JP2018175741A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長い待機時間を設けることなく所定の初期磁化を生成する。【解決手段】本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、信号収集のための第１のパルスシーケンスに先立ち、縦磁化及び横磁化を低減させるため、被検体に強度及び位相の少なくとも一方を変化させながら複数のＲＦ磁場パルスを印加すると共に複数のスポイラー傾斜磁場パルスを印加する第２のパルスシーケンスを実行する制御部を備える。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。

Ｔ１やＴ２等のＭＲ特性パラメータの値である定量値を推定する手法としてＭＲＦ（MR Fingerprinting）がある。ＭＲＦは、連続したＭＲ信号の信号値波形とシミュレーション（予測計算）で得られた信号値波形との辞書式マッチングにより定量値を推定する。

特開２０１２−９５８９１号公報

Xiao Chen, et.al, "Multi-shot Magnetic Resonance Fingerprinting using Saturation Recovery Preparation Pulse", ISMRM, 2016 Thomas Amthor, et.al, "Steady-State Magnetic Resonance Fingerprinting", ISMRM, 2016

発明が解決しようとする課題は、長い待機時間を設けることなく所定の初期磁化を生成することにある。

本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、信号収集のための第１のパルスシーケンスに先立ち、縦磁化及び横磁化を低減させるため、被検体に強度及び位相の少なくとも一方を変化させながら複数のＲＦ磁場パルスを印加すると共に複数のスポイラー傾斜磁場パルスを印加する第２のパルスシーケンスを実行する制御部を具備する。

図１は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を示す図である。 図２は、縦磁化及び横磁化の初期条件の比較を示す図である。 図３は、本実施形態に係る撮像シーケンスの一例を示す図である。 図４は、図３の撮像シーケンスに含まれる磁化ゼロシーケンスの詳細を示す図である。 図５は、図１の処理回路の辞書生成機能により生成される辞書の一例を模式的に示す図である。 図６は、図１の処理回路による制御の下に行われる、本実施形態に係るＭＲＦを用いたＭＲ撮像の典型的な流れを示す図である。 図７は、図６のステップＳ６における実測信号値波形の生成過程を模式的に示す図である。 図８は、図６のステップＳ７における予測信号値波形の特定過程を模式的に示す図である。 図９は、本実施形態に係るナビゲータエコー法を用いた呼吸同期撮像の撮像シーケンスの一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる磁気共鳴イメージング装置を説明する。

図１は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の構成を示す図である。図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１は、架台１１、寝台１３、傾斜磁場電源２１、送信回路２３、受信回路２５、寝台駆動装置２７、シーケンス制御回路２９及びホストＰＣ５０を有する。

架台１１は、静磁場磁石４１と傾斜磁場コイル４３とを有する。静磁場磁石４１と傾斜磁場コイル４３とは架台１１の筐体に収容されている。架台１１の筐体には中空形状を有するボアが形成されている。架台１１のボア内には送信コイル４５と受信コイル４７とが配置される。

静磁場磁石４１は、中空の略円筒形状を有し、略円筒内部に静磁場を発生する。静磁場磁石４１としては、例えば、永久磁石、超伝導磁石または常伝導磁石等が使用される。ここで、静磁場磁石４１の中心軸をＺ軸に規定し、Ｚ軸に対して鉛直に直交する軸をＹ軸と呼び、Ｚ軸に水平に直交する軸をＸ軸と呼ぶことにする。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、直交３次元座標系を構成する。

傾斜磁場コイル４３は、静磁場磁石４１の内側に取り付けられ、中空の略円筒形状に形成されたコイルユニットである。傾斜磁場コイル４３は、傾斜磁場電源２１からの電流の供給を受けて傾斜磁場を発生する。より詳細には、傾斜磁場コイル４３は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応する３つのコイルを有する。当該三つのコイルは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を形成する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸に沿う傾斜磁場は合成されて互いに直交するスライス選択傾斜磁場Ｇｓｓ、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐｅ及びリードアウト傾斜磁場Ｇｒｏが所望の方向に形成される。これら傾斜磁場は、静磁場に重畳されて被検体Ｐに印加される。スライス選択傾斜磁場Ｇｓｓは、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード傾斜磁場Ｇｐｅは、空間的位置に応じてＭＲ信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト傾斜磁場Ｇｒｏは、空間的位置に応じてＭＲ信号の周波数を変化させるために利用される。なお、以下の説明においてスライス選択傾斜磁場Ｇｓｓの傾斜方向はＺ軸、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐｅの傾斜方向はＹ軸、リードアウト傾斜磁場Ｇｒｏの傾斜方向はＸ軸であるとする。

傾斜磁場電源２１は、シーケンス制御回路２９からのシーケンス制御信号に従い傾斜磁場コイル４３に電流を供給する。傾斜磁場電源２１は、傾斜磁場コイル４３に電流を供給することにより、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸に沿う傾斜磁場を傾斜磁場コイル４３により発生させる。当該傾斜磁場は、静磁場磁石４１により形成された静磁場に重畳されて被検体Ｐに印加される。

送信コイル４５は、例えば、傾斜磁場コイル４３の内側に配置され、送信回路２３から高周波電流パルス（以下、ＲＦ電流パルスと呼ぶ）の供給を受けて高周波磁場パルス（以下、ＲＦ磁場パルスと呼ぶ）を発生する。

送信回路２３は、被検体Ｐ内に存在する対象プロトンを励起するためのＲＦ磁場パルスを、送信コイル４５を介して被検体Ｐに印加する。対象プロトンとしては、典型的には、水素原子のプロトンが用いられる。具体的には、送信回路２３は、実部チャネルと虚部チャネルとを有する。実部チャネルと虚部チャネルとは、シーケンス制御回路２９による制御に従う中心周波数、パルス波形、振幅及び持続時間を有するＲＦ電流パルスを、送信コイル４５に供給する。送信コイル４５は、実部コイルと虚部コイルとを有する。実部コイルと虚部コイルとは互いに直交するように配置される。実部コイル及び虚部コイル各々は送信回路２３からＲＦ電流パルスを受けて高周波磁場を発生する。実部コイルが発生する高周波磁場と虚部コイルが発生する高周波磁場との合成磁場がＲＦ磁場パルスを形成する。ＲＦ磁場パルスは、対象プロトンに固有の共鳴周波数で振動し、対象プロトンを励起させる。励起された対象プロトンから磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号と呼ぶ）が発生され、受信コイル４７により検出される。

受信コイル４７は、ＲＦ磁場パルスの作用を受けて被検体Ｐ内に存在する対象プロトンから発せられるＭＲ信号を受信する。受信コイル４７は、ＭＲ信号を受信可能な複数の受信コイルエレメントを有する。受信されたＭＲ信号は、有線又は無線を介して受信回路２５に供給される。

