JP2013027461A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ナビゲータシーケンスによる検出精度を向上させる。
【解決手段】イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０のうち、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_７のフリップ角は３０°にし、残りのイメージングシーケンスＡ_８〜Ａ_１０のフリップ角は３０°よりも小さくする。イメージングシーケンスＡ_８〜Ａ_１０のフリップ角を３０°よりも小さくすることによって、縦磁化の減少量を小さくすることができる。したがって、ナビゲータシーケンスＢが実行される直前の磁化を大きい値にすることができるので、ナビゲータ信号の劣化が低減され、横隔膜の位置を検出精度を向上させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、被検体における体動する部位の位置を検出しながら被検体を撮影する磁気共鳴イメージング装置に関する。

被検体の呼吸による体動アーチファクトを低減する方法として、ナビゲータ法が知られている。

特開２００７−９８０２６号公報

例えば肝臓を撮影する場合、肝臓の画像データを取得するためのイメージングシーケンスを複数回実行した後、横隔膜の位置を検出するためのナビゲータシーケンスを実行する。横隔膜の位置を検出することによって、肝臓の位置を知ることができるので、体動アーチファクトを低減することが可能となる。しかし、この場合、イメージングシーケンスによる励起領域と、ナビゲータシーケンスによる励起領域が重なるので、スピン飽和効果によってナビゲータシーケンスにより得られる信号が劣化し、横隔膜の位置の検出精度が悪くなるという問題がある。したがって、ナビゲータシーケンスによる検出精度を向上させることが望まれている。

本発明の一態様は、被検体における体動する部位の画像データを取得するための複数回のイメージングシーケンスを実行した後、前記体動する部位の位置を表すナビゲータデータを取得するためのナビゲータシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記複数回のイメージングシーケンスのうちのｉ番目以降に実行されるイメージングシーケンスのＲＦパルスのフリップ角が次第に小さくなるように、前記ＲＦパルスを送信する送信手段、
を有する、磁気共鳴イメージング装置である。

複数回のイメージングシーケンスのうちのｉ番目以降に実行されるイメージングシーケンスのＲＦパルスのフリップ角を次第に小さくすることによって、縦磁化の減少量を小さくすることができる。したがって、ナビゲータシーケンスにより得られる信号の劣化を抑制することができるので、体動する部位の検出精度を向上させることができる。

本発明の一形態の磁気共鳴イメージング装置の概略図である。 被検体の撮影部位を撮影するときに使用されるシーケンスの説明図である。 被検体の撮影部位を概略的に示す図である。 ３Ｄグラディエントエコー法を用いたイメージングシーケンスを示す図である。 フリップ角の説明図である。 イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０のフリップ角が全て３０°に設定された例を示す図である。 ＲＦパルスのフリップ角が次第に小さくなるようにしたときの撮影領域Ｒ_ｉｍ内の縦磁化を概略的に示す図である。 ｋｙ方向にシーケンシャルにデータを埋める例を示す図である。 ｋｚ軸に近い格子点から先にデータを埋める例を示す図である。 奇数番目のｋｙ座標値の格子点のデータを先に埋めて、次に、偶数番目のｋｙ座標値の格子点のデータを埋める例を示す図である。 イメージングシーケンスＡ_３〜Ａ_５のフリップ角を次第に小さくした場合の例を示す図である。 各シーケンス群Ｇ_ｋ（ｋ＝１〜ｍ）が脂肪抑制パルスを備えた一例である。 脂肪抑制パルスを２つ備えた場合の一例を示す図である。

以下、発明を実施するための形態を説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、本発明の一形態の磁気共鳴イメージング装置の概略図である。

磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」と呼ぶ。ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）１００は、マグネット２、テーブル３、受信コイル４などを有している。

マグネット２は、被検体１２が収容されるボア２１と、超伝導コイル２２と、勾配コイル２３と、送信コイル２４とを有している。超伝導コイル２２は静磁場を印加し、勾配コイル２３は勾配磁場を印加し、送信コイル２４はＲＦパルスを送信する。尚、超伝導コイル２２の代わりに、永久磁石を用いてもよい。

