。
The gradient magnetic field unit includes three sets of gradient
Z軸方向の傾斜磁場コイル3zは、Z軸方向に傾斜磁場を発生する。これらX軸方向の傾斜磁場とY軸方向の傾斜磁場とZ軸方向の傾斜磁場とは、互いに直交する。
The gradient
傾斜磁場シーケンサ5aは、コンピュータを備え、装置全体のコントローラ6(コンピュータを搭載)からプリスキャン及び本スキャンを実施するための例えばFSE法などの収集シーケンスを指令する信号を受けると、この指令に応答してプリスキャン及び本スキャンの各処理を実行する。 When the gradient magnetic field sequencer 5a includes a computer and receives a signal for instructing a collection sequence such as the FSE method for performing pre-scan and main scan from the controller 6 (equipped with the computer) of the entire apparatus, the gradient magnetic field sequencer 5a responds to this command Then, the pre-scan and main scan processes are executed.
これにより、傾斜磁場シーケンサ5aは、コントローラ6から指令されたシーケンスに従ってX軸方向、Y軸方向、Z軸方向の各傾斜磁場の印加及びその強度を制御し、これら傾斜磁場を静磁場H0に重畳可能になっている。なお、互いに直交する3軸のうちZ軸方向の傾斜磁場をスライス用傾斜磁場GSSとする。X軸方向の傾斜磁場を読出し用傾斜磁場GROとする。Y軸方向の傾斜磁場を位相エンコード用傾斜磁場GPEとする。
Thus, the gradient sequencer 5a is, X-axis direction according to a sequence which is commanded from the
送受信部は、磁石1内の撮影空間にて被検体Pの近傍に配設される高周波コイル(RFコイル)7と、このRFコイル7に接続された送信機8T及び受信機8Rと、これら送信機8T及び受信機8Rの動作タイミングを制御するRFシーケンサ5b(コンピュータを搭載)とを備える。RFシーケンサ5bは、傾斜磁場シーケンサ5aと共にシーケンサ5を成す。
The transmission / reception unit includes a high-frequency coil (RF coil) 7 disposed in the vicinity of the subject P in the imaging space in the
RFシーケンサ5bは、傾斜磁場シーケンサ5aと同期した状態で、送信機8T及び受信機8Rに対してRFパルスの印加を指令する。送信機8T及び受信機8Rは、RFシーケンサ5bの制御のもと、核磁気共鳴(NMR)を励起させるためのラーモア周波数のRF電流パルスをRFコイル7に供給し、かつRFコイル7により受信された高周波信号(MR信号)に各種の信号処理を施してエコー信号を形成する。
The
制御・演算部は、コントローラ6のほか、受信機8Rで形成されたデジタル量のエコー信号を受けるマルチプレクサ11を備える。このマルチプレクサ11は、コントローラ6からの制御信号に応答して、その出力経路をコントローラ側及び再構成ユニット側との間で択一的に切り換える。
さらに、マルチプレクサ11の一方の出力側には、フーリエ変換法により画像再構成を行う再構成ユニット12と、再構成した画像データを保管する記憶ユニット13と、画像を表示する表示器14と、入力器15とを備える。コントローラ6は、前述したようにコンピュータを内蔵し、システム全体の動作内容及び動作タイミングを制御する。
In addition to the
Further, on one output side of the
コントローラ6は、位相エンコード(PE)の方向の位相エンコード用傾斜磁場GPEによる渦の影響が支配的となる位相エンコードの0次成分を2回のプリスキャン、例えば第1と第2のプリスキャンA、Bで測定し、この位相エンコードの0次成分に基づいて本スキャンで位相エンコード(PE)の方向の位相エンコード用傾斜磁場GPEによる渦の影響を補正する。この場合、位相エンコード用傾斜磁場GPEの0次成分を補正するのは、RFコイル7からの90°又は180°のRFパルスの位相により合わせる。
The
すなわち、コントローラ6は、高速スピンエコー(FSE)法を実施し、この高速スピンエコー(FSE)法におけるflopパルス以降に繰り返されるRFパルス及び傾斜磁場信号の波形がそれぞれ対称な場合に、MR信号に交互に現れる主エコー成分(第1のタイプのスピンエコーα)と副エコー成分(第2のタイプのスピンエコーβ)との2系列のエコー成分のうち副エコーを取り出す方式に、本スキャンで位相エンコード(PE=0)を収集するショットと同じPE系列をPE方向に印加する、すなわち主エコー成分αと副エコーβとの位相差を無くすようなPE系列を本スキャンでPE方向に印加する。換言すれば、複数のエコー信号を配置するk空間上において、当該k空間上の中心位置を挟んで第1のプリスキャンAにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と第2のプリスキャンBにより得た複数のエコー信号との差を求め、この差に基づいて位相エンコード(PE)の方向の位相エンコード用傾斜磁場GPEを補正するPE系列のパルスを求めると等価である。