受信回路２５は、励起された対象プロトンから発生されるＭＲ信号を受信コイル４７を介して受信する。受信回路２５は、受信されたＭＲ信号を信号処理してデジタルのＭＲ信号を発生する。ＭＲ信号は、有線又は無線を介してホストＰＣ５０に供給される。

なお、上記の送信コイル４５と受信コイル４７とは一例に過ぎない。送信機能と受信機能とを備えた送受信コイルが用いられても良い。また、送信コイル４５、受信コイル４７及び送受信コイルが組み合わされても良い。

図１に図示しないが、受信コイル４７は、並列的に実装された複数の受信チャネルを有している。受信チャネルは、ＭＲ信号を受信する受信コイルエレメント及びＭＲ信号を増幅する増幅器等を有している。ＭＲ信号は、受信チャネル毎に出力される。受信チャネルの総数と受信コイルエレメントの総数とは同一であっても良いし、受信チャネルの総数が受信コイルエレメントの総数に比して多くても良いし、少なくても良い。

架台１１に隣接して寝台１３が設置される。寝台１３は、天板１３１と基台１３３とを有する。天板１３１には被検体Ｐが載置される。基台１３３は、天板１３１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸各々に沿ってスライド可能に支持する。基台１３３には寝台駆動装置２７が収容される。寝台駆動装置２７は、シーケンス制御回路２９からの制御を受けて天板１３１を移動する。寝台駆動装置２７としては、例えば、サーボモータやステッピングモータ等の如何なるモータが用いられても良い。

シーケンス制御回路２９は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）あるいはＭＰＵ（Micro Processing Unit）のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。シーケンス制御回路２９は、通信ＩＦ６１を介してホストＰＣ５０から供給されるパルスシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源２１、送信回路２３及び受信回路２５を同期的に制御し、当該パルスシーケンス情報に応じたパルスシーケンスで被検体Ｐを撮像する。例えば、本実施形態に係るシーケンス制御回路２９は、ＭＲ信号収集のためのパルスシーケンス（以下、信号収集シーケンスと呼ぶ）に先立ち、被検体Ｐ内の撮像領域内の各ボクセルの縦磁化及び横磁化をゼロにするためのパルスシーケンス（以下、磁化ゼロシーケンスと呼ぶ）を実行する。本実施形態に係る信号収集シーケンスとしては、例えば、ＭＲＦ（MR Fingerprinting）のためのＭＲ信号を収集するためのパルスシーケンス（以下、ＭＲＦシーケンスと呼ぶ）が用いられる。

図１に示すように、ホストＰＣ５０は、処理回路５１、記憶回路５３、表示回路５５、入力回路５７、ネットワークＩＦ５９及び通信ＩＦ６１を有するコンピュータ装置である。

処理回路５１は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＧＰＵ（Graphical processing unit）、ＭＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。処理回路５１は、各種プログラムの実行により辞書生成機能５１１、画像再構成機能５１３、定量値画像生成機能５１５、画像処理機能５１７及びシステム制御機能５１９を有する。なお処理回路５１は、辞書生成機能５１１、画像再構成機能５１３、定量値画像生成機能５１５、画像処理機能５１７及びシステム制御機能５１９を実現する特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されても良い。辞書生成機能５１１、画像再構成機能５１３、定量値画像生成機能５１５、画像処理機能５１７及びシステム制御機能５１９は、単一の基板に実装されても良いし、複数の基板に分散されても良い。

辞書生成機能５１１において処理回路５１は、ＭＲＦに基づく定量値画像の生成に利用される辞書５３１を生成する。辞書５３１は、複数種のＭＲ特性パラメータの定量値の組合せ毎に信号値波形が関連付けられたデータである。辞書５３１は、ＬＵＴ（Look Up Table）又はデータベースの形式で記憶回路５３に記憶される。信号値波形は、ＭＲ信号の信号値の時間経過を示す波形である。辞書５３１に登録される信号値波形は、対応する複数種のＭＲ特性パラメータの定量値の組合せに基づきシミュレーション（予測計算）された信号値波形を示す。以下、シミュレーションにより生成された信号値波形を予測信号値波形と呼ぶことにする。

画像再構成機能５１３において処理回路５１は、ＭＲＦシーケンス等の信号収集シーケンスにおいて受信回路２５により収集されたＭＲ信号に基づいて被検体Ｐに関するＭＲ画像を再構成する。例えば、処理回路５１は、ＭＲ信号に、位相エンコード軸及び周波数エンコード軸に関して２次元逆フーリエ変換を実行することによりＭＲ画像を再構成する。

定量値画像生成機能５１５において処理回路５１は、ＭＲＦシーケンスにおいて受信回路２５により収集されたＭＲ信号に基づく信号値波形（以下、実測信号値波形と呼ぶ）に近似する予測信号値波形を辞書５３１から特定し、予測信号値波形に関連付けられたＭＲ特性パラメータの定量値を画素に割り当てることにより、当該ＭＲ特性パラメータの定量値の空間分布を示す画像（以下、定量値画像と呼ぶ）を生成する。

画像処理機能５１７において処理回路５１は、ＭＲ画像や定量値画像に種々の画像処理を施す。例えば、処理回路５１は、ボリュームレンダリングや、サーフェスボリュームレンダリング、画像値投影処理、ＭＰＲ（Multi-Planer Reconstruction）処理、ＣＰＲ（Curved MPR）処理等の画像処理を施す。

システム制御機能５１９において処理回路５１は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の全体を制御する。

記憶回路５３は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、記憶回路５３は、ＣＤ−ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。例えば、記憶回路５３は、辞書生成機能５１１により生成された辞書５３１を記憶する。また、記憶回路５３は、ＭＲ画像や定量値画像、各種プログラム等を記憶する。

表示回路５５は、種々の情報を表示する。例えば、表示回路５５は、画像再構成機能５１３により再構成されたＭＲ画像や定量値画像生成機能５１５により生成された定量値画像、画像処理機能５１７により生成された表示画像を表示する。表示回路５５は、表示インタフェースと表示機器とを有する。表示インタフェースは、表示対象を表すデータを映像信号に変換する。映像信号は、表示機器に供給される。表示機器は、表示対象を表す映像信号を表示する。表示機器としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。

入力回路５７は、具体的には、入力機器と入力インタフェースとを有する。入力機器は、ユーザからの各種指令を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ、タッチスクリーン、タッチパッド等が利用可能である。入力インタフェースは、入力機器からの出力信号をバスを介して処理回路５１に供給する。なお、入力回路５７は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限らない。例えば、磁気共鳴イメージング装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、受け取った電気信号を種々の回路へ出力するような電気信号の処理回路も入力回路の例に含まれる。

