JP2015023909A - 磁気共鳴装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】スラブのスライス方向の信号の不均一性を低減する磁気共鳴装置を提供する。【解決手段】MR装置は、スラブのスライス方向に印加される位相エンコード勾配パルスを有するシーケンスを実行し、スラブからデータを収集する。MR装置は、スライス方向の位相エンコード量が異なる複数のイメージングシーケンスAを有するシーケンス群Gnを複数回実行するスキャン手段を有する。スキャン手段は、シーケンス群Gn-1を実行した後、次のシーケンス群Gnを実行する前に、スラブのスライス方向の信号の不均一性を低減するための待ち時間Wを設ける。【選択図】図4

Description

本発明は、スラブのスライス方向に位相エンコード勾配パルスを印加する磁気共鳴装置に関する。
磁気共鳴法を用いたイメージング法として、スラブを励起して3Dデータを収集する3Dイメージング法が知られている。
特開2008−302214号公報
スラブを励起した場合、理想的には、スラブのスライス方向のフリップ角は一定値になるはずである。しかし、現実には、スラブ端でフリップ角が低くなる。この結果、スラブ端におけるフリップ角がエルンスト角(ernst angle)に近づき、スラブ端の信号が増強されることがある。図18に、スラブ端の信号が増強された画像の一例を示す。図18に示すように、スラブ端の信号が増強されてしまうと、スラブSLのスライス方向に信号の不均一性が現れてしまい、画像が劣化するという問題がある。したがって、スラブのスライス方向の信号の不均一性を低減できる技術が望まれている。
本発明の一観点は、スラブのスライス方向に印加される位相エンコード勾配パルスを有する第1のシーケンスを実行し、前記スラブからデータを収集する磁気共鳴装置であって、
前記スライス方向の位相エンコード量が異なる複数の第1のシーケンスを有するシーケンス群を複数回実行するスキャン手段であって、前記シーケンス群を実行した後、次のシーケンス群を実行する前に、第1の待ち時間を設けるスキャン手段を有する磁気共鳴装置である。
待ち時間を設けることにより、スラブのスライス方向の信号の不均一性を低減することができる。
本発明の第1の形態の磁気共鳴装置の概略図である。 撮影部位を概略的に示す図である。 スラブSLからデータを収集するときに実行されるスキャンの説明図である。 シーケンス群G1〜Gにより収集されるMR信号をk空間に配置するときの説明図である。 スラブSLの励起プロファイルF1の概略図である。 スラブSLの信号強度プロファイルF2を概略的に示す図である。 シミュレーションE1におけるスラブの励起プロファイルのシミュレーション条件を示す図である。 シミュレーションE1のシミュレーション結果を示す図である。 シミュレーションE2のシミュレーション結果を示す図である。 インターリーブの順序でデータ収集した場合のkz番号と信号強度との関係を概略的に示す図である。 各シーケンス群が、4つのセグメントを有する場合の例を示す図である。 2番目のセグメントSG2と3番目のセグメントSG3との間に待ち時間を設けた例を示す図である。 kz番号と信号強度との関係を表す曲線を示す図である。 各シーケンス群が2z個のセグメントSG〜SG2zを有する例を示す図である。 第2の形態のMR装置の概略図である。 第2の形態のMR装置を用いて被検体をスキャンするときのフローを示す図である。 ルックアップテーブルの説明図である。 スラブ端の信号が増強された画像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。
(1)第1の形態
図1は、本発明の第1の形態の磁気共鳴装置の概略図である。
磁気共鳴装置(以下、「MR装置」と呼ぶ。MR:Magnetic Resonance)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11が収容されるボア21を有している。また、マグネット2は、超伝導コイル、勾配コイル、およびRFコイルなどが内蔵されている。
テーブル3は、被検体11を支持するクレードル3aを有している。クレードル3aは、ボア21内に移動できるように構成されている。クレードル3aによって、被検体11はボア21に搬送される。