That is, the
次に、上記の如く構成された装置における位相エンコード(PE)の方向の位相エンコード用傾斜磁場Gpeによる渦の除去について図2に示す制御フローチャートに従って説明する。ここでは、コントローラ6は、パルスシーケンスとして高速スピンエコー(FSE)のCPMGパルス系列を実行する。
コントローラ6は、ステップS1において、マルチプレクサ11のスイッチ経路をコントローラ6側に切り換えた状態で、図3に示すパルスシーケンスの第1のプリスキャンAをシーケンサ5に実行させ、その結果得られるエコー信号を入力する。
Next, vortex removal by the phase encoding gradient magnetic field Gpe in the phase encoding (PE) direction in the apparatus configured as described above will be described with reference to a control flowchart shown in FIG. Here, the
In step S1, the
第1のプリスキャンAは、最初に、スライス用傾斜磁場パルスGssを印加すると共に、高周波励起パルスRFex(印加位相φ=0°、フリップ角θ=α(ここでは90°))を印加する。次に、第1のプリスキャンAは、高周波励起パルスRFexの印加時からτ/2の時間経過後に、スライス用傾斜磁場パルスGssと共に、第1番目の高周波反転パルスRFrel(印加位相φ=90°、フリップ角θ=β1(ここでは180°))を印加する。
次に、最初の高周波励起パルスRFexの印加時からτ時間後に、第1のプリスキャンAでは、リード用傾斜磁場パルスGroを印加しながらエコー信号E(1)の読み出しを行う。
In the first pre-scan A, first, a slice gradient magnetic field pulse Gss is applied, and a high-frequency excitation pulse RFex (application phase φ = 0 °, flip angle θ = α (here 90 °)) is applied. Next, the first pre-scan A includes the first high-frequency inversion pulse RFrel (application phase φ = 90 °) together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss after the elapse of time τ / 2 from the application of the high-frequency excitation pulse RFex. Flip angle θ = β1 (180 ° here)) is applied.
Next, after τ time from the application of the first high-frequency excitation pulse RFex, in the first prescan A, the echo signal E (1) is read while applying the read gradient magnetic field pulse Gro.
これ以後、第1のプリスキャンAでは、第1番目の高周波反転パルスRFrelの印加時からτ時間経過毎に第2番目以降の高周波反転パルスRFre2、RFre3、…、をスライス用傾斜磁場パルスGssと共に印加し、エコー信号E(2)、E(3)、…、を同様に読み出しする。この第1のプリンスキャンAは、同図に示すように位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeは、常に零となっている。 Thereafter, in the first pre-scan A, the second and subsequent high-frequency inversion pulses RFre2, RFre3,..., Together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss, every time τ has elapsed since the application of the first high-frequency inversion pulse RFrel. And echo signals E (2), E (3),... Are read out in the same manner. In the first print scan A, as shown in the figure, the phase encoding gradient magnetic field pulse Gpe is always zero.