ネットワークＩＦ５９は、ＬＡＮ（Local Area Network）等を介して磁気共鳴イメージング装置１と、ワークステーションやＰＡＣＳ（Picture Archiving communication System）、ＨＩＳ（Hospital Information System）及びＲＩＳ（Radiology Information System）等とを接続するインタフェースである。ネットワークＩＦは、各種情報を接続先のワークステーション、ＰＡＣＳ、ＨＩＳ及びＲＩＳとの間で送受信する。

通信ＩＦ６１は、有線又は無線を介してホストＰＣ５０にシーケンス制御回路２９と受信回路２５とを接続するインタフェースである。例えば、通信ＩＦ６１は、シーケンス制御回路２９にパルスシーケンス情報を送信する。また、通信ＩＦ６１は、受信回路２５からＭＲ信号を受信する。

なお、上記の構成は一例であって、これに限定されない。例えば、シーケンス制御回路２９は、ホストＰＣ５０に組み込まれても良い。また、シーケンス制御回路２９と処理回路５１とが同一の基板に実装されても良い。シーケンス制御回路２９、傾斜磁場電源２１、送信回路２３及び受信回路２５は、ホストＰＣ５０とは異なる単一の制御装置に実装されても良いし、複数の装置に分散して実装されても良い。

次に、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の動作例について説明する。なお、本実施形態に係るＭＲ撮像のｋ空間充填方式は、如何なる方式にも適用可能であるが、説明を具体的に行うため、位相エンコードライン毎にＭＲ信号収集を行うCartesian（カーテシアン）法であるとする。また、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１は、典型的には、画像収集シーケンスとしてＭＲＦシーケンスを実行する。ＭＲＦは、Ｔ１やＴ２等のＭＲ特性パラメータの値である定量値を推定する手法である。ＭＲＦは、連続したＭＲ信号の信号値波形とシミュレーション（予測計算）で得られた信号値波形との辞書式マッチングにより定量値を推定する。ＭＲＦは、ｋ空間を充填するために、撮像パラメータを変化させながら複数回の信号収集を要する。カーテシアン法の場合、位相エンコードライン毎に信号収集が繰り返される。

ＭＲＦでは、予測信号値波形のシミュレーションに係るシミュレーション条件と同一の条件のもとでＭＲＦシーケンスを行う必要がある。定量値画像生成機能５１５により生成される実測信号値波形と辞書５３１に登録された予測信号値波形との比較を行うためである。このため、縦磁化及び横磁化の初期条件をシミュレーションとＭＲＦシーケンスとで一致させることが望ましい。以下、各位相エンコードライン毎に関する縦磁化及び横磁化の初期条件を初期磁化と呼ぶことにする。カーテシアン法において、一の位相エンコードラインを複数パルスで信号収集して直ちに次の位相エンコードラインを信号収集すると、位相エンコードライン同士、各位相エンコードラインとシミュレーションとで初期磁化が異なる。しかしながら任意の磁化の状態から部分飽和状態を再現するのは困難である。そのため、磁化の初期状態としては比較的容易に再現できる、完全に緩和した状態（巨視的縦磁化＝１、巨視的横磁化＝０）か磁化ゼロ状態を採用するのが実用的である。以下、巨視的縦磁化＝１及び巨視的横磁化＝０の状態を完全緩和状態と呼ぶ。

図２は、縦磁化及び横磁化の初期条件の比較を示す図である。図２の左欄に示すように、縦磁化を回復するための方法として、位相エンコードライン毎に縦磁化が自然回復するための待ち時間を設定する方法が考えられる。この方法によれば、ＸＹ平面の巨視的磁化（すなわち、横磁化）をゼロにし、Ｚ軸方向の巨視的磁化（すなわち、縦磁化）を１にすることができる。すなわち、完全緩和状態を実現できる。しかしながら、縦緩和回復のための長い待ち時間が必要になる。例えば、位相エンコード方向のマトリクスサイズが６４であり、一位相エンコードライン毎の待ち時間が５秒の場合、撮像時間全体として６４＊５＝略５．３分の待ち時間が必要となる。このように待ち時間を設けることは、撮像時間の延長に繋がり、被検体Ｐの負担の増加やＭＲ検査のスループットの低下を招いてしまう。

図２の中央欄に示すように、位相エンコードライン毎に、定常状態（Steady State）においてスポイラー傾斜磁場パルスを印加し、ボクセル内の個々のプロトンのＸＹ平面の磁化成分を分散し、巨視的な横磁化をゼロにする方法がある。この方法によれば、待ち時間を設けることなく巨視的な横磁化をゼロにすることができる。しかしながら、Ｚ軸方向の巨視的磁化（すなわち、縦磁化）をゼロにすることはできず、巨視的な縦磁化の値は未知となる。このため、一つ目の位相エンコードラインにおいて収集されたＭＲ信号をＭＲＦに使用することができない。このため、ＥＰＩ（Echo Planner Imaging）等の位相エンコードラインが少ないパルスシーケンスの場合、多くのＭＲ信号を使用できないこととなる。

図２の右欄に示すように、本実施形態に係るシーケンス制御回路２９は、磁化ゼロシーケンスを実行する。磁化ゼロシーケンスは、撮像領域内の個々のプロトンの磁化の向きを、ＸＹＺ空間において３次元方向に分散する。これにより、短時間のうちに撮像領域内の巨視的な縦磁化及び横磁化を強制的に略ゼロにすることができる。

図３は、本実施形態に係る撮像シーケンスＰＳ０の一例を示す図である。図３の撮像シーケンスＰＳ０は、一の位相エンコードラインのパルスシーケンスを示している。位相エンコードライン毎に磁化ゼロシーケンスＰＳ１とＭＲＦシーケンスＰＳ２とが順番に行われる。図３におけるＭＲＦシーケンスに係るｋ空間充填方式は、位相エンコードライン毎に信号収集を行うカーテシアン法を前提としている。