テーブル３は、被検体１２を支持するためのクレードル３ａを有している。クレードル３ａがボア２１に移動することによって、被検体１２がボアに搬入される。
受信コイル４は被検体１２の腹部に取り付けられている。

ＭＲ装置１００は、更に、シーケンサ５、送信器６、勾配磁場電源７、受信器８、中央処理装置９、操作部１０、および表示部１１を有している。

シーケンサ５は、中央処理装置９の制御を受けて、パルスシーケンスを実行するための情報を送信器６および勾配磁場電源７に送る。

送信器６は、ＲＦコイル２４に信号を供給する。
勾配磁場電源７は、勾配コイル２３に信号を供給する。
受信器８は、受信コイル４で受信された磁気共鳴信号を信号処理し、中央処理装置９に出力する。

中央処理装置９は、シーケンサ５および表示部１１に必要な情報を伝送したり、受信器８から受け取ったデータに基づいて画像を再構成するなど、ＭＲ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲ装置１００の各部の動作を制御する。中央処理装置９は、例えばコンピュータ（computer）によって構成される。

操作部１０は、オペレータにより操作され、種々の情報を中央処理装置９に入力する。表示部１１は種々の情報を表示する。
ＭＲ装置１００は、上記のように構成されている。

図２は、被検体１２の撮影部位を撮影するときに使用されるシーケンスの説明図、図３は、被検体１２の撮影部位を概略的に示す図である。

本形態では、シーケンス群Ｇ_ｋ（ｋ＝１〜ｍ）が実行される。
シーケンス群Ｇ_１は、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_ｎと、ナビゲータシーケンスＢとを有している。イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_ｎの各々は、被検体１２の肝臓を含む撮像部位Ｒ_ｉｍ（図３参照）の画像データを取得するためのシーケンスである。イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_ｎは繰り返し時間ＴＲごとに実行される。イメージングシーケンスＡ_ｎが実行された後、ナビゲータシーケンスＢが実行される。ナビゲータシーケンスＢは、横隔膜を含むナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖ（図３参照）から、横隔膜の位置を表すナビゲータデータを取得するためのシーケンスである。本形態では、シーケンス群Ｇ_１において、イメージングシーケンスがｎ回実行されている。

尚、その他のシーケンス群Ｇ_２〜Ｇ_ｍも、シーケンス群Ｇ_１と同様に、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_ｎと、ナビゲータシーケンスＢとを有している。

次に、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_ｎについて説明する。図４に、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_ｎの一例として、３Ｄグラディエントエコー法を用いたイメージングシーケンスが示されている。一つのシーケンス群Ｇ_ｋの中では、図４に示すイメージングシーケンスが、繰り返し時間ＴＲごとに、ｎ回実行されている。ただし、本形態では、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_ｎのＲＦパルスＰ_αのフリップ角は同じではなく、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_ｎを実行している間に、ＲＦパルスＰ_αのフリップ角は次第に小さくなるように設定されている。以下に、本形態におけるＲＦパルスＰ_αのフリップ角について説明する。尚、以下では、説明の便宜上、１つのシーケンス群Ｇ_ｋにおいて、ｎ＝１０、つまり、イメージングシーケンスが１０回実行される場合について説明する。

図５は、フリップ角の説明図である。
１番目〜７番目に実行されるイメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_７のＲＦパルスＰ_αは、同じフリップ角（３０°）に設定されている。しかし、８番目以降に実行されるイメージングシーケンスＡ_８〜Ａ_１０のＲＦパルスＰ_αのフリップ角は、次第に小さくなっている。本形態では、イメージングシーケンスＡ_８、Ａ_９、Ａ_１０のＲＦパルスＰ_αのフリップ角は、それぞれ、２５°、２０°、１５°に設定されている。図５では、シーケンス群Ｇ_１のフリップ角を説明したが、その他のシーケンス群Ｇ_２〜Ｇ_ｍのフリップ角も、図５に示すフリップ角で表される。尚、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_７のＲＦパルスＰ_αのフリップ角は３０°に限定されることはなく、メージングシーケンスＡ_８、Ａ_９、Ａ_１０のＲＦパルスＰ_αのフリップ角も、２５°、２０°、１５°に限定されることはない。

イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０のフリップ角を途中から小さくすることによって、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０の全てのフリップ角を同じ値にする場合と比較して、横隔膜の位置の検出精度を向上させることができるという効果がある。以下に、この効果が得られる理由を説明するために、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０の全てのフリップ角を同じ値に設定した場合に、横隔膜の位置の検出精度に与える影響について、図６を参照しながら説明する。

図６には、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０のフリップ角が全て３０°に設定された例が示されている。また、図６の下側には、イメージングシーケンスＡ_１、Ａ_７、Ａ_１０を実行したときの撮影領域Ｒ_ｉｍの縦磁化Ｍ_１、Ｍ_７、Ｍ_１０を概略的に示してある。

イメージングシーケンスＡ_１のＲＦパルスが送信されると、撮影領域Ｒ_ｉｍの磁化は３０°傾くが、時間とともに縦磁化回復する。しかし、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０の繰り返し時間ＴＲは短いので、縦磁化Ｍ_１が十分に回復する前に、次のイメージングシーケンスＡ_２のＲＦパルスが照射される。したがって、ＲＦパルスが送信されるたびに撮影領域Ｒ_ｉｍ内の縦磁化が減少するので、最後のイメージングシーケンスＡ_１０を実行した後の撮影領域Ｒ_ｉｍの縦磁化Ｍ_１０はかなり小さくなっている。このように縦磁化が小さくなった後で、ナビゲータシーケンスＢが実行される。ナビゲータシーケンスＢにより励起されるナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖは、撮影領域Ｒ_ｉｍに重なっているので、ナビゲータシーケンスＢの実行開始時点では、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖ内の磁化は小さくなっている。したがって、ナビゲータ領域Ｒ_ｎａｖから取得されるナビゲータ信号が劣化し、横隔膜の位置の検出精度が低下することがある。

そこで、本形態では、図５に示すようにＲＦパルスのフリップ角が次第に小さくなるようにしている。ＲＦパルスのフリップ角を次第に小さくすると、スピンの傾く角度も次第に小さくなるので、磁化の減少量を小さくすることができる（図７参照）。

図７は、ＲＦパルスのフリップ角が次第に小さくなるようにしたときの撮影領域Ｒ_ｉｍ内の縦磁化を概略的に示す図である。

イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_７のフリップ角は３０°であるので、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_７の間に縦磁化が減少する量は、図６の場合と同じである。しかし、イメージングシーケンスＡ_８以降は、フリップ角は次第に小さくなっているので、縦磁の減少量を小さくすることができる。この結果、最後のイメージングシーケンスＡ_１０のＲＦパルスを送信したときの磁化を、Ｍ_１０よりも大きい値Ｍ_１０′にすることができる。したがって、フリップ角を次第に小さくした方が、ナビゲータシーケンスＢが実行される直前の縦磁化を大きい値にすることができるので、ナビゲータ信号の劣化が低減され、横隔膜の位置の検出精度を向上させることができる。

尚、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０を実行している途中で縦磁化が定常状態になる場合もある。しかし、このような場合でも、フリップ角を次第に小さくすることによって、ナビゲータシーケンスＢが実行される直前の縦磁化を大きい値にすることができるので、横隔膜の位置の検出精度を向上させることができる。

また、上記の説明では、８番目以降に実行されるイメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０のＲＦパルスのフリップ角を次第に小さくしている。しかし、ｖ（＜８）番目以降に実行されるイメージングシーケンスのＲＦパルスのフリップ角を次第に小さくしてもよいし、ｗ（＞８）番目以降に実行されるイメージングシーケンスのＲＦパルスのフリップ角を次第に小さくしてもよい。