第1のプリンスピンAにおいては、何等かの原因に因り原子核スピンに位相ずれがある場合、最初のエコー信号E(1)以外のエコー信号E(2)、E(3)、…、のそれぞれは、2つのエコー成分、すなわち図3に示すように主エコー成分Emain(2)(Emain(3)、…)と、副エコー成分Esub(2)(Esub(3)、…)とに分かれる。位相ずれの原因が無いとき、主エコー成分Emain(n)の位相arg{Emain(n)}と副エコー成分Esub(n)の位相arg{Esub(n)}とは等しい(n=2、3、…)。 In the first pudding spin A, if there is a phase shift in the nuclear spin due to some cause, each of the echo signals E (2), E (3),... Other than the first echo signal E (1) Is divided into two echo components, that is, a main echo component Emain (2) (Emain (3),...) And a sub-echo component Esub (2) (Esub (3),...) As shown in FIG. When there is no cause of phase shift, the phase arg {Emain (n)} of the main echo component Emain (n) and the phase arg {Esub (n)} of the sub-echo component Esub (n) are equal (n = 2, 3 ...).
次に、コントローラ6は、ステップS2において、図4に示すように第2のプリスキャンBをシーケンサ5に実行させ、その結果得られるエコー信号を入力する。
第2のプリスキャンBは、最初に、スライス用傾斜磁場パルスGssと共に、高周波励起パルスRFex(印加位相φ=0°、フリップ角θ=α(ここでは90°))を印加する。高周波励起パルスRFexの印加時からτ/2の時間経過後に、第2のプリスキャンBは、スライス用傾斜磁場パルスGssと共に、高周波反転パルスRFrel(印加位相φ=90°、フリップ角θ=α(ここでは180°))を印加する。
次に、第2のプリスキャンBは、最初の高周波励起パルスRFexの印加からτ時間後に、リード用傾斜磁場パルスGroを印加しながらエコー信号E(1)の読み出しを行う。
Next, in step S2, the
In the second pre-scan B, first, a high-frequency excitation pulse RFex (application phase φ = 0 °, flip angle θ = α (90 ° in this case)) is applied together with the slice gradient magnetic field pulse Gss. After elapse of time τ / 2 from the time of application of the high frequency excitation pulse RFex, the second pre-scan B is combined with the slice gradient magnetic field pulse Gss and the high frequency inversion pulse RFrel (application phase φ = 90 °, flip angle θ = α ( Here, 180 °)) is applied.
Next, in the second pre-scan B, the echo signal E (1) is read out while applying the read gradient magnetic field pulse Gro after τ time from the application of the first high-frequency excitation pulse RFex.
これ以後、第2のプリスキャンBは、第1番目の高周波反転パルスRFrelの印加からτ時間毎に第2番目以降の高周波反転パルスRFre2、RFre3、…、をスライス用傾斜磁場パルスGssと共に印加し、エコー信号E(2)、E(3)、…、を読み出する。 Thereafter, the second pre-scan B applies the second and subsequent high-frequency inversion pulses RFre2, RFre3,... Together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss every τ time from the application of the first high-frequency inversion pulse RFrel. , Echo signals E (2), E (3),.
第2のプリスキャンBにおいては、偶数番目の高周波反転パルスRFre2、RFre4、…、の印加位相φは、図4に示すように奇数番目の高周波反転パルスRFre3、REre5、…、をさらに180°だけ回転させた値(φ=270°)に設定してある。位相エンコード用傾斜磁場パルスGpeは、第1のプリスキャンAと同様に常に零となっている。 In the second pre-scan B, the application phase φ of the even-numbered high-frequency inversion pulses RFre2, RFre4,... Is further 180 ° from the odd-numbered high-frequency inversion pulses RFre3, REre5,. The rotated value (φ = 270 °) is set. The phase encoding gradient magnetic field pulse Gpe is always zero as in the first prescan A.