図３に示すように、磁化ゼロシーケンスＰＳ１においてシーケンス制御回路２９は、強度及び位相を変化させながら複数のＲＦ磁場パルスを印加すると共に、複数のスポイラー傾斜磁場パルスを印加するために送信回路２３と傾斜磁場電源２１とを同期的に制御する。送信回路２３は、シーケンス制御回路２９の制御に従い、強度及び位相を変化させながらＲＦ磁場パルスを、送信コイル４５を介して複数回印加する。ＲＦ磁場パルスの強度は、巨視的磁化がＺ軸から倒れる角度（フリップ角）に対応する。ＲＦ磁場パルスの強度は、ＲＦ磁場パルスの振幅と印加時間との積により規定される。ＲＦ磁場パルスの位相は、巨視的磁化が倒れる方向（Ｚ軸回りの角度）に対応する。ＲＦ磁場パルスの位相は、実部コイルからの高周波磁場の振幅と虚部コイルからの高周波磁場の振幅との比率に規定される。シーケンス制御回路２０は、シーケンス制御回路２９は、各ＲＦ磁場パルスの強度及び位相を、所定の確率分布に従うランダム関数に基づいて決定する。なお、ＲＦ磁場パルス列の強度及び位相は、必ずしもランダムに配列されている必要はなく、磁化ゼロシーケンスＰＳ１の実行により、任意の磁化状態から各軸の巨視的磁化が十分に小さくなれば規則的に配列されていても良い。

図３に示すように、磁化ゼロシーケンスＰＳ１において傾斜磁場電源２１は、シーケンス制御回路２９の制御に従い傾斜磁場コイル４３を介して、複数のスポイラー傾斜磁場パルスを印加する。スポイラー傾斜磁場パルスは、例えば、Ｘ軸（リードアウト傾斜磁場Ｇｒｏ）、Ｙ軸（位相エンコード傾斜磁場Ｇｐｅ）及びＺ軸（スライス選択傾斜磁場Ｇｓｓ）の３軸に関して印加される。

磁化ゼロシーケンスはＭＲＦシーケンスの撮像領域を含む空間領域の巨視的な縦磁化及び横磁化低減するために行われるため、磁化ゼロシーケンスにおいて印加されるＲＦ磁場パルスが当該空間領域のプロトンを励起可能なように、磁化ゼロシーケンスにおいて印加されるＲＦ磁場パルスの周波数が設定される。当該周波数を有するＲＦ磁場パルスが印加されると、撮像領域内の各ボクセルの巨視的縦磁化が、当該ＲＦ磁場パルスの位相に応じた方向に、当該ＲＦ磁場パルスの強度に応じた角度だけ倒れる。スポイラー傾斜磁場パルスが印加されると、撮像領域内の各ボクセルの巨視的横磁化が消滅する。強度及び位相をランダムに変化させながらＲＦ磁場パルスを複数回印加すると共にスポイラー傾斜磁場パルスを複数回印加することにより、撮像領域内の個々のプロトンの磁化の向きを３次元的に分散させ、撮像領域内の各ボクセルの巨視的な縦磁化及び横磁化を略ゼロにすることができる。当該方法によれば、送信コイル４５による高周波磁場分布（Ｂ１分布）に影響されずに巨視的な縦磁化及び横磁化を略ゼロにすることができる。磁化ゼロシーケンスを行うことにより、続いて行われるＭＲＦシーケンスの開始時において巨視的な縦磁化及び横磁化を略ゼロにすることができる。

図４は、図３の撮像シーケンスＰＳ０に含まれる磁化ゼロシーケンスＰＳ１の詳細を示す図である。なお、Ｙ軸Ｇｐｅ及びＸ軸Ｇｒｏのパルスシーケンスは省略している。図４に示すように、シーケンス制御回路２９は、ＲＦ磁場パルスとスポイラー傾斜磁場パルスとが交互に印加されるように送信回路２３と傾斜磁場電源２１とを同期的に制御する。この際、シーケンス制御回路２９は、ＭＲ信号収集等のための如何なる他のＲＦ磁場パルスを介在させずに、ＲＦ磁場パルスとスポイラー傾斜磁場パルスとを交互に印加する。ＲＦ磁場パルスとスポイラー傾斜磁場パルスとが交互に印加されることにより、巨視的な縦磁化と横磁化とを迅速に低減させることができる。

スポイラー傾斜磁場パルスがＺ軸Ｇｓｓ、Ｙ軸Ｇｐｅ及びＸ軸Ｇｒｏの３軸に印加されることにより巨視的磁化の分散をより確実且つ迅速に行うことができる。なお、シーケンス制御回路２９は、スポイラー傾斜磁場パルスをＺ軸Ｇｓｓ、Ｙ軸Ｇｐｅ及びＸ軸Ｇｒｏのうちの１軸又は２軸に関してのみ印加しても良い。また、スポイラー傾斜磁場パルスの強度は、３軸全てについて同一値に設定されても良いし、異なる値に設定されても良い。各スポイラー傾斜磁場パルスの強度は、磁化ゼロシーケンスＰＳ１を通じて変化しても良いし同一でも良い。図３に示すように、Ｚ軸Ｇｓｓ及びＸ軸Ｇｒｏのスポイラー傾斜磁場パルスの強度の極性は同一であり、Ｚ軸Ｇｓｓ及びＸ軸Ｇｒｏのスポイラー傾斜磁場パルスの強度の極性とＹ軸Ｇｐｅのスポイラー傾斜磁場の強度の極性とは反転している。しかしながら、３軸のスポイラー傾斜磁場パルスの極性が同一であっても良い。

上記の説明において、磁化ゼロシーケンスＰＳ１は、ＭＲＦシーケンスＰＳ２の撮像領域に含まれる各ボクセルの巨視的な縦磁化及び横磁化を略ゼロにするために行われるものとした。しかしながら、本実施形態において巨視的な縦磁化及び横磁化を略ゼロにすることは必須ではない。磁化ゼロシーケンスＰＳ１は、磁化ゼロシーケンスＰＳ１終了後における位相エンコードライン毎の初期磁化をシミュレーションの初期磁化に一致させるために行われる。初期磁化の設定値は、必ずしも縦磁化＝０且つ横磁化＝０である必要はなく、磁化ゼロシーケンスＰＳ１の開始時よりも低い値であれば、例えば、縦磁化＝０近傍且つ横磁化＝０近傍でも良い。すなわち、磁化ゼロシーケンスＰＳ１により巨視的な縦磁化及び横磁化を当該設定値に合わせることができるのであれば、巨視的な縦磁化及び横磁化を磁化ゼロシーケンスＰＳ１の開始時から当該設定値まで低減できれば良い。初期磁化の設定値は、例えば、入力回路５７等を介して任意に設定可能である。

磁化ゼロシーケンスＰＳ１の時間長は、縦緩和の待ち時間よりも短い時間に設定されれば如何なる時間であっても良い。例えば、磁化ゼロシーケンスＰＳ１の時間長は１秒以下に設定される。磁化ゼロシーケンスＰＳ１の時間長が１秒間の場合、当該１秒間にＲＦ磁場パルス及びスポイラー傾斜磁場パルス各々が５０パルス程度印加されると良い。