次に、ｋ空間のデータの埋め方の幾つかの例について、図８〜図１１を参照しながら説明する。

図８では、ｋｙ方向にシーケンシャルにデータを埋める例が示されている。例えば、シーケンス群Ｇ_１では、ｋｚ＝０において、ｋｙ方向に並ぶデータ群Ｄ１が収集される。データ群Ｄ１の中に示されている記号「Ａ_１」〜「Ａ_１０」は、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０の中のどのシーケンスで取得されたデータが埋められているかを表している。例えば、ｋｙ−ｋｚ面の中心の格子点には、記号「Ａ_５」が示されているので、イメージングシーケンスＡ_５により取得されたデータが埋められていることを表している。

シーケンス群Ｇ_１が終了した後、次のシーケンス群Ｇ_２では、ｋｚ方向の座標値を別の値に固定して、ｋｙ方向に並ぶデータ群を収集する。以下同様に、次のシーケンス群を実行することによって、ｋ空間のデータを取得することができる。

尚、イメージングシーケンスが実行されるたびに磁化は小さくなるので（図７参照）、図８に示す順番でデータを埋めていくと、格子点のｋｙ座標の値が大きくなるにつれて、信号強度は小さくなる。特に、イメージングシーケンスＡ_８〜Ａ_１０は、フリップ角が次第に小さくなるので、横磁化が小さくなる。したがって、イメージングシーケンスＡ_８〜Ａ_１０により取得されたデータの信号強度は、更に小さくなる。

次に、図９におけるｋ空間のデータの埋め方について説明する。
図９では、ｋｚ軸に近い格子点から先にデータを埋める例が示されている。例えば、シーケンス群Ｇ_１では、ｋｚ＝０におけるデータ群Ｄ１が収集される。データ群Ｄ１の中に示されている記号「Ａ_１」〜「Ａ_１０」は、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０の中のどのシーケンスで取得されたデータが埋められているかを表している。例えば、ｋｙ−ｋｚ面の中心の格子点には、記号「Ａ_１」が示されているので、イメージングシーケンスＡ_１により取得されたデータが埋められていることを表している。

シーケンス群Ｇ_１が終了した後、次のシーケンス群Ｇ_２では、ｋｚ方向の座標値を別の値に固定して、ｋｚ軸に近い格子点から先にデータが埋められる。以下同様に、次のシーケンス群を実行することによって、ｋ空間のデータを取得することができる。

尚、図９に示す順番でデータを埋めていくと、ｋｚ軸の近傍の格子点から先にデータを埋めることができるので、フリップ角の小さいイメージングシーケンスＡ_８〜Ａ_１０で取得されたデータは、高周波領域に埋められる。したがって、ｋｚ軸の近傍の格子点に優先的に高信号のデータを埋めることができるので、コントラストの低減を効果的に抑制することができる。

次に、図１０におけるｋ空間のデータの埋め方について説明する。
図１０では、奇数番目のｋｙ座標値の格子点のデータを先に埋めて、次に、偶数番目のｋｙ座標値の格子点のデータを埋める例が示されている。例えば、シーケンス群Ｇ_１では、ｋｚ＝０におけるデータ群Ｄ１が収集される。データ群Ｄ１の中に示されている記号「Ａ_１」〜「Ａ_１０」は、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０の中のどのシーケンスで取得されたデータが埋められているかを表している。例えば、ｋｙ−ｋｚ面の中心の格子点には、記号「Ａ_８」が示されているので、イメージングシーケンスＡ_８により取得されたデータが埋められていることを表している。

シーケンス群Ｇ_１が終了した後、次のシーケンス群Ｇ_２では、ｋｚ方向の座標値を別の値に固定して、奇数番目のｋｙ座標値の格子点から先にデータが埋められる。以下同様に、次のシーケンス群を実行することによって、ｋ空間のデータを取得することができる。

尚、図１０に示す順番でデータを埋めていくと、フリップ角３０°のイメージングシーケンスＡ_４およびＡ_５で取得されたデータと、３０°よりも小さいフリップ角のイメージングシーケンスＡ_８〜Ａ_１０で取得されたデータとが、交互に並ぶ。したがって、隣り合うデータ間の信号強度の段差ｄが大きくなってしまい、アーチファクトの原因になるおそれがある。そこで、アーチファクトを低減したい場合は、イメージングシーケンスＡ_３〜Ａ_５のフリップ角を次第に小さくなるようにすればよい（図１１参照）。

