JP2010124911A - 磁気共鳴イメージング装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】バンドアーチファクトを低減する磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【解決手段】フェーズサイクリング法で被検体７の頭部７ａからデータを収集する場合に、0-0-0-0、0-180-0-180、0-90-180-270、0-270-180-90のパルスシーケンスＳ１〜ＳＰ４を繰り返し実行する。このとき、各パルスシーケンスＳ１〜ＳＰ４において、ＲＦパルスＲＦ１のフリップ角Ａ１＝２０°、ＲＦパルスＲＦ２のフリップ角Ａ２＝３０°とし、フリップ角Ａ１＝２０°のＲＦパルスＲＦ１と、フリップ角Ａ２＝３０°のＲＦパルスＲＦ２を交互に送信する。この結果、静磁場不均一による信号強度のゆらぎを低下させることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、被検体のスピンをＳＳＦＰ状態にして、フェーズサイクリング法により被検体からデータを収集する磁気共鳴イメージング装置に関する。

勾配磁場によって発生する横磁化の位相シフトを、繰返し時間（ＴＲ：Repetition Time）の間に（すなわち、次のＲＦパルスを送信する前に）巻き戻すグラジエントエコー系のＳＳＦＰパルスシーケンスは、一般にFISP（Fast Imaging with Steady-state Precession）やFIESTA（Fast Imaging
Employing STeady-state Acquisition）と呼ばれている。SSFP（Steady-State Free Precession）とは、定常状態自由歳差運動を意味する。被検体のスピンをSSFP状態にしてスキャンを行うと、短いスキャン時間で、強度が強くコントラストの高い信号を得ることができるという利点があるが、一方で、磁場不均一の影響を受けやすく、バンドアーチファクト（Band Artifact）と呼ばれる帯状の低信号領域が発生するという問題がある。そこで、バンドアーチファクトを低減する方法として、フェーズサイクリング（Phase Cycling）法が提案されている（特許文献１参照）。
特開2004-121466号公報

しかし、特許文献１の方法でも、信号強度の低下する部分があり、バンドアーチファクトを低減することができない場合がある。

本発明は、上記の事情に鑑み、バンドアーチファクトを低減する磁気共鳴イメージング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磁気共鳴イメージング装置は、
被検体のスピンをＳＳＦＰ状態にして、フェーズサイクリング法により被検体からデータを収集する磁気共鳴イメージング装置であって、
ＲＦパルスを送信する送信コイルと、
勾配磁場を印加する勾配コイルと、
上記送信コイルが繰返し時間ごとにＲＦパルスを送信するとともに、上記勾配コイルが、勾配磁場により生じる横磁化の位相シフトを上記繰返し時間の間に巻き戻すために、上記勾配磁場とは反対の極性の勾配磁場を印加するように、上記送信コイルおよび上記勾配コイルを制御する制御手段と、
を有し、
上記制御手段は、
第１のフリップ角を有するＲＦパルスと、第２のフリップ角を有するＲＦパルスが交互に送信されるように、上記送信コイルを制御する。

フリップ角の異なるＲＦパルスを交互に送信することにより、バンドアーチファクトを低減することができる。

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。

図１は、本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置１の概略図である。

磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ（Magnetic
Resonance Imaging）装置と呼ぶ）１は、コイルアセンブリ２と、テーブル３と、受信コイル４と、制御装置５と、入力装置６とを有している。

マグネットアセンブリ２は、被検体７が収容されるボア２１と、超伝導コイル２２と、送信コイル２３と、勾配コイル２４とを有している。送信コイル２３はＲＦパルスを送信し、勾配コイル２４は勾配パルスを印加する。

テーブル３は、被検体７が載置されるクレードル３１を有している。クレードル３１は、ｚ方向および−ｚ方向に移動するように構成されている。クレードル３１がｚ方向に移動することによって、被検体７がボア２１に搬送される。クレードル３１が−ｚ方向に移動することによって、ボア２１に搬送された被検体７は、ボア２１から搬出される。