図３に示すように、磁化ゼロシーケンスＰＳ１に続いてＭＲＦシーケンスＰＳ２が行われる。シーケンス制御回路２９は、磁化ゼロシーケンスＰＳ１の最後のスポイラー傾斜磁場パルスの印加後、所定時間を経過したことを契機としてＭＲＦシーケンスＰＳ２を開始しても良いし、所定時間を待たずに即時にＭＲＦシーケンスＰＳ２を開始しても良い。ＭＲＦシーケンスＰＳ２においてシーケンス制御回路２９は、ＭＲＦシーケンスのパルスシーケンス情報に基づいて傾斜磁場電源２１と送信回路２３と受信回路２５とを同期的に制御し、所定のＭＲＦシーケンスを実行する。具体的には、シーケンス制御回路２９は、フリップ角（強度）ＦＡ、繰り返し時間ＴＲ及びエコー時間ＴＥ等の少なくとも一つの信号収集パラメータを擬似的にランダムに変えながらＭＲ信号を収集する。これにより、組織固有の実測信号値波形を収集することができる。

例えば、ＭＲＦシーケンスとして、グラジェントエコー（ＧＲＥ：Gradient Echo）シーケンスを前提とするパルスシーケンスが構築される。この場合、シーケンス制御回路２９は、各ＲＦ磁場パルスの印加に重畳して、当該ＲＦ磁場パルスにより励起されるスライスの選択性を有するスライス選択傾斜磁場パルスを、傾斜磁場コイル４３を介して印加する。これにより、ＲＦ磁場パルスの強度及び位相に応じたフリップ角及び方向に磁化が倒れて横磁化が発生する。ＲＦ磁場パルスとスライス選択傾斜磁場パルスとの印加後、シーケンス制御回路２９は、位相エンコードラインに対応する強度を有する位相エンコード傾斜磁場パルスを、傾斜磁場コイル４３を介して印加する。位相エンコード傾斜磁場パルスの印加後、シーケンス制御回路２９は、傾斜磁場コイル４３を介して読み出し傾斜磁場パルスＧｒｏを印加しつつ、受信コイル４７を介してＭＲ信号を受信する。ＲＦパルスの繰り返し時間がＴＲに規定される。

ＭＲＦシーケンスＰＳ２に係るＲＦ磁場パルスの強度及び位相は如何なるパターンで変化させても良い。例えば、シーケンス制御回路２９は、図３に示すように、開始時から中途時までは、フリップ角（強度）が低い値から高い値まで徐々に変化するようにＲＦ磁場パルスを複数回印加する。より詳細には、フリップ角を略ゼロ度から所定の最大角まで徐々に変化させ、次に当該所定の最大角から略ゼロ度まで徐々に変化させる。その後、当該所定の最大角よりも小さい所定角まで略ゼロ度から徐々に大きくなるように変化させ、当該所定角から略ゼロ度まで小さくなるように変化させる。なお、磁化ゼロシーケンスによりＭＲＦシーケンスの開始時において縦磁化及び横磁化が略ゼロなので、ＭＲＦシーケンスの開始時にはＭＲ信号の信号値は略ゼロであるが、その後、横磁化の形成に伴い信号値が徐々に大きくなる。

上記のＭＲＦシーケンスはＧＲＥシーケンスを前提としたパルスシーケンスであるとした。しかしながら、本実施形態に係るＭＲＦシーケンスは、スピンエコー（ＳＥ：Spin Echo）シーケンスでも良い。また、何れのパルスシーケンスにもインバージョンリカバリー（ＩＲ：Inversion Recovery）パルスを挿入しても良い。また、ｋ空間の充填方式として位相エンコード毎に充填する方式だけでなく、エコープラナ−（ＥＰＩ：Echo Planar Imaging）を用いても良い。また、上記のＭＲＦシーケンスに係るｋ空間充填方式は、カーテシアン法であるとしたが、これに限定されず、ｋ空間に関し放射状に信号収集を行うラジアル法、ｋ空間に関し螺旋状に信号収集を行うスパイラル法等の如何なる方式にも適用可能である。

上記の通り、本実施形態によれば、強度及び位相を変化させながら複数のＲＦ磁場パルスを複数回印加すると共に、複数のスポイラー傾斜磁場パルスを印加することにより、縦緩和待ち時間無しに、巨視的な縦磁化及び横磁化を略ゼロにすることができる。例えば、位相エンコード方向のマトリクスサイズが６４であった場合、縦緩和待ち時間を設けたＭＲＦシーケンス（ＴＲ＝１２ｍｓ、縦緩和待ち時間５ｓ）では、撮像時間は８．９分になるが、本実施形態に関わる撮像シーケンスＰＳ０は、縦緩和待ち時間の代わりに磁化ゼロシーケンスＰＳ１（印加時間１ｓ）が設けられるので、その後即座にＭＲ信号を収集すれば、撮像時間が３．８分に短縮されることになる。

次に、本実施形態に係る処理回路５１の辞書生成機能５１１による辞書５３１の生成について説明する。

図５は、処理回路５１の辞書生成機能５１１により生成される辞書５３１の一例を模式的に示す図である。図５に示すように、辞書５３１には複数種のＭＲ特性パラメータの定量値の組合せ（以下、定量値セットと呼ぶ）ＶＤ−ｎ毎に予測信号値波形ＷＤ−ｎが関連付けられている。ここで、ｎは定量値セットＶＤ及び予測信号値波形ＷＤの組合せの数を示す。組合せ数ｎは、定量値セットＶＤを構成する複数種のＭＲ特性パラメータの定量値の組合せの数に一致する。ＭＲ特性パラメータは、ＭＲ撮像の対象物質及び当該対象物質を取り巻く撮像系統に依存するパラメータである。ＭＲ特性パラメータとしては、例えば、縦緩和時間Ｔ１や横緩和時間Ｔ２、静磁場Ｂ０、ＲＦ送信磁場Ｂ１、体内組織の種類が含まれる。予測信号値波形ＷＤ−ｎは、ＴＲインデックス毎のＭＲ信号の信号値である。なお、予測信号値波形ＷＤ−ｎの生成に利用されるＭＲ信号は複素信号である。予測信号値波形ＷＤ−ｎにおいてＴＲインデックスは、時系列に沿ったＴＲの順番を示す。例えば、予測信号値波形ＷＤ−１には定量値セットＶＤ−１が関連付けられている。定量値セットＶＤ−１のＴ１の定量値は「ＡＡＡＡ」、Ｔ２の定量値は「ＢＢＢＢ」、Ｂ０の定量値は「ＣＣＣＣ」、Ｂ１の定量値は「ＤＤＤＤ」、組織は「白質」である。以下、組合せ数ｎに着目しない場合、予測信号値波形ＷＤ−ｎ及び定量値セットＶＤ−ｎを単に予測信号値波形ＷＤ及び定量値セットＶＤと呼ぶことにする。