何等かの原因に因り原子核スピンに位相ずれがある場合、前述と同様に、最初のエコー信号E(1)以外のエコー信号E(2)、E(3)、…、のそれぞれは、2つのエコー成分、すなわち主エコー成分Emain(2)(Emain(3)、…)と、副エコー成分Esub(2)(Esub(3),…)とに分かれ、しかも偶数番目の高周波反転パルスRFre2、RFre4、…、の印加位相φを180°だけ余計に回転させているので、副エコー成分Esub(2)、Esub(3)、…、の位相arg{Esub(n)}だけが第1のプリンスキャンA時の対応する位相に対して180°回転する。 If there is a phase shift in the nuclear spin due to some cause, each of the echo signals E (2), E (3),. Echo components, that is, main echo components Emain (2) (Emain (3),...) And sub-echo components Esub (2) (Esub (3),. Since the applied phase φ of... Is further rotated by 180 °, only the phase arg {Esub (n)} of the sub-echo components Esub (2), Esub (3),. Rotate 180 ° relative to the corresponding phase at time A.
この理由を図5を参照して説明する。第n番目のエコー信号の位相をθn、第n+1番目、第n+2番目の高周波反転パルスの位相をそれぞれφn+1、φn+2とする。第n+2番目の高周波反転パルスで生じる主エコー成分の位相θn+2,SE、副エコー(stimulated echo)成分の位相θn+2,STEは、
θn+2,SE=2φn+2−φn+1+θn …(1)
θn+2,STE=φn+2+φn+1−θn …(2)
によりで表される。
The reason for this will be described with reference to FIG. The phase of the nth echo signal is θn, and the phases of the (n + 1) th and n + 2nd high frequency inversion pulses are φn + 1 and φn + 2, respectively. The phase θ n + 2, SE of the main echo component generated by the (n + 2) th high frequency inversion pulse, and the phase θ n + 2, STE of the substimulated echo component are:
θ n + 2, SE = 2φn + 2−
θ n + 2, STE = φn + 2 + φn + 1−θn (2)
It is represented by.
図3に示す第1のプリスキャンAの場合、1以上の全ての整数nに対して、φn=90°、θn =90°、θn+2,SE=90°、θn+2,STE =90°である。従って、位相ダイヤグラム上の複数のエコー経路の合成である主エコー成分Emain(n)、副エコー成分Esub(n)の位相も等しく、それぞれ90°となる。 In the case of the first prescan A shown in FIG. 3, φn = 90 °, θn for all integers n of 1 or more. = 90 °, θ n + 2, SE = 90 °, θ n + 2, STE = 90 °. Therefore, the phases of the main echo component Emain (n) and the sub-echo component Esub (n), which are a combination of a plurality of echo paths on the phase diagram, are also equal to each other and become 90 °.
図4に示す第2のプリスキャンBの場合は2通りに分けて考える。
n=2m(mは1以上の整数)のとき、
When n = 2m (m is an integer of 1 or more)
第n番目の主エコー成分Emain(n)からφn+1、φn+2に因り生じる副エコー成分は、Esub(n+2)である。これにより、n=2以上の全てのnについて図4に示す第2のプリスキャンBにおける副エコー成分Esub(n)の位相は、270°、つまり図3に示す第1のプリスキャンAの状態から180°反転していることが分かる。 The sub-echo component generated from the nth main echo component Emain (n) due to φn + 1 and φn + 2 is Esub (n + 2). As a result, the phase of the sub-echo component Esub (n) in the second pre-scan B shown in FIG. 4 is 270 ° for all n of n = 2 or more, that is, the state of the first pre-scan A shown in FIG. It can be seen that 180 ° is inverted.
上述のプリスキャンの結果、第1のプリスキャンAで得られたエコー信号をEa(n)、第2のプリスキャンBで得られたエコー信号をEb(n)とすると(n=2、3、…)、
Ea(n)=Emain(n)+Esub(n) …(3)
Eb(n)=Emain(n)−Esub(n) …(4)
の関係が成立する。
As a result of the above prescan, if the echo signal obtained in the first prescan A is Ea (n) and the echo signal obtained in the second prescan B is Eb (n) (n = 2, 3). , ...),
Ea (n) = Emain (n) + Esub (n) (3)
Eb (n) = Emain (n) −Esub (n) (4)
The relationship is established.