受信コイル4は、被検体11に取り付けられている。受信コイル4は、被検体11からの磁気共鳴信号を受信する。
MR装置100は、更に、送信器5、勾配磁場電源6、受信器7、制御部8、操作部9、および表示部10などを有している。
送信器5はRFコイルに電流を供給し、勾配磁場電源6は勾配コイルに電流を供給する。受信器7は、受信コイル4から受け取った信号に対して、検波などの信号処理を実行する。
尚、マグネット2、受信コイル4、送信器5、勾配磁場電源6、受信器7を合わせたものが、スキャン手段に相当する。
制御部8は、表示部10に必要な情報を伝送したり、受信器7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。
操作部9は、オペレータにより操作され、種々の情報を制御部8に入力する。表示部10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は撮影部位を概略的に示す図である。
第1の形態では、肝臓にスラブSLを設定し、3Dイメージング法によりスラブSLからデータを収集する。
図3は、スラブSLからデータを収集するときに実行されるスキャンの説明図である。第1の形態では、被検体が息止めをした状態で、空打ちシーケンスBおよびシーケンス群G〜Gが実行される。
空打ちシーケンスBは、磁化を定常状態にするために実行される。空打ちシーケンスBのシーケンスチャートの一例が図3の下側に示されている。空打ちシーケンスBは磁化を定常状態にするために実行されるので、空打ちシーケンスBが実行されてもデータの収集は行われない。空打ちシーケンスAを実行した後、シーケンス群G〜Gが実行される。
シーケンス群G〜Gの各々は、2つのセグメントSG1およびSG2を有している。図3では、代表して、シーケンス群Gが有する2つのセグメントSG1およびSG2が示されている。
セグメントSG1は、脂肪信号を低減するための脂肪抑制パルスFAと、スラブSLからイメージングデータを収集するためのイメージングシーケンスAとを有している。イメージングシーケンスAは繰り返し時間TRごとに実行される。
セグメントSG2は、脂肪信号を低減するための脂肪抑制パルスFAと、スラブSLからイメージングデータを収集するためのイメージングシーケンスAとを有している。イメージングシーケンスAは繰り返し時間TRごとに実行される。
尚、本形態では、空打ちシーケンスBを終了した後、シーケンス群Gを実行する前に、待ち時間Wが設けられている。また各シーケンス群を実行した後、次のシーケンス群を実行する前にも、待ち時間Wが設けられている。待ち時間Wについては後述する。
イメージングシーケンスAは、例えば3Dグラディエントエコー法のシーケンスを使用することができる。イメージングシーケンスAのシーケンスチャートの一例が図3の下側に示されている。
イメージングシーケンスAは、スラブSLを励起するためのRFパルスPαを有している。RFパルスPαのフリップ角αは、例えば、α=10°である。
スライス方向には位相エンコード勾配パルスGsが印加され、位相方向には位相エンコード勾配パルスGpが印加される。周波数方向には、周波数エンコード勾配パルスGfが印加される。尚、イメージングシーケンスAのスライス方向は、撮影部位のSI方向(図2参照)に設定されている。
次に、シーケンス群G〜Gにより収集されるMR信号をk空間に埋めるときの様子について説明する。尚、以下では、説明の便宜上、ky番号はky=−11〜10であり、kz番号はkz=−11〜10であるとする。
図4は、シーケンス群G〜Gにより収集されるMR信号をk空間に配置するときの説明図である。
先ず、シーケンス群Gが実行される。シーケンス群Gでは、k空間のky=10に配置されるMR信号(エコー信号)が、インターリーブの順序で収集される。具体的には、セグメントSG1において奇数のkz番号に配置されるMR信号が収集され、セグメントSG2において偶数のkz番号に配置されるMR信号が収集される。
シーケンス群Gを実行した後、以下同様に、シーケンス群G〜Gが実行される。シーケンス群G〜Gでは、MR信号がky=9〜−11のライン上に配置されるMR信号が収集される。シーケンス群G〜Gでも、シーケンス群Gと同様に、インターリーブの順序でMR信号が収集される。