受信コイル４は、被検体７の頭部７ａに取り付けられている。受信コイル４が受信したＭＲ（Magnetic Resonance）信号は、制御装置５に伝送される。

制御装置５は、コイル制御手段５１および再構成手段５２を有している。

コイル制御手段５１は、フェーズサイクリング法によって被検体７の頭部７ａが撮影されるように、勾配コイル２３および送信コイル２４を制御する。フェーズサイクリング法によって被検体７の頭部７ａを撮影するためのパルスシーケンスについては、後述する（図３参照）。再構成手段５２は、受信コイル４で受信したＭＲ信号に基づいて、画像を再構成する。

入力装置６は、オペレータ８の操作に応じて、制御装置５に必要な信号や命令を入力するものである。オペレータ８は、例えば、パルスシーケンスを実行するための命令や、被検体７にスライスを設定するための命令を入力する。入力装置６としては、キーボードやマウスなどを使用することができる。

ＭＲＩ装置１は、上記のように構成されている。

被検体７を撮影する場合、オペレータ８は、入力装置６を操作して、クレードル３１をＺ方向に移動させるための命令を入力する。クレードル３１がＺ方向に移動することにより、被検体７がボア２１に搬入される。被検体７がボア２１に搬入された後、オペレータ８は、被検体７の頭部７ａに対してスライスを設定する。

図２は、被検体７の頭部７ａに設定されたスライスの一例を示す図である。

本実施形態では、被検体７の頭部７ａに、ｎ枚のスライス１〜ｎが設定されている。

オペレータ８は、スライス１〜ｎを設定した後、入力装置６を操作して、フェーズサイクリング法によって被検体７の頭部７ａを撮影するための命令を入力する。この命令によって、被検体７の頭部７ａが撮影される。

次に、フェーズサイクリング法によって被検体７の頭部７ａが撮影するときのタイムチャートについて説明する。

図３は、フェーズサイクリング法によって被検体７の頭部７ａが撮影するときのタイムチャートの一例の説明図である。

図３（ａ）は、被検体の撮影期間Ｔscanの概略を示す図である。撮影期間Ｐscanは、スキャン期間Ｔslice1〜Ｔsliceｎを有している。スキャン期間Ｔslice１〜Ｔsliceｎは、それぞれスライス１〜スライスｎ（図２参照）のスキャンを実行するための期間である。各スキャン期間Ｔslice１〜Ｔsliceｎは、フェーズサイクリングを実行するための４つの期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４を有している。

図３（ｂ）には、スキャン期間Ｔslice１〜Ｔsliceｎのうちのスキャン期間Ｔslice１の４つの期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４が示されている。図３（ｂ）には、スキャン期間Ｔslice１の４つの期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４のみが示されているが、他のスキャン期間Ｔslice２〜Ｔsliceｎも、スキャン期間Ｔslice１と同様に、４つの期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４を有している。次に、４つの期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４について説明する。尚、４つの期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４の説明にあたっては、代表して、期間Ｔｃ３を取り上げて説明する。

期間Ｔｃ３は、パルスシーケンスが実行される複数の繰返し期間Ｔｓ１〜Ｔｓｎを有している。

図３（ｃ）は、期間Ｔｃ３（図３（ｂ）参照）における繰返し期間を説明する図、図３（ｄ）は、繰返し期間に実行されるパルスシーケンスの一例を示す図である。

期間Ｔｃ３（図３（ｂ）参照）は、繰返し期間Ｔｓ１〜Ｔｓ４が繰り返されるように設定されている。図３（ｄ）には、繰返し期間Ｔｓ１〜Ｔｓ４に実行されるパルスシーケンスの一例が示されている。

繰返し期間Ｔｓ１では、パルスシーケンスＳ１（図３（ｃ）参照）が実行される。パルスシーケンスＳ１は、フリップ角Ａ１のＲＦパルスＲＦ１と、勾配磁場Ｇｚ、Ｇｙ、およびＧｘとを有している。ＲＦパルスＲＦ１のフリップ角Ａ１は、例えば２０°である。また、パルスシーケンスＳ１では、ＲＦパルスＲＦ１の位相αは、α＝０°である。勾配磁場Ｇｚ、Ｇｙ、およびＧｘは、勾配磁場により発生する横磁化の位相シフトが、繰返し時間ＴＲの間に巻き戻されるように、正の勾配磁場と負の勾配磁場が印加されている。