次に、コントローラ6は、ステップS3において、第1と第2のプリスキャンA、Bにより得られた各エコー信号同士の平均化の処理を行う。すなわち、コントローラ6は、
{Ea(n) +Eb(n)}/2 …(5)
n=1、2、…、
の演算を行う。
この平均化演算の概念を図6(a)(b)及び図7の模式図に示す。これらの図に示すように2番目以降のエコー信号E(2)、E(3)、…、では、副エコー成分Esub(2)、Esub(3)、…、の位相が2回のプリスキャンA、Bにおいて互いに180°異なるので適宜相殺され、主エコー成分Emain(n) (n=1、2、…)のみが抽出される。
なお、図7(b)は、
{Ea(n)−Eb(n)}/2 …(6)
の演算を行った場合の副エコー成分Esub(n)(n=2、3、…)のみが抽出される様子を模式的に示す。
Next, in step S3, the
{Ea (n) + Eb (n)} / 2 (5)
n = 1, 2,...
Perform the operation.
The concept of this averaging operation is shown in the schematic diagrams of FIGS. 6 (a) and 6 (b) and FIG. As shown in these figures, in the second and subsequent echo signals E (2), E (3),..., The sub-echo components Esub (2), Esub (3),. Since A and B differ from each other by 180 °, they are canceled as appropriate, and only the main echo component Emain (n) (n = 1, 2,...) Is extracted.
In addition, FIG.7 (b)
{Ea (n) -Eb (n)} / 2 (6)
FIG. 6 schematically shows how only the sub-echo component Esub (n) (n = 2, 3,...) Is extracted when the above calculation is performed.
次に、コントローラ6は、ステップS4において、第1、第2番目のエコー信号に基づいて主エコー成分のピークの純粋な位相ずれφmain(1)、φmain(2)及び位置ずれpmain(1)、pmain(2)を演算する。位相ずれの0次成分φは、第1番目のエコー信号の位相と第2番目のエコー信号の位相との差に比例する。すなわち位相ずれの0次成分φを求めることは、第1番目のエコーのピークと第2番目のエコーのピークとの位相差を測定することに等価である。
Next, in step S4, the
次に、コントローラ6は、ステップS5において、位相ずれの0次成分φに基づいて本スキャンで位相エンコード(PE)の方向の位相エンコード用傾斜磁場GPEによる渦の影響を補正するためのPE系列PE1、PE2、PE3、PE4を求める。すなわち、コントローラ6は、図8に示すパルスシーケンスに基づく本スキャンで位相エンコード(PE=0)を収集するショットと同じPE系列のパルスPE1、PE2、PE3、PE4をPE方向に印加する、すなわち主エコー成分αと副エコー成分βとの位相差を無くすようなPE系列を本スキャンでPE方向に印加する。
Then, the
次に、コントローラ6は、ステップS6において、マルチプレクサ11のスイッチ経路を再構成ユニット12側に切換え、シーケンサ5に対して図8に示すパルスシーケンスに基づく本スキャンを実行させる。
本スキャンは、最初の励起からτ/2の時間経過後に、スライス用傾斜磁場パルスGssと共に、最初の高周波反転パルスRFrel(印加位相φ=90°、フリップ角θ=β1(ここでは180°))が印加され、スピンの位相反転がなされる。
次に、本シーケンスの本スキャン実行毎に、位相エンコード(PE)の方向の位相エンコード用傾斜磁場GPEによる渦の影響を補正するためのPE系列のパルスPE1が印加され、続いてPE系列のパルスPE2が印加される。
Next, in step S6, the
In this scan, after lapse of τ / 2 from the first excitation, the first high-frequency inversion pulse RFrel (application phase φ = 90 °, flip angle θ = β1 (here, 180 °)) together with the slice gradient magnetic field pulse Gss. Is applied, and the phase of the spin is reversed.
Then, for each main scan execution of the sequence, the pulse PE1 of PE sequence is applied for correcting the influence of the eddy due to the phase encoding gradient field G PE direction the phase encoding (PE), followed by PE series Pulse PE2 is applied.
次に、本スキャンでは、最初の選択励起からのτ時間の経過に合わせてリード用傾斜磁場パルスGroが印加され、これと並行して第1番目のエコー信号E(1)が収集される。 Next, in the main scan, the read gradient magnetic field pulse Gro is applied with the elapse of τ time from the first selective excitation, and the first echo signal E (1) is collected in parallel with this.