このようにして、k空間のデータが収集される。
尚、本形態では、イメージングシーケンスAが実行されるたびに、RFパルスPα(図3参照)によりスラブSLが励起される。次に、RFパルスPαでスラブSLを励起したときの励起プロファイルについて説明する。
図5は、スラブSLの励起プロファイルF1の概略図である。励起プロファイルF1の横軸は、スラブSLのスライス方向の位置を表しており、縦軸はスラブSL内のスピンが感じるRFパルスPαのフリップ角を表している。
励起プロファイルF1を参照すると、スラブSLのスライス方向の中央部のフリップ角はα°(又はα°に近い角度)であることがわかる。しかし、スラブ端ではフリップ角は急激に減少するので、スラブ端のフリップ角はα°よりもかなり小さい値になる。このように、スラブ端のフリップ角が小さくなると、スラブ端におけるフリップ角がエルンスト角に近づき、スラブ端の信号が増強されることがある。図6に、スラブ端の信号が増強された場合のスラブの信号強度プロファイルF2を概略的に示す。信号強度プロファイルF2の横軸はスラブのスライス方向の位置を表しており、縦軸は信号強度を表している。図6のように、スラブ端の信号が増強されてしまうと、スラブSLのスライス方向に信号の不均一性が現れてしまい、画像が劣化するという問題がある。そこで、本願発明者は、スラブのスライス方向の信号の不均一性を軽減するための検討を重ね、シーケンス群G〜Gの各々を実行する前に待ち時間W(図4参照)を設けることにより、信号の不均一性を軽減できることを見出した。以下に、この検討の中で実際に行ったシミュレーションE1およびE2について順に説明する。
(1)シミュレーションE1について
(1a)シミュレーション条件
シミュレーションE1では、磁場強度1.5TのMR装置で肝臓を撮影する例を想定してシミュレーション条件を設定した。1.5Tのときの肝臓のT1値は、T1=586msと報告されているので(参考文献:Radiology 2004; 230:652-659)、撮影領域のT1値のシミュレーション条件は、T1=586msとした。また、イメージングシーケンスAの繰り返し時間TRをTR=3.6msとし、RFパルスPαのフリップ角αを、α=10°とした。
また、図7に、シミュレーションE1におけるスラブの励起プロファイルのシミュレーション条件を示す。スラブのスライス方向の中央部のフリップ角αは、α=10°に設定した。また、スラブ端のフリップ角はα=10°から次第に減少し、スラブの両端面においてフリップ角α=4°とした。
(1b)シミュレーション結果
図8は、シミュレーション結果を示す図である。
図8(a)〜(i)は、スラブのスライス方向の各位置における信号強度を表す信号強度プロファイルを示している。信号強度プロファイルの横軸はスラブのスライス方向の位置を表しており、縦軸は信号強度を表している。
図8(a)を参照すると、待ち時間W=0msの場合、スラブ端の信号強度が大きくなっており、スラブのスライス方向に信号の不均一性が現れていることが分かる。これに対し、図8(b)〜(i)を参照すると、待ち時間Wを設けることによって、スラブの中央部の信号強度とスラブ端の信号強度との差が小さくなっており、スラブのスライス方向の信号の不均一性が軽減されていることが分かる。ただし、待ち時間Wが長すぎると、図8(e)〜(i)に示すように、スラブの中央部の信号が小さくなる現象が発生するので、待ち時間は長すぎないことが望ましい。図8(a)〜(i)を比較すると、待ち時間が60ms前後のときに、スラブのスライス方向の信号の不均一性がよく軽減されていることが分かる。
(2)シミュレーションE2について
(2a)シミュレーション条件
シミュレーションE2では、磁場強度3TのMR装置で肝臓を撮影する例を想定してシミュレーション条件を設定した。3Tのときの肝臓のT1値は、T1=809msと報告されているので(参考文献:Radiology 2004; 230:652-659)、撮影領域のT1値のシミュレーション条件は、T1=809msとした。また、シーケンスのTRをTR=3.6msとし、RFパルスのフリップ角αを、α=10°とした。
尚、シミュレーションE2におけるスラブの励起プロファイルのシミュレーション条件は、シミュレーションE1と同様に、図7に示す条件を用いた。