繰返し期間Ｔｓ２では、パルスシーケンスＳ２（図３（ｃ）参照）が実行される。パルスシーケンスＳ２は、フリップ角Ａ２のＲＦパルスＲＦ２と、勾配磁場Ｇｚ、Ｇｙ、およびＧｘとを有している。ＲＦパルスＲＦ２のフリップ角Ａ２は、ＲＦパルスＲＦ１のフリップ角Ａ１とは異なる値であり、例えば、Ａ２＝３０°である。また、パルスシーケンスＳ２では、ＲＦパルスＲＦ２の位相αは、α＝９０°である。勾配磁場Ｇｚ、Ｇｙ、およびＧｘは、勾配磁場により発生する横磁化の位相シフトが、繰返し時間ＴＲの間に巻き戻されるように、正の勾配磁場と負の勾配磁場が印加されている。

繰返し期間Ｔｓ３では、パルスシーケンスＳ３（図３（ｃ）参照）が実行される。パルスシーケンスＳ３は、パルスシーケンスＳ１と同様に、フリップ角Ａ１のＲＦパルスＲＦ１と、勾配磁場Ｇｚ、Ｇｙ、およびＧｘとを有している。ただし、パルスシーケンスＳ３では、ＲＦパルスＲＦ１の位相αは、α＝１８０°である。

繰返し期間Ｔｓ４では、パルスシーケンスＳ４が実行される。パルスシーケンスＳ４は、パルスシーケンスＳ２と同様に、フリップ角Ａ２のＲＦパルスＲＦ２と、勾配磁場Ｇｚ、Ｇｙ、およびＧｘとを有している。ただし、パルスシーケンスＳ４では、ＲＦパルスＲＦ２の位相αは、α＝２７０°である。

期間Ｔｃ３（図３（ｂ）参照）では、上記のパルスシーケンスＳ１〜ＳＰ４が繰り返し実行される。したがって、期間Ｔｃ３では、ＲＦパルスＲＦ１およびＴ２の位相αは、α＝０°、９０°、１８０°、２７０°の順に繰り返し変化する。以下では、期間Ｔｃ３において、ＲＦパルスＲＦ１およびＴ２の位相αが、α＝０°、９０°、１８０°、２７０°の順に繰り返し変化することを、「0-90-180-270」と表記する（図３（ｂ）の期間Ｔｃ３を参照）。

尚、上記の説明では、期間Ｔｃ３について説明されている。しかし、他の期間Ｔｃ１、Ｔｃ２、およびＴｃ４も、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ３の位相αが異なる点を除いて、期間Ｔｃ３と同様に、パルスシーケンスＳ１〜Ｓ４が繰り返し実行される。例えば、期間Ｔｃ１では、ＲＦパルスＲＦ１およびＴ２の位相αがα＝０°に固定された状態で、パルスシーケンスＳ１〜Ｓ４が繰り返し実行される。以下では、期間Ｔｃ１において、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２の位相αが、α＝０°に固定されていることを、「0-0-0-0」と表記する（図３（ｂ）の期間Ｔｃ１を参照）。また、期間Ｔｃ２では、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２の位相αがα＝０°、１８０°の順に変化しながら、パルスシーケンスＳ１〜Ｓ４が繰り返し実行される。以下では、期間Ｔｃ２において、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２の位相αが、α＝０°、１８０°の順に変化することを、「0-180-0-180」と表記する（図３（ｂ）の期間Ｔｃ２を参照）。更に、期間Ｔｃ４では、ＲＦパルスＲＦ１およびＴ２の位相αがα＝０°、２７０°、１８０°、９０°の順に変化しながら、パルスシーケンスＳ１〜Ｓ４が繰り返し実行される。以下では、期間Ｔｃ４において、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２の位相αが、α＝０°、２７０°、１８０°、９０°の順に変化することを、「0-270-180-90」と表記する（図３（ｂ）の期間Ｔｃ４を参照）。

上記のように、各期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４において、フリップ角の異なるＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２を交互に送信することにより、静磁場不均一による画像のアーチファクトを低減することができる。以下に、この理由について、図３を参照しながら説明する。