次に、本スキャンでは、スライス用傾斜磁場パルスGssと共に、高周波反転パルスRFre2、RFre3、…(印加位相φ=90°、フリップ角θ=β2、β3、…、(ここでは180°))が順次印加される。
そして、最初の選択励起からの3τ時間の経過後、本スキャンでは、位相エンコード(PE)の方向の位相エンコード用傾斜磁場GPEによる渦の影響を補正するためのPE系列のパルスPE3が印加され、続いてPE系列のパルスPE4が印加される。
なお、位相エンコード用傾斜磁場GPEの補正の0次成分は、RFコイル7からの90°又は180°のRFパルスの位相により合わせる。本スキャンにおいて、位相エンコード用傾斜磁場GPEの0次成分を補正するは、RFパルスの位相により合わせる。高周波反転パルスRFre2、RFre3、…(印加位相φ=90°、フリップ角θ=β2、β3、…、(ここでは180°))が順次印加される毎に、RFパルスの位相0°、180°、180°、180°、…、に対して位相0、90+Δφ、90+Δφ、90+Δφ、…、により合わせる。Δφ=0次位相差/2である。
Next, in this scan, the sliced gradient magnetic field pulse Gss and the high-frequency inversion pulses RFre2, RFre3,... (Applied phase φ = 90 °, flip angles θ = β2, β3,... (Here, 180 °)) are sequentially provided. Applied.
After a lapse of 3τ time from the first selective excitation, in this scan, PE series of pulses PE3 for correcting the influence of the eddy due to the phase encoding gradient field G PE direction the phase encoding (PE) is applied Subsequently, a PE series pulse PE4 is applied.
The zero-order component of the correction of the phase encoding gradient magnetic field GPE is matched with the phase of the 90 ° or 180 ° RF pulse from the
以下同様に、スライス用傾斜磁場パルスGssと共に、高周波反転パルスRFre2、RFre3、…(印加位相φ=90°、フリップ角θ=β2、β3、…(ここでは180°)が順次印加されると共に、その間に、スピンの位相反転に伴うエコー信号E(2)、E(3)、…が順次収集される。 Similarly, the high-frequency inversion pulses RFre2, RFre3,... (Application phase φ = 90 °, flip angles θ = β2, β3,... (Here 180 °) are sequentially applied together with the slicing gradient magnetic field pulse Gss. Meanwhile, echo signals E (2), E (3),... Accompanying the spin phase inversion are sequentially collected.
本スキャンにより収集されたエコー信号E(n)は、順次、受信機8Rにて受信処理され、エコーデータに変換される。この処理には、エコー信号E(n)の直交検波やA/D変換も含まれる。再構成ユニット12は、エコーデータをk(フーリエ)空間を形成するメモリ上にエンコード量に応じて並べ、フーリエ変換法によりMR画像データに再構成する。
The echo signal E (n) collected by the main scan is sequentially received by the
このように上記一実施の形態によれば、位相エンコード(PE)の方向の位相エンコード用傾斜磁場GPEによる渦の影響が支配的となる位相エンコードの0次成分を2回のプリスキャン、例えば第1と第2のプリスキャンA、Bで測定し、この位相エンコードの0次成分に基づいて本スキャンで位相エンコード(PE)の方向の位相エンコード用傾斜磁場GPEによる渦の影響を補正する。この場合、位相エンコード用傾斜磁場GPEの補正の0次成分は、90°又は180°のRFパルスの位相により制御する。これにより、位相エンコード(PE)方向の分解能が高い高速スピンエコー(FSE)法において、位相エンコード(PE)方向の傾斜磁場による渦の影響を除去することができ、位相エンコード(PE)を印加する本スキャンにより干渉縞の発生しない感度むらの少ない高精度なMR画像データを取得できる。そして、第1番目のエコーのピークと第2番目のエコーのピークとの位相差すなわち位相ずれの0次成分φは、補正すべき0次成分に位相エンコード(PE)の影響を取り込んでいる。位相エンコード(PE)=0のエコーは、振幅が大きいので、信頼性の高い補正ができる。 Thus, according to the above embodiment, two pre-scans the 0-order component of the phase encoding influence of the eddy due to the phase encoding gradient field G PE is dominant in the direction of the phase encoding (PE), e.g. first and second pre-scan a, measured in B, and corrects the influence of the eddy due to the phase encoding gradient field G PE direction the phase encoding in the main scan based on the zero-order component of the phase-encoding (PE) . In this case, the zero-order component of the correction of the phase encoding gradient magnetic field GPE is controlled by the phase of the 90 ° or 180 ° RF pulse. Thereby, in the fast spin echo (FSE) method with high resolution in the phase encoding (PE) direction, the influence of the vortex due to the gradient magnetic field in the phase encoding (PE) direction can be removed, and the phase encoding (PE) is applied. With this scan, high-accuracy MR image data with little variation in sensitivity without interference fringes can be acquired. Then, the phase difference between the peak of the first echo and the peak of the second echo, that is, the zero-order component φ of the phase shift incorporates the influence of phase encoding (PE) into the zero-order component to be corrected. Since the echo of phase encode (PE) = 0 has a large amplitude, it can be corrected with high reliability.