図１１は、イメージングシーケンスＡ_３〜Ａ_５のフリップ角を次第に小さくした場合の例を示す図である。

図１１では、イメージングシーケンスＡ_８〜Ａ_１０のフリップ角だけでなく、イメージングシーケンスＡ_３〜Ａ_５のフリップ角も次第に小さくなっている。したがって、隣り合うデータ間の信号強度の段差ｄを小さくすることができるので、アーチファクトを低減することができる。

尚、シーケンス群は種々の変形が可能である。例えば、脂肪抑制したい場合は、各シーケンス群Ｇ_ｋ（ｋ＝１〜ｍ）に、脂肪抑制パルスを備えればよい（図１２参照）。

図１２は、各シーケンス群Ｇ_ｋ（ｋ＝１〜ｍ）が脂肪抑制パルスを備えた一例である。各シーケンス群Ｇ_ｋは、イメージングシーケンスＡ_１の前に、脂肪抑制パルスＦＳＰ１を有しているが、その他の点は、図５に示すシーケンス群と同じである。脂肪抑制パルスＦＳＰ１によって、脂肪が抑制された画像データを取得することができる。尚、図１２では、各シーケンス群は、脂肪抑制パルスを１個だけ備えている。しかし、脂肪抑制パルスを複数個備えてもよい。

図１３は、脂肪抑制パルスを２つ備えた場合の一例を示す図である。

脂肪抑制パルスＦＳＰ１による脂肪抑制効果がイメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０の間に渡って持続される場合は、１つのシーケンス群に１つの脂肪抑制パルスを備えればよい。しかし、脂肪抑制パルスＦＳＰ１による脂肪抑制効果がイメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０の間に渡って持続することが難しい場合もあり得る。この場合は、１つのシーケンス群に複数の脂肪抑制パルスを備えればよい。図１３では、脂肪抑制パルスＦＳＰ１の他に、イメージングシーケンスＡ_５とイメージングシーケンスＡ_６との間に、別の脂肪抑制パルスＦＳＰ２が備えられている。したがって、脂肪抑制パルスＦＳＰ１の脂肪抑制効果が途中で得られなくなっても、別の脂肪抑制パルスＦＳＰ２の脂肪抑制効果によって、イメージングシーケンスＡ_１〜Ａ_１０の間に渡って、脂肪抑制効果を維持することができる。

２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
５ シーケンサ
６ 送信器
７ 勾配磁場電源
８ 受信器
９ 中央処理装置
１０ 操作部
１１ 表示部
１２ 被検体
１００ ＭＲＩ装置

Claims (8)

1. 被検体における体動する部位の画像データを取得するための複数回のイメージングシーケンスを実行した後、前記体動する部位の位置を表すナビゲータデータを取得するためのナビゲータシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記複数回のイメージングシーケンスのうちのｉ番目以降に実行されるイメージングシーケンスのＲＦパルスのフリップ角が次第に小さくなるように、前記ＲＦパルスを送信する送信手段、
   を有する、磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記ｉ番目以降に実行されるイメージングシーケンスでは、ｋ空間の高周波数領域に埋められるデータが取得される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記複数回のイメージングシーケンスは、１番目〜（ｉ−１）番目に実行されるイメージングシーケンスの中に、ＲＦパルスのフリップ角が次第に小さくなるイメージングシーケンスを含んでいる、請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記複数回のイメージングシーケンスと前記ナビゲータシーケンスとを含むシーケンス群を繰り返し実行する、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記シーケンス群は脂肪抑制パルスを有する、請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記脂肪抑制パルスは、前記複数回のイメージングシーケンスが実行される前に送信される、請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記シーケンス群は、前記複数回のイメージングシーケンスが実行されている間に送信される別の脂肪抑制パルスを有する、請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記体動する部位は、肝臓と、横隔膜とを含む、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。