期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４において、パルスシーケンスＳ１〜Ｓ４を繰り返し実行すると、被検体７のスピンの磁化Ｍが一定の値に収束する定常状態となる。本実施形態では、時刻ｔｘ（図３（ｃ）参照）において、被検体のスピンの磁化Ｍが一定の値Ｍｃに収束し、時刻ｔｘ以降は、スピンの磁化Ｍが２ＴＲの時間間隔で収束値Ｍｃに戻る定常状態になったとする。ただし、スピンの磁化Ｍの横磁化成分Ｍxyは、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２と静磁場不均一との影響を受けて、位相が変化する。

図４は、スピンの磁化Ｍの横磁化成分Ｍxyの位相の変化量を概略的に説明する図である。

図４には、ボア２１内において、スピンの磁化Ｍが定常状態になった後に、磁化Ｍの横磁化成分Ｍxyの位相が、ＲＦパルスと静磁場不均一の影響によって、１ＴＲ後にどれだけ変化するか表す位相変化量Δθが概略的に示されている。位相変化量Δθは、以下の式で表される。
Δθ＝Δα＋Δβ ・・・（１）
ここで、Δα：ＲＦパルスＲＦ１およびＴ２による横磁化成分Ｍxyの位相変化分
Δβ：静磁場不均一による横磁化成分Ｍxyの位相変化分
ただし、位相変化分Δβは、受信コイル４（図１参照）の中心における位相変化分Δβを基準値（ゼロ）にして表されている。

図４には、位相変化量Δθとして、Δθ＝０°、４５°、９０°、１３５°、および１８０°が示されているが、実際は、横磁化成分Ｍxyの位相θは、ＲＦパルスと静磁場不均一との影響を受けて、−１８０°〜０°〜１８０°の間で、様々に変化する。

したがって、被検体７の頭部７ａから得られるＭＲ信号の信号強度も、ＲＦパルスと静磁場不均一との影響を受ける。以下に、ＭＲ信号の信号強度が、ＲＦパルスおよび静磁場不均一により、どのような影響を受けるかについて説明する。

図５は、スピンの磁化Ｍが定常状態になった後のＭＲ信号の信号強度と位相変化量Δθとの関係を表すシミュレーション結果である。尚、シミュレーション条件は、以下のとおりである。
（１） ＲＦパルスＲＦ１のフリップ角Ａ１＝２０°
（２） ＲＦパルスＲＦ２のフリップ角Ａ２＝３０°
（３） 繰返し時間ＴＲ＝２００ｍｓ
（４） 縦緩和時間Ｔ１＝２０００ms、横緩和時間Ｔ２＝１３００ｍｓ
尚、Ｔ１＝２０００ms、Ｔ２＝１３００msは、脳脊髄液ＣＳＦのＴ１およびＴ２の一般的な値である。

図５（ａ）のグラフＧ１は、期間Ｔｃ１（図３（ｂ）参照）において、スピンの磁化Ｍが定常状態になった後のＭＲ信号の信号強度と位相変化量Δθとの関係を表すシミュレーション結果である。グラフＧ１の横軸は、期間Ｔｃ１において、定常状態になった後の磁化Ｍの横磁化成分Ｍxyの位相が、１ＴＲの間にどれだけ変化したかを表す位相変化量Δθ（式（１）参照）である。

期間Ｔｃ１では、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２の位相αは、「0-0-0-0」であり、位相αはゼロのままであるので、式（１）の第１項Δαは、Δα＝０°となる。したがって、式（１）は、以下のように表される。
Δθ＝Δβ ・・・（２）

グラフＧ１の縦軸は、期間Ｔｃ１において、磁化Ｍの横磁化成分Ｍxyの位相が位相変化量Δθだけ変化したときのＭＲ信号の信号強度ＳＩである。ただし、ここでは、信号強度ＳＩは、磁化Ｍの横磁化成分ＭxyをＭ0で規格化した値で表している（Ｍ0は、Ｚ方向の静磁場による最大の磁化）。

図５（ａ）のグラフＧ１を参照すると、位相変化量Δθ＝０°付近では、信号強度ＳＩが急激に小さくなる谷Ｖが発生し、一方、位相変化量Δθ＝１８０°付近では、信号強度ＳＩが急激に大きくなる山Ｐが発生している。したがって、信号強度ＳＩは、位相変化量Δθの値に応じて変動していることがわかる。期間Ｔｃ１では、位相変化量Δθは、式（２）で表されるので、信号強度ＳＩは、静磁場不均一による横磁化成分Ｍxyの位相変化分Δβにのみ依存することがわかる。