なお、高速スピンエコー(FSE)法において第1と第2のプリスキャンA、Bを行うことでスライス方向の傾斜磁場と、リード方向の傾斜磁場と、位相エンコード(PE)方向の傾斜磁場との渦による0次成分の位相ずれを求めることが可能である。又、k空間に配置されたエコー信号をフーリエ変換(FT)することにより1次の傾きを求めることでリード方向の傾斜磁場の位相ずれの1次成分を求めることができる。このように求めた0次成分の位相ずれに基づいて本スキャンで位相エンコード(PE)の方向の位相エンコード用傾斜磁場GPEによる渦の影響を補正することができる。 By performing the first and second pre-scans A and B in the fast spin echo (FSE) method, a gradient magnetic field in the slice direction, a gradient magnetic field in the read direction, and a gradient magnetic field in the phase encoding (PE) direction are obtained. It is possible to determine the phase shift of the zero-order component due to the vortex. Further, the primary component of the phase shift of the gradient magnetic field in the lead direction can be obtained by obtaining the primary gradient by performing Fourier transform (FT) on the echo signal arranged in the k space. Thus it is possible to correct the influence of the eddy due to the phase encoding gradient field G PE direction the phase encoding (PE) in the main scan based on the phase shift of the zero-order component determined.
又、プリスキャンを行ってリード方向の傾斜磁場に感度パルスによる磁場を印加し、スライス方向の傾斜磁場と、リード方向の傾斜磁場との渦による1次成分の位相ずれを求める。次に、新たなプリスキャンを行って補正すべきリード方向の傾斜磁場を補正するための補正パルスによる磁場を印加し、この状態で、上記一実施の形態を実施する。これにより、リード方向の傾斜磁場の渦による1次成分の位相ずれを完全に補正できる。しかるに、非シールド傾斜磁場コイルを使用する装置に効果である。 Further, pre-scanning is performed to apply a magnetic field by a sensitivity pulse to the gradient magnetic field in the read direction, and the phase shift of the primary component due to the vortex between the gradient magnetic field in the slice direction and the gradient magnetic field in the read direction is obtained. Next, a magnetic field by a correction pulse for correcting a gradient magnetic field in the lead direction to be corrected by performing a new pre-scan is applied, and in this state, the above-described embodiment is carried out. Thereby, the phase shift of the primary component due to the vortex of the gradient magnetic field in the lead direction can be completely corrected. However, this is effective for an apparatus using an unshielded gradient coil.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
上記一実施の形態では、CPMGパルス系列の印加位相の組み合わせを基本に変更しているが、これに限定されるものではなく、第1及び第2のプリスキャンA、Bの高周波パルスの印加位相の組み合わせは、上記式(1)及び式(2)を満たし、主エコー成分Emain(n)又は副エコー成分Esub(n)が2つのプリスキャンで180°の位相差を持つようにするならば、どのような位相の組み合わせでもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
In the above-described embodiment, the combination of the application phases of the CPMG pulse series is basically changed. However, the present invention is not limited to this, and the application phases of the first and second high frequency pulses of the prescans A and B are not limited thereto. If the combination satisfies the above equations (1) and (2) and the main echo component Emain (n) or the sub-echo component Esub (n) has a phase difference of 180 ° in two pre-scans, Any combination of phases may be used.