予測信号値波形ＷＤは、対応する定量値セットＶＤにブロッホ（Bloch）方程式を適用することによりシミュレーションすることにより生成される。ブロッホ方程式は、巨視的磁化の運動と緩和現象を記述する方程式である。ブロッホ方程式にはパルスシーケンスや縦緩和時間Ｔ１及び横緩和時間Ｔ２等のＭＲ特性パラメータを組み込む事が可能である。ＭＲＦシーケンスと縦磁化及び横磁化の初期条件と推定対象のＭＲ特性パラメータとをブロッホ方程式に組み込み当該ブロッホ方程式を解くことにより、当該ＭＲＦシーケンスにより収集されるＭＲ信号の信号値の時間発展を理論的に計算することができる。なお、ここではブロッホ方程式によるシミュレーションについて述べたが、ＥＰＧ（Extended Phase Graph）アルゴリズムなど任意の方法を用いたシミュレーションにより予測信号値波形ＷＤを生成して良い。ＥＰＧアルゴリズムは、擬似的に複数の磁化を扱う方式であり、ＭＲＦシーケンスＰＳ２としてスポイラー傾斜磁場パルス等を含むパルスシーケンスを用いる場合に有用である。

本実施形態においては、ＭＲＦシーケンスＰＳ２に先立ち、縦磁化及び横磁化を消失するための磁化ゼロシーケンスＰＳ１が行われるので、ブロッホ方程式の初期条件として縦磁化及び横磁化をゼロに設定することが可能である。辞書生成機能５１１において処理回路５１は、このような初期条件のもとにブロッホ方程式を解くことにより予測信号値波形ＷＤを生成する。ＴＲインデックス＝初回（ゼロ）における横磁化の値は、ＴＲインデックス＝初回における予測信号値波形の信号値に影響する。すなわち、ＴＲインデックス＝初回において横磁化がゼロであれば、図５に示すように、ＴＲインデックス＝初回において予測信号値波形の信号値はゼロになる。ＴＲインデックス＝初回における縦磁化の値は、ＴＲインデックス＝初回からの予測信号値波形の傾きに影響する。ＴＲインデックス＝初回において縦磁化がゼロであれば、縦磁化がゼロでない場合に比して、予測信号値波形の立ち上がりの傾きが急峻になる。

シミュレーションに用いるパルスシーケンスは、ＭＲＦシーケンスと同一であることが望ましい。すなわち、被検体ＰのＭＲ信号収集のために図３のＭＲＦシーケンスＰＳ２が実行される場合、当該ＭＲＦシーケンスＰＳ２と同一のパルスシーケンスに基づいてシミュレーションされる。辞書生成機能５１１において処理回路５１は、シーケンス制御回路２９と同様、シミュレーションに用いる各ＲＦ磁場パルスの強度及び位相を、所定の確率分布に従いランダムに決定することとなる。先にシミュレーションに用いる各ＲＦ磁場パルスの強度及び位相が決定されている場合、当該シミュレーションに用いる各ＲＦ磁場パルスの強度及び位相を、磁化ゼロシーケンスの各ＲＦ磁場パルスの強度及び位相に流用しても良い。反対に、先に磁化ゼロシーケンスの各ＲＦ磁場パルスの強度及び位相が決定されている場合、当該磁化ゼロシーケンスの各ＲＦ磁場パルスの強度及び位相を、シミュレーションに用いる各ＲＦ磁場パルスの強度及び位相に流用しても良い。

上記の通り、本実施形態においてＭＲＦシーケンスＰＳ２に先立ち磁化ゼロシーケンスＰＳ１が行われるので、予測信号値波形ＷＤの生成のためのシミュレーションの初期条件と実際のＭＲＦシーケンスＰＳ２の初期条件とを、縦磁化及び横磁化ゼロで一致させることができる。これにより、ＭＲＦシーケンスの各ボクセルの巨視的な磁化の振る舞いを簡便且つ正確にシミュレーションすることができる。

図６は、処理回路５１による制御の下に行われる、本実施形態に係るＭＲＦを用いたＭＲ撮像の典型的な流れを示す図である。以下の実施例において、本実施形態に係るｋ空間充填方式は、位相エンコードライン毎にＭＲ信号収集を行うカーテシアン法であるとする。

ユーザにより入力回路５７等を介してＭＲ撮像の開始指示がなされると、図６に示すように、処理回路５１は、位相エンコードラインを初期値に設定する（ステップＳ１）。初期値の値は、ｋ空間充填方式に応じて任意に設定可能である。例えば、ｋ空間の辺縁からＭＲ信号を充填する場合、初期値は位相エンコード方向のマトリクス数の上限又は下限に設定され、ｋ空間の中心からＭＲ信号を充填する場合、初期値はゼロに設定される。

ステップＳ１が行われると処理回路５１は、シーケンス制御回路２９に磁化ゼロシーケンスを実行させる（ステップＳ２）。ステップＳ２においてシーケンス制御回路２９は、磁化ゼロシーケンスのパルスシーケンス情報に基づいて傾斜磁場電源２１と送信回路２３とを同期的に制御し、強度及び位相をランダムに変化させながらＲＦ磁場パルスを複数回印加すると共に、スポイラー傾斜磁場を複数回印加する。シーケンス制御回路２９は、ＲＦ磁化パルスの強度及び位相を、磁化ゼロシーケンスの実行時にリアルタイムで決定しても良いし、磁化ゼロシーケンスの実行前に予め決定しても良い。ＲＦ磁化パルスの強度及び位相は、上記の説明の通り、所定の確率分布に従いランダムに決定される。磁化ゼロシーケンスの実行により各ボクセルの巨視的な縦磁化及び横磁化が消失する。

ステップＳ２が行われると処理回路５１は、シーケンス制御回路２９にＭＲＦシーケンスを実行させる（ステップＳ３）。ステップＳ３においてシーケンス制御回路２９は、ＭＲＦシーケンスのパルスシーケンス情報に基づいて傾斜磁場電源２１と送信回路２３と受信回路２５とを同期的に制御し、所定のＭＲＦシーケンスを実行する。ＭＲＦシーケンスにおいて受信回路２５は、各ＲＦ磁場パルスにより生じたＭＲ信号を収集する。受信回路２５により収集されたＭＲＦ信号はホストＰＣ５０に伝送される。処理回路５１は、伝送されたＭＲ信号を、ＭＲＦシーケンスに係るｋ空間充填方式に従い、ＴＲインデックス毎に生成されたｋ空間に充填する。