図５（ｂ）のグラフＧ２は、期間Ｔｃ２において、スピンの磁化Ｍが定常状態になった後のＭＲ信号の信号強度と位相変化量Δθとの関係を表すシミュレーション結果である。グラフＧ２の横軸は、期間Ｔｃ２における位相変化量Δθであり、グラフＧ２の縦軸は、期間Ｔ２におけるＭＲ信号の信号強度ＳＩである。

期間Ｔｃ２における位相変化量Δθも、式（１）で表される。ただし、期間Ｔｃ２では、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２の位相αは、「0-180-0-180」、つまり、位相αは、１８０°づつ変化するので、式（１）の第１項Δαは、Δα＝１８０°となる。したがって、式（１）は、以下のように表される。
Δθ＝１８０°＋Δβ ・・・（３）

グラフＧ２でも、グラフＧ１と同様に、静磁場不均一による横磁化成分Ｍxyの位相変化分Δβが原因で、信号強度ＳＩは変動する。ただし、期間Ｔｃ２では、式（３）で表したように、Δα＝１８０°である。したがって、図５（ｂ）に示すグラフＧ２は、図５（ａ）に示すグラフＧ１を１８０°ずらしたグラフで表される。グラフＧ２を参照すると、位相変化量Δθ＝±１８０°付近において、信号強度ＳＩが急激に小さくなる谷Ｖが発生し、一方、位相変化量Δθ＝０°付近において、信号強度ＳＩが急激に大きくなる山Ｐが発生している。したがって、期間Ｔ２でも、期間Ｔ１と同様に、信号強度ＳＩは、位相変化量Δθの値に応じて変動しているが、谷Ｖの位置と、山Ｐの位置が、１８０°ずれていることがわかる。

図５（ｃ）のグラフＧ３は、期間Ｔｃ３において、スピンの磁化Ｍが定常状態になった後のＭＲ信号の信号強度と位相変化量Δθとの関係を表すシミュレーション結果である。グラフＧ３の横軸は、期間Ｔｃ３における位相変化量Δθであり、グラフＧ３の縦軸は、期間Ｔｃ３におけるＭＲ信号の信号強度ＳＩである。

期間Ｔｃ３における位相変化量Δθも、式（１）で表される。ただし、期間Ｔｃ３では、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２の位相αは、「0-90-180-270」、つまり、位相αは、９０°づつ変化するので、式（１）の第１項Δαは、Δα＝９０°となる。したがって、式（１）は、以下のように表される。
Δθ＝９０°＋Δβ ・・・（４）

グラフＧ３でも、グラフＧ１およびＧ２と同様に、静磁場不均一による横磁化成分Ｍxyの位相変化分Δβが原因で、信号強度ＳＩは変動する。ただし、期間Ｔｃ３では、式（４）で表したように、Δα＝９０°である。したがって、図５（ｃ）に示すグラフＧ３は、図５（ａ）に示すグラフＧ１を９０°ずらしたグラフで表される。グラフＧ３を参照すると、位相変化量Δθ＝９０°付近において、信号強度ＳＩが急激に小さくなる谷Ｖが発生し、一方、位相変化量Δθ＝−９０°付近において、信号強度ＳＩが急激に大きくなる山Ｐが発生している。したがって、期間Ｔｃ３でも、期間Ｔｃ１と同様に、信号強度ＳＩは、位相変化量Δθの値に応じて変動しているが、谷Ｖの位置と、山Ｐの位置が、９０°ずれていることがわかる。

図５（ｄ）のグラフＧ４は、期間Ｔｃ４において、スピンの磁化Ｍが定常状態になった後のＭＲ信号の信号強度と位相変化量Δθとの関係を表すシミュレーション結果である。グラフＧ４の横軸は、期間Ｔｃ４における位相変化量Δθであり、グラフＧ４の縦軸は、期間Ｔｃ４におけるＭＲ信号の信号強度ＳＩである。