1:超電導方式の磁石、2:静磁場電源、3x:X軸方向の傾斜磁場コイル、3y:Y軸方向の傾斜磁場コイル、3z:Z軸方向の傾斜磁場コイル、4:傾斜磁場電源、5:シーケンサ、5a:傾斜磁場シーケンサ、5b:RFシーケンサ、6:コントローラ、7:高周波コイル(RFコイル)、8T:送信機、8R:受信機、11:マルチプレクサ、12:再構成ユニット、13:記憶ユニット、14:表示器、15:入力器。 1: superconducting magnet, 2: static magnetic field power supply, 3x: gradient magnetic field coil in X axis direction, 3y: gradient magnetic field coil in Y axis direction, 3z: gradient magnetic field coil in Z axis direction, 4: gradient magnetic field power supply, 5 : Sequencer, 5a: Gradient magnetic field sequencer, 5b: RF sequencer, 6: Controller, 7: High frequency coil (RF coil), 8T: Transmitter, 8R: Receiver, 11: Multiplexer, 12: Reconfiguration unit, 13: Memory Unit, 14: indicator, 15: input device.
Claims (9)
前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて少なくとも位相エンコードの0次成分を求め、この位相エンコードの0次成分に基づいて前記本スキャンで前記位相エンコードの方向の位相エンコード用傾斜磁場を補正する、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 Before the main scan for obtaining the MR image of the subject, a first pulse sequence having a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses and the application phase of the plurality of high-frequency inversion pulses set as a reference phase value One pre-scan, a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses, and the application phase of an even-numbered high-frequency inversion pulse among the plurality of high-frequency inversion pulses is 180 ° relative to the reference phase value. In the magnetic resonance imaging apparatus for performing the second pre-scan of the pulse sequence set to a value having a phase difference, respectively
At least phase encoding based on a first echo data group consisting of a plurality of echo signals obtained by the first prescan and a second echo data group consisting of a plurality of echo signals obtained by the second prescan. And correcting the gradient magnetic field for phase encoding in the phase encoding direction in the main scan based on the zeroth order component of the phase encoding.
A magnetic resonance imaging apparatus.
次に、高周波励起パルス及び複数の高周波反転パルスを有し、かつ前記複数の高周波反転パルスの内の偶数番目の高周波反転パルスの印加位相を前記基準位相値に対して180°の位相差を有する値に設定したパルスシーケンスの第2のプリスキャンを実施し、
次に、前記第1のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第1のエコーデータ群と前記第2のプリスキャンにより得た複数のエコー信号から成る第2のエコーデータ群とに基づいて少なくとも位相エンコードの0次成分を求め、
この位相エンコードの0次成分に基づいて前記本スキャンで前記位相エンコードの方向の位相エンコード用傾斜磁場を補正する、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の制御方法。 Before the main scan for obtaining the MR image of the subject, a first pulse sequence having a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses and the application phase of the plurality of high-frequency inversion pulses set as a reference phase value 1 pre-scan,
Next, it has a high-frequency excitation pulse and a plurality of high-frequency inversion pulses, and the application phase of an even-numbered high-frequency inversion pulse among the plurality of high-frequency inversion pulses has a phase difference of 180 ° with respect to the reference phase value Perform a second prescan of the pulse sequence set to the value,
Next, based on a first echo data group composed of a plurality of echo signals obtained by the first prescan and a second echo data group composed of a plurality of echo signals obtained by the second prescan. Find at least the zeroth-order component of phase encoding,
Correcting the gradient magnetic field for phase encoding in the phase encoding direction in the main scan based on the zeroth-order component of the phase encoding;
A method of controlling a magnetic resonance imaging apparatus.
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