ステップＳ３において処理回路５１は、位相エンコードラインが最終値であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４において位相エンコードラインが最終値でないと判定された場合（ステップＳ４：ＮＯ）、処理回路５１は、位相エンコードラインを更新する（ステップＳ５）。そして処理回路５１は、設定された位相エンコードラインにおいて再びステップＳ２の磁化ゼロシーケンスとステップＳ３のＭＲＦシーケンスとを順番に行う。このように、最終値の位相エンコードラインにおいてステップＳ２の磁化ゼロシーケンスとステップＳ３のＭＲＦシーケンスとが行われるまでステップＳ３、Ｓ４及びＳ５が繰り返される。

そしてステップＳ４において位相エンコードラインが最終値であると判定された場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、処理回路５１は、定量値画像生成機能５１５を実行する（ステップＳ６、Ｓ７及びＳ８）。

定量値画像生成機能５１５において処理回路５１は、まず、ＭＲＦシーケンスにより収集されたＭＲ信号に基づいて実測信号値波形を画素毎に生成する（ステップＳ６）。

図７は、ステップＳ６における実測信号値波形の生成過程を模式的に示す図である。図７の（Ａ）に示すように、ＭＲＦシーケンスにおいて複数のＴＲ各々においてＭＲ信号が受信回路２５により収集される。受信回路２５は、ＭＲ信号をＴＲインデックスに関連付ける。ＴＲインデックスは一位相エンコードライン内でのＴＲの番号を示す。具体的には、第ｋ番目の位相エンコードラインの第ｌ番目のＴＲと第ｋ＋１番目の位相エンコードラインの第ｌ番目のＴＲとは同一のＴＲインデックスに属する。なお、図７においてＴＲインデックスはｍ番まであるものとする。ＭＲ信号が収集されると処理回路５１は、画像再構成機能５１３を実行する。

画像再構成機能５１３において処理回路５１は、ＴＲインデックス毎に生成されたｋ空間に、各位相エンコードラインにて収集されたＭＲ信号を配列することによりｋ空間データを生成する。次に処理回路５１は、図７の（Ｂ）に示すように、各ＴＲインデックスについて、ｋ空間データに２次元逆フーリエ変換を施すことによりＭＲ画像ＩＦを再構成する。ＭＲ画像ＩＦはＴＲインデックス毎に生成されるので、ＴＲインデックスがｍ番まである場合、ｍフレームのＭＲ画像ＩＦが生成されることとなる。なお、処理回路５１は、ＭＲ画像ＩＦとして、ＭＲ信号である複素信号に基づいて位相画像を生成しても良いし、強度画像を生成しても良い。

次に、図７の（Ｃ）に示すように、定量値画像生成機能５１５において処理回路５１は、複数のＴＲインデックスに関する複数のＭＲ画像に基づいて複数の画素ｉに関する複数の実測信号値波形ＷＲ−ｉを生成する。なお、ＭＲ画像ＩＦはｉ個の画素を含むものとする。従って実測信号値波形ＷＲは、ＭＲ画像ＩＦの画素数ｉと同数のｉ個だけ生成されることとなる。具体的な生成手順は以下の通りである。まず、処理回路５１は、複数のＭＲ画像ＩＦすなわちＴＲインデックス各々について、同一座標の画素ｉの画素値を特定する。実測信号値波形ＷＲ−ｉは、画素ｉの画素値をＴＲインデックス順に並べた一次元信号として生成される。実測信号値波形ＷＲ−ｉは、ＴＲインデックスＴＲ−ｍに関連付けて記憶回路５３に記憶される。

ステップＳ６が行われると処理回路５１は、各画素の実測信号値波形ＷＲ−ｉに近似する予測信号値波形を辞書５３１から特定する（ステップＳ７）。

図８は、ステップＳ７における予測信号値波形ＷＤの特定過程を模式的に示す図である。図８に示すように、処理回路５１は、各画素ｉについて、ステップＳ６において生成された実測信号値波形ＷＲを、辞書５３１に登録された複数の予測信号値波形ＷＤに対して比較し、実測信号値波形ＷＲに最も形状が近似する予測信号値波形ＷＤを特定する。例えば、処理回路５１は、辞書５３１に登録されている全ての予測信号値波形ＷＤについて、実測信号値波形ＷＲとのテンプレートマッチングを行い、相関値を算出する。このとき、マッチングにおける類似度の指標としては、実測信号値波形ＷＲと予測信号値波形ＷＤとの複素信号同士の内積などを用いることが可能である。そして処理回路５１は、辞書５３１に登録されている全ての予測信号値波形ＷＤのうちの相関値が最も高い予測信号値波形ＷＤを、実測信号値波形ＷＲに最も近似する予測信号値波形として特定する。

ステップＳ７が行われると処理回路５１は、ステップＳ７において特定された予測信号値波形に辞書５３１において関連付けられた定量値に基づいて定量値画像を生成する（ステップＳ８）。具体的には、ステップＳ８において処理回路５１は、図８に示すように、各画素ｉについて、ステップＳ７において特定された予測信号値波形に辞書５３１において関連付けられた定量値セットＶＤを特定する。定量値セットＶＤに複数種のＭＲ特性パラメータが含まれている場合、処理回路５１は、複数種のＭＲ特性パラメータのうちの推定対象のＭＲ特性パラメータの定量値を特定する。推定対象のＭＲ特性パラメータは、ユーザにより入力回路５７を介して指定されても良いし、検査部位や検査プロトコル等に応じて自動的に設定されても良い。図８において、推定対象のＭＲ特性パラメータがＴ１である場合、定量値としてＴ１値＝「ＡＡＡＡ」が特定される。そして処理回路５１は、対応する画素ｉの画素値に、特定された定量値を割り当てる。このようにして全ての画素ｉに定量値が割り当てられることにより，定量値の空間分布を表現する定量値画像が生成される。

ステップＳ８が行われると処理回路５１は、表示回路５５に表示処理を行わせる（ステップＳ９）。ステップＳ９において表示回路５５は、ステップＳ８において定量値画像を表示する。ユーザは、定量値画像を観察することにより、推定対象のＭＲ特性パラメータの定量値の空間分布を把握することができる。

以上により、本実施形態に係るＭＲ撮像の説明を終了する。

なお、本実施形態に関わる磁化ゼロシーケンスは、ＭＲＦシーケンス等の信号収集シーケンスの開始時において巨視的な縦磁化及び横磁化を略ゼロにするために、信号収集シーケンスに先立ち行われるものとした。しかしながら、磁化ゼロシーケンスの用途はこれに限定されず、巨視的な縦磁化及び横磁化を略ゼロにするためであれば、磁化ゼロシーケンスを如何なる用途に用いても良い。例えば、磁化ゼロシーケンスは、飽和回復（ＳＲ：Saturation Recovery）パルスの代わりに用いることも可能である。