期間Ｔｃ４における位相変化量Δθも、式（１）で表される。ただし、期間Ｔｃ４では、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２の位相αは、「0-270-180-90」、つまり、位相αは、−９０°づつ変化するので、式（１）の第１項Δαは、Δα＝−９０°となる。したがって、式（１）は、以下のように表される。
Δθ＝−９０°＋Δβ ・・・（５）

グラフＧ４でも、グラフＧ１〜Ｇ３と同様に、静磁場不均一による横磁化成分Ｍxyの位相変化分Δβが原因で、信号強度ＳＩは変動する。ただし、期間Ｔ４では、式（５）で表したように、Δα＝−９０°である。したがって、図５（ｄ）に示すグラフＧ４は、図５（ａ）に示すグラフＧ１を−９０°ずらしたグラフで表される。グラフＧ４を参照すると、位相変化量Δθ＝−９０°付近において、信号強度ＳＩが急激に小さくなる谷Ｖが発生し、一方、位相変化量Δθ＝９０°付近において、信号強度ＳＩが急激に大きくなる山Ｐが発生している。したがって、期間Ｔｃ４でも、期間Ｔｃ１と同様に、信号強度ＳＩは、位相変化量Δθの値に応じて変動しているが、谷Ｖの位置と、山Ｐの位置が、−９０°ずれていることがわかる。

本実施形態では、４つの期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４で得られるデータを加算することにより合成画像を生成している（以下では、４つの期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４で得られるデータを加算することを、４ＮＥＸ（ＮＥＸ：加算回数）と呼ぶ）。したがって、本実施形態において得られる合成画像の信号強度は、図５（ａ）〜（ｄ）の信号強度ＳＩを加算したものになる。

図５（ｅ）は、図５（ａ）〜（ｄ）の信号強度ＳＩを加算することにより得られる合成信号強度Ｓｇと位相変化量Δθとの関係を表すシミュレーション結果である。

図５（ｅ）のグラフＧｇは、各グラフＧ１〜Ｇ４よりも、位相変化量Δθに対する信号強度Ｓgの変動が小さくなっていることがわかる。これは、グラフＧ１〜Ｇ４の信号強度ＳＩを加算すると、グラフＧ１の谷Ｖおよび山Ｐ（図５（ａ）参照）が、グラフＧ２の山Ｐおよび谷Ｖ（図５（ｂ）参照）によって打ち消されるとともに、グラフＧ３の谷Ｖおよび山Ｐ（図５（ｃ）参照）が、グラフＧ４の山Ｐおよび谷Ｖ（図５（ｄ）参照）によって打ち消されるためと考えられる。したがって、本実施形態では、静磁場不均一性に強く、バンドアーチファクトの現れにくいＭＲ画像が得られることがわかる。

尚、図５は、フリップ角の異なるＲＦパルスを交互に送信した場合の信号強度ＳＩと位相変化量Δθとの関係を表している。次に、従来のように、同じフリップ角のＲＦパルスを送信した場合に、信号強度ＳＩと位相変化量Δθとの関係がどのようになるかについて説明する。

図６は、同じフリップ角のＲＦパルスを送信した場合の信号強度と位相変化量Δθとの関係を表すシミュレーション結果である。尚、シミュレーション条件は、ＲＦパルスＲＦ１およびＴ２のフリップ角Ａ１およびＡ２が両方とも３０°である点を除いては、図５におけるシミュレーション条件と同じである。

図６（ａ）〜（ｄ）のグラフＧ１’〜Ｇ４’は、ＲＦパルスＲＦ１およびＴ２のフリップ角Ａ１およびＡ２が両方とも３０°に設定された場合の期間Ｔｃ１〜Ｔｃ４（図３（ｂ）参照）の信号強度と位相変化量Δθとの関係を表すシミュレーション結果である。

図６（ａ）のグラフＧ１’を参照すると、位相変化量Δθ＝０付近では、信号強度ＳＩが急激に小さくなる谷が発生しており、位相変化量Δθが０°から１８０°に変化するにつれて、信号強度ＳＩは緩やかに減少している。したがって、図６（ａ）のグラフＧ１’と、図５（ａ）のグラフＧ１とを比較すると、図６（ａ）のグラフＧ１’は、図５（ａ）のグラフＧ１に見られる山Ｐが発生していないことがわかる。