(2b)シミュレーション結果
図9は、シミュレーション結果を示す図である。
図9(a)〜(i)は、スラブのスライス方向の各位置における信号強度を表す信号強度プロファイルを示している。
図9(a)を参照すると、待ち時間W=0msの場合、スラブ端の信号強度が大きくなっており、スラブのスライス方向に信号の不均一性が現れていることが分かる。これに対し、図9(b)〜(i)を参照すると、待ち時間Wを設けることによって、スラブの中央部の信号強度とスラブ端の信号強度との差が小さくなっており、スラブのスライス方向に信号の不均一性が軽減されていることが分かる。図9(a)〜(i)から、3Tの場合は、待ち時間Wが100ms前後のときに、スラブのスライス方向の信号の不均一性がよく軽減されていることが分かる。
したがって、上記のシミュレーション結果から、待ち時間Wを設けることによって、スラブのスライス方向の信号の不均一性を軽減できることが分かる。
尚、本形態では、待ち時間Wが経過した後でシーケンス群を実行する場合、インターリーブの順序でデータを収集している(図4参照)。インターリーブの順序でデータを収集することにより、スラブのスライス方向の信号の不均一性を更に軽減することが可能となる。以下に、この理由について、図10を参照しながら簡単に説明する。
図10は、インターリーブの順序でデータ収集した場合のkz番号と信号強度との関係を概略的に示す図である。
インターリーブの順序でデータ収集する場合、k空間に配置されるMR信号の信号強度は、一般的に、kz番号が大きくなるにつれて増減を繰り返しながら振動する。このように信号強度が増減する場合、スラブの中央部の信号を十分に増強させることができるので、スラブのスライス方向の信号の不均一性を更に軽減することが可能となる。
尚、第1の形態では、各シーケンス群は、インターリーブの順序でデータを収集するための2つのセグメントSG1およびSG2を有している。しかし、各シーケンス群が有するセグメントの数は2つに限定されることはなく、2つ以上とすることができる。図11に、各シーケンス群が、4つのセグメントを有する場合の例を示す。図11には、各シーケンス群が、インターリーブの順序でデータを収集するための4つのセグメントSG1〜SG4を有している。
セグメントSG1は、脂肪抑制パルスFAと、kz番号=−11、−7、−3、1、5、9のデータを収集するための複数のイメージングシーケンスAとを有している。
セグメントSG2は、脂肪抑制パルスFAと、kz番号=−10、−6、−2、2、6、10のデータを収集するための複数のイメージングシーケンスAとを有している。
セグメントSG3は、脂肪抑制パルスFAと、kz番号=−9、−5、−1、3、7のデータを収集するための複数のイメージングシーケンスAとを有している。
セグメントSG4は、脂肪抑制パルスFAと、kz番号=−8、−4、0、4、8のデータを収集するための複数のイメージングシーケンスAとを有している。
このように、各シーケンス群に設けるセグメントの数は、2つに限定されることはない。尚、2番目のセグメントSG2と3番目のセグメントSG3との間に、待ち時間を設けてもよい(図12参照)。
図12は、2番目のセグメントSG2と3番目のセグメントSG3との間に待ち時間を設けた例である。図12に示すように、2番目のセグメントSG2を実行した後3番目のセグメントSG3を実行する前に待ち時間Waを設けることによって、スラブSLのスライス方向に信号の不均一性を更に軽減することができる。以下に、この理由について、図13を参照しながら簡単に説明する。
図13は、kz番号と信号強度との関係を表す曲線を示す図である。
曲線C1は、待ち時間Waを設けないシーケンス群(図11参照)の信号強度変化を概略的に表している。一方、曲線C2は、待ち時間Waを設けたシーケンス群(図12参照)の信号強度変化を概略的に表している。
待ち時間Waを設けることにより、2番目のセグメントSG2が終了してから、3番目のセグメントSG3が開始するまでの間に、スピンの磁化を回復させることができるので、信号強度の増減の周期Tを短くすることができる。このように周期Tが短いほど、スラブの中央部の信号を十分に増強させることができるので、スラブのスライス方向の信号の不均一性を更に軽減することが可能となる。