図６（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）のグラフＧ２’、Ｇ３’、およびＧ４’でも、グラフＧ１’と同様に、信号強度ＳＩは位相変化量Δθの値に応じて変動する。ただし、期間Ｔ２、Ｐ３、およびＰ４では、Δα＝１８０°、９０°、−９０°であるので（式（３）〜（５）参照）、グラフＧ２’、Ｇ３’、およびＧ４’は、図６（ａ）に示すグラフＧ１’を、それぞれ１８０°、９０°、−９０°ずらしたグラフで表される。したがって、グラフＧ２’、Ｇ３’、およびＧ４’は、谷Ｖの位置が、グラフＧ１’に対して、それぞれ１８０°、９０°、−９０°ずれていることがわかる。

図６（ｅ）のグラフＧｇ’は、図６（ａ）〜（ｄ）の信号強度ＳＩを加算することにより得られる合成信号強度Ｓｇの磁場不均一依存性を示すグラフである。

図６（ｅ）のグラフＧｇ’を参照すると、位相変化量Δθが、Δθ＝０°、±１８０°、９０°、および−９０°に、谷が現れていることがわかる。Δθ＝０°における谷は、グラフＧ１’に現れる谷Ｖが原因で発生する（図６（ａ）参照）。Δθ＝±１８０°における谷Ｖは、グラフＧ２’に現れる谷Ｖが原因で発生する（図６（ｂ）参照）。同様に、Δθ＝９０°および−９０°は、それぞれグラフＧ３’およびＧ４’に現れる谷Ｖが原因で発生する（図６（ｃ）および（ｄ）参照）。

図７は、図５（ｅ）のグラフＧｇ（左側）と、図６（ｅ）のグラフＧｇ’（右側）とを並べて示した図である。

図５（ｅ）のグラフＧｇと、図６（ｅ）のグラフＧｇ’とを比較すると、図５（ｅ）のグラフＧｇは、図６（ｅ）のグラフＧｇ’よりも、位相変化量Δθに対する信号強度Ｓｇの変動が小さくなっていることがわかる。このことを説明するために、グラフＧｇおよびＧｇ’について、ゆらぎを考える。ゆらぎＦは、以下の式で表される。
Ｆ＝（Ｓmax−Ｓmin）／Ｓmean ・・・（６）
ここで、Ｓmax：信号強度Ｓｇの最大値、Ｓmin：信号強度Ｓｇの最小値、Ｓmean：信号強度Ｓｇの平均値

図５（ｅ）のグラフＧｇにおけるゆらぎＦは、約０．０１９であり、一方、図６（ｅ）のグラフＧｇ’におけるゆらぎＦは、約０．２２５である。両者のゆらぎＦを比較すると、図５（ｅ）のグラフＧｇの方が、ゆらぎＦが１／１０になっており、位相変化量Δθに対する信号強度Ｓｇの変動が小さくなっていることがわかる。したがって、同じフリップ角のＲＦパルスを送信するよりも、フリップ角の異なるＲＦパルスを交互に送信するほうが、ゆらぎＦを小さくすることができ、静磁場不均一性に強く、バンドアーチファクトの現れにくいＭＲ画像が得られることがわかる。

尚、ゆらぎＦは、ＴＲの値や、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２のフリップ角Ａ１およびＡ２の値に応じて、様々に変化する。以下に、ＴＲの値や、ＲＦパルスＲＦ１およびＲＦ２のフリップ角Ａ１およびＡ２の値に応じて、ゆらぎＦがどのように変化するかについて説明する。

図８（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、ＴＲ＝５（ms）、１００（ms）、および２００（ms）におけるゆらぎＦのフリップ角依存性を示すグラフＨ１、Ｈ２、およびＨ３である。グラフの横軸は、ＲＦパルスＲＦ１のフリップ角Ａ１であり、縦軸は、ゆらぎＦである。各グラフＨ１、Ｈ２、およびＨ３には、フリップ角Ａ２が１０°、３０°、５０°、７０°、および９０°におけるゆらぎＦのフリップ角依存性が示されている。