尚、図12では、シーケンス群が4個のセグメントを有した場合を示しているが、シーケンス群が有するセグメントの数は4個以上であってもよい。図14に、各シーケンス群が、インターリーブの順序でデータを収集するための2z個のセグメントSG〜SG2zを有する例が示されている。図14では、2i番目(iは1以上の整数)のセグメントSG2iを実行した後、2i+1番目のセグメントSG2i+1を実行する前に、待ち時間Waが設けられている。このように待ち時間Waを設けることにより、信号強度の増減の周期Tを短くすることができるので、スラブのスライス方向の信号の不均一性を更に軽減することが可能となる。
第1の形態では、シーケンス群G〜Gの各々の直前に待ち時間Wを設けている。しかし、スラブのスライス方向の信号の不均一性を軽減することができるのであれば、一部のシーケンス群の直前に待ち時間Wを設けなくてもよい。例えば、シーケンス群G〜Gの直前に待ち時間Wを設けるが、シーケンス群Gの直前(空打ちシーケンスBとシーケンス群Gとの間)には待ち時間Wを設けないようにしてもよい。
第1の形態では、kz=−11〜10の全てのデータを収集している。しかし、一部のkz番号のデータのみを収集するパーシャルkz収集を行ってもよい。
尚、第1の形態では、1つのシーケンス群で、一本のkyライン上のデータを収集している。しかし、1つのシーケンス群で、一本のkyラインのうちの一部のデータのみを収集してもよいし、複数本のkyラインのデータを収集してもよい。
(2)第2の形態
第1の形態では、肝臓のT1値に対して最適な待ち時間を示しているが、最適な待ち時間は、撮影部位のT1値に依存する。また、最適な待ち時間は、RFパルスのフリップ角αにも依存する。したがって、T1およびαの値に応じて、待ち時間を変更できるようにしてもよい。第2の形態では、T1およびαの値に応じて待ち時間を変更できるように構成したMR装置について説明する。
図15は、第2の形態のMR装置の概略図である。
第2の形態のMR装置200は、第1の形態のMR装置100と比較すると、制御部8の構成が異なるが、その他の構成は同じである。したがって、第2の形態のMR装置200の説明に当たっては、主に制御部8について説明する。
制御部8は、決定手段81などを有している。決定手段81は、後述するルックアップテーブル(図17参照)に基づいて、シーケンス群の待ち時間Wを決定する。制御部8は決定手段81を構成する一例であり、所定のプログラムを実行することにより、決定手段81として機能する。
図16は、第2の形態のMR装置を用いて被検体をスキャンするときのフローを示す図である。
ステップST1では、オペレータはスキャン条件を設定する。スキャン条件には、以下の項目が含まれている。
(1)撮影部位
(2)RFパルスのフリップ角α

スキャン条件を設定した後、ステップST2に進む。
ステップST2では、決定手段81が、スキャン条件に基づいて、シーケンス群G〜Gを実行するときの待ち時間Wを決定する。以下に、待ち時間Wを決定する方法について説明する。
制御部8は、待ち時間Wを決定するためのルックアップテーブルを備えている(図17参照)。
図17は、ルックアップテーブルの説明図である。
ルックアップテーブルは、3つの項目(T1値、RFパルスのフリップ角α、および待ち時間W)が含まれている。ルックアップテーブルのT1値、フリップ角α、および待ち時間Wは、被検体を撮影する前に予め決められている。
T1値の項目には、p個のT1値(T1〜T1)が規定されている。RFパルスのフリップ角αの項目には、T1値ごとに、q個のフリップ角α〜αが規定されている。また、T1値とフリップ角αとの組合せには、一つの待ち時間Wが割り当てられている。待ち時間Wの値は、T1値とフリップ角αとの組合せに応じて、スラブのスライス方向の信号の不均一性を軽減することができるように定められている。
決定手段81は、ルックアップテーブルに規定されたp個のT1値(T1〜T1)の中から、ステップST1で設定された撮影部位に対応するT1値を選択する。例えば、MR装置の磁場強度が3Tであり、撮影部位が肝臓の場合、肝臓のT1値は、T1=809msである。したがって、決定手段81は、T1〜T1の中から、T1=809ms(又は809msに最も近いT1値)を選択する。ここでは、撮影部位に対応するT1値として、T1=T1が選択されたとする。