図８（ａ）〜（ｃ）から、フリップ角Ａ２が１０°、３０°、５０°、７０°、９０°のどの値であっても、ゆらぎＦの最小値をゼロに近づけるには、ＴＲを大きくすればよいことがわかる。例えば、フリップ角Ａ２＝３０°の場合、ＴＲ＝５ｍｓではゆらぎＦの最小値は約０．３０であり、ＴＲ＝１００ｍｓではゆらぎＦの最小値は約０．０７であり、ＴＲ＝２００ｍｓではゆらぎＦの最小値は０．０１である。したがって、ＴＲを大きくすることにより、ゆらぎＦの最小値がゼロに近づき、バンドアーチファクトの現れにくいＭＲ画像が撮影可能であることがわかる。

また、図８（ａ）〜（ｃ）から、ゆらぎＦを最小にするフリップ角Ａ１は、フリップ角Ａ２とは異なる値になることがわかる。例えば、フリップ角Ａ２＝３０°の場合、ＴＲ＝５ｍｓ、ＴＲ＝１００ｍｓ、およびＴＲ＝２００ｍｓにおいて、ゆらぎＦが最小値になるときのフリップ角Ａ１は、それぞれＡ１＝２９°、Ａ１＝２３°、およびＡ１＝２１°である。したがって、ゆらぎＦを最小にするためには、フリップ角Ａ１を、フリップ角Ａ２とは異なる値にすればよいことがわかる。

尚、本実施形態では、0-0-0-0、0-180-0-180、0-90-180-270、0-270-180-90のフェーズサイクリングを実行しているが、本発明は、このフェーズサイクリングには限定されることはない。

本実施形態では、0-0-0-0、0-180-0-180、0-90-180-270、0-270-280-90の４ＮＥＸの場合について説明しているが、本発明は、４ＮＥＸには限定されず、例えば、２ＮＥＸでも適用可能である。

また、本実施形態では、被検体７の頭部７ａの中の脳脊髄液ＣＳＦを強調して描出するのに適したタイムチャート（図３参照）について説明されているが、本発明は、脳脊髄液ＣＳＦ以外の組織を撮影するのにも適用することができる。

更に、本実施形態では、被検体７の頭部７ａを撮影する場合について説明されているが、本発明は、頭部以外の他の部位の撮影にも適用できる。

本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置１の概略図である。 被検体７の頭部７ａに設定されたスライスの一例を示す図である。 フェーズサイクリング法によって被検体７の頭部７ａが撮影するときのタイムチャートの一例の説明図である。 スピンの磁化Ｍの横磁化成分Ｍxyの位相の変化量を概略的に説明する図である。 スピンの磁化Ｍが定常状態になった後のＭＲ信号の信号強度の静磁場不均一依存性のシミュレーション結果を表すグラフである。 同じフリップ角のＲＦパルスを送信した場合の信号強度の静磁場不均一依存性のシミュレーション結果を表すグラフである。 図５（ｅ）のグラフＧｇと、図６（ｅ）のグラフＧｇ’とを並べて示した図である。 ゆらぎＦのフリップ角依存性を示すグラフである。

符号の説明

１ ＭＲＩ装置
２ コイルアセンブリ
３ テーブル
４ 受信コイル
５ 制御装置
６ 入力装置
７ 被検体
７ａ 頭部
８ オペレータ
２１ ボア
２２ 超伝導コイル
２３ 勾配コイル
２４ 送信コイル
３１ クレードル
５１ コイル制御手段
５２ 再構成手段

Claims (1)

1. 被検体のスピンをＳＳＦＰ状態にして、フェーズサイクリング法により前記被検体からデータを収集する磁気共鳴イメージング装置であって、
   ＲＦパルスを送信する送信コイルと、
   勾配磁場を印加する勾配コイルと、
   前記送信コイルが繰返し時間ごとにＲＦパルスを送信するとともに、前記勾配コイルが、勾配磁場により生じる横磁化の位相シフトを前記繰返し時間の間に巻き戻すために、前記勾配磁場とは反対の極性の勾配磁場を印加するように、前記送信コイルおよび前記勾配コイルを制御する制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   第１のフリップ角を有するＲＦパルスと、第２のフリップ角を有するＲＦパルスが交互に送信されるように、前記送信コイルを制御する、磁気共鳴イメージング装置。

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