次に、決定手段81は、ルックアップテーブルに規定されたフリップ角α=α〜αの中から、ステップST1で設定されたフリップ角αの値を選択する。ここでは、ステップST1においてα=αに設定されたとする。したがって、決定手段81は、α〜αの中からαを選択する。
T1=T1およびα=αを選択した後、決定手段81は、選択されたT1とαとの組合せに割り当てられた待ち時間W22を、シーケンス群G〜Gを実行するときの待ち時間Wと決定する。待ち時間W22を決定した後、ステップST3に進む。
ステップST3は、待ち時間WをW=W22に設定し、図4に示す空打ちシーケンスBおよびシーケンス群G〜Gを実行する。このようにしてフローが終了する。
第2の形態では、撮影部位のT1値およびフリップ角αの組合せに応じて、スラブのスライス方向の信号の不均一性を軽減するのに適した待ち時間を設定することができる。したがって、画像劣化を軽減することができる。
また、第2の形態では、撮影部位のT1値およびフリップ角αの組合せに基づいて待ち時間を決定している。しかし、撮影部位のT1値が予め決まっている場合は、フリップ角αの値のみに基づいて待ち時間を決定してもよい。また、フリップ角αが予め決まっている場合は、撮影部位のT1値のみに基づいて待ち時間を決定してもよい。
第1および第2の形態では、SI方向をスライス方向に設定した例が示されている(図5参照)。しかし、本発明は、SI方向とは別の方向(例えば、AP方向、RL方向)をスライス方向に設定してもよい。
第1および第2の形態では、シーケンス群に脂肪抑制パルスが含まれている。しかし、本発明は、シーケンス群に脂肪抑制パルスが含まれていない場合にも適用することができる。また、本発明は、シーケンス群に、イメージングシーケンスとは別のシーケンス(例えば、肝臓の動きを検出するためのナビゲータシーケンス)が含まれている場合にも適用することができる。
2 マグネット
3 テーブル
3a クレードル
4 受信コイル
5 送信器
6 勾配磁場電源
7 受信器
8 制御部
9 操作部
10 表示部
11 被検体
21 ボア
81 決定手段
100、200 MR装置

Claims (7)

  1. スラブのスライス方向に印加される位相エンコード勾配パルスを有する第1のシーケンスを実行し、前記スラブからデータを収集する磁気共鳴装置であって、
    前記スライス方向の位相エンコード量が異なる複数の第1のシーケンスを有するシーケンス群を複数回実行するスキャン手段であって、前記シーケンス群を実行した後、次のシーケンス群を実行する前に、第1の待ち時間を設けるスキャン手段、を有する磁気共鳴装置。
  2. 前記スキャン手段は、
    磁化を定常状態にするための第2のシーケンスを実行した後、前記シーケンス群を複数回実行する、請求項1に記載の磁気共鳴装置。
  3. 前記スキャン手段は、
    前記第2のシーケンスを実行した後、1回目のシーケンス群を実行する前に、前記第1の待ち時間を設ける、請求項2に記載の磁気共鳴装置。
  4. 前記スキャン手段は、
    k空間の所定の方向のデータがインターリーブの順序で収集されるように、前記シーケンス群を実行する、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。
  5. 前記シーケンス群は、前記インターリーブの順序でデータを収集するための複数のセグメントを有し、
    前記複数のセグメントの各々は複数の第1のシーケンスを有する、請求項4に記載の磁気共鳴装置。
  6. 前記シーケンス群は偶数個のセグメントを有しており、
    前記スキャン手段は、
    2i(iは1以上の整数)番目のセグメントを実行した後、2i+1番目のセグメントを実行する前に、第2の待ち時間を設ける、請求項5に記載の磁気共鳴装置。
  7. 撮影部位のT1値と、前記スラブを励起するための励起パルスのフリップ角とのうちの少なくともいずれか一方の値に基づいて、前記第1の待ち時間を決定する決定手段を有する、請求項1〜6のういちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。

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