上記の説明の通り、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、少なくともシーケンス制御回路２９を有する。シーケンス制御回路２９は、ＭＲ信号収集のための信号収集シーケンスに先立ち、縦磁化及び横磁化を低減させるため、被検体Ｐに強度及び位相の少なくとも一方を変化させながら複数のＲＦ磁場パルスを印加すると共に複数のスポイラー傾斜磁場パルスを印加する磁化ゼロシーケンスを実行する。

上記の構成により、シーケンス制御回路２９は、完全緩和状態に移行するまでに必要な長い待機時間を設けることなく、信号収集シーケンスの開始時に所定の初期磁化を生成することができる。例えば、信号収集シーケンスがｋ空間を充填するために複数回の信号収集を要するＭＲＦシーケンスである場合、ＭＲＦシーケンスに先立ち磁化ゼロシーケンスを実行することにより、長い待機時間を設けることなく、ＭＲＦシーケンスの開始時に所定の初期磁化（例えば、巨視的縦磁化＝０且つ巨視的横磁化＝ゼロ）を生成することができる。辞書５３１を生成するためのシミュレーションに係る初期磁化をゼロに設定することにより、ＭＲＦシーケンスの初期磁化と辞書５３１を生成するためのシミュレーションに係る初期磁化とを正確に一致させることができる。従って本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、ＭＲ特性パラメータの定量値の推定精度を向上することができる。

また、図２の中欄に示すスポイラー傾斜磁場方式は、縦磁化を制御できないので、ナビゲータエコー等の追加のＲＦ磁場パルスや縦磁化緩和の待ち時間をパルスシーケンスに組み込む場合、追加したＲＦ磁場パルスや緩和時間を考慮した辞書を用意しなければならない。一方、本実施形態に係る磁化ゼロシーケンスは、位相エンコードライン毎に縦磁化及び横磁化を略ゼロにできるので、ナビゲータエコー等の追加のＲＦ磁場パルスや縦磁化緩和の待ち時間を容易に組み込むことが可能である。

図９は、本実施形態に係る、ナビゲータエコー法を用いた呼吸同期撮像の撮像シーケンスの一例を示す図である。図９に示す撮像シーケンスにおいて、磁化ゼロシーケンスＰＳ１に先立ちナビゲータシーケンスＰＳ３が行われる。ナビゲータシーケンスＰＳ３においてシーケンス制御回路２９は、送信回路２３と受信回路２５とを同期的に制御して、追跡対象部位の励起のためのＲＦパルス（ナビゲータエコー）と、ナビゲータエコーにより生じたＭＲ信号を収集するための読み取り傾斜磁場パルスとを印加する。追跡対象部位は、呼吸に伴い位置が変化しコントラストが明瞭な解剖学的部位、例えば、横隔膜に設定される。ナビゲータエコーと読み出し傾斜磁場パルスとは、追跡対象部位のモニタリングのため、ナビゲータシーケンスＰＳ３において繰り返し印加される。ナビゲータシーケンスＰＳ３の時間長は、ユーザにより入力回路５７等を介して任意に設定可能である。

なお、ナビゲータシーケンスＰＳ３は、図９に示すパルスシーケンスに限定されない。例えば、ナビゲータエコーによる励起領域を限定するために、スライス選択傾斜磁場パルスＧｓｓや位相エンコード傾斜磁場パルスＧｐｅ等が更に印加されても良い。

シーケンス制御回路２９は、ナビゲータシーケンスＰＳ３の終了を契機として、磁化ゼロシーケンスを行うように傾斜磁場電源２１と送信回路２３とを同期的に制御する。そしてシーケンス制御回路２９は、磁化ゼロシーケンスＰＳ１が終了したことを契機として、ＭＲＦシーケンスＰＳ２を行うように傾斜磁場電源２１と送信回路２３と受信回路２５とを同期的に制御する。これにより受信回路２５は、被検体ＰのＭＲ信号を受信する。

一方、ナビゲータシーケンスＰＳ３において受信回路２５により繰り返し収集されたＭＲ信号は、ホストＰＣ５０に伝送される。処理回路５１は、繰り返し収集されたＭＲ信号の信号値に基づいて時系列の信号値分布を生成する。時系列の信号値分布は、追跡対象部位である横隔膜のＺ方向に関する変動を表現する。処理回路５１は、ＭＲＦシーケンスＰＳ２により収集されたＭＲ信号の呼吸動に伴う位相シフトを、ナビゲータシーケンスＰＳ３において生成された時系列の信号値分布を利用して補正する。処理回路５１は、補正されたＭＲ信号に対して、図６のステップＳ６、Ｓ７及びＳ８を実行することにより定量値画像を生成する。これにより、呼吸動に影響されない高精度の定量値画像が生成される。

上記の通り、ナビゲータシーケンスＰＳ３の終了後に磁化ゼロシーケンスＰＳ１を行うことにより、シーケンス制御回路２９は、ナビゲータエコーにより生成された残留縦磁化及び残留横磁化を強制的に消失することができる。従って本実施形態に関わる磁気共鳴イメージング装置は、ＭＲＦシーケンスＰＳ２の開始時には初期磁化を略ゼロにすることができるので、ナビゲータエコーを介在させる場合においても、ＭＲＦシーケンスＰＳ２の磁化の初期状態とシミュレーションの磁化の初期状態とを一致させることができる。従って、本実施形態に関わる磁気共鳴イメージング装置は、ナビゲータエコーによる磁化の影響も考慮して辞書を生成する必要がないので、ナビゲータエコー法を用いて簡易且つ低コストでＭＲＦを実行することができる。

なお、処理回路５１により算出された横隔膜等の追跡対象部位の時系列の信号値分布は、位相補正に用いることのみに限定されない。例えば、シーケンス制御回路２９は、時系列の信号値分布に基づいて、ＭＲＦシーケンスＰＳ２におけるスライスをリアルタイムで撮像対象領域に追従させても良い。

また、本実施形態に係るシーケンス制御回路２９は、位相エンコードライン毎に、心電同期又は呼吸同期のトリガ信号の受信を契機として磁化ゼロシーケンスを行い、磁化ゼロシーケンスの終了を契機としてＭＲＦシーケンスを行っても良い。これにより、不規則に発生するトリガ信号を用いた同期撮像においても、各位相エンコードラインにおけるＭＲＦシーケンスの開始時に初期磁化を略ゼロにすることができるので、ＭＲＦシーケンスを同期撮像に適用することが可能となる。

以上述べた少なくとも一つの実施形態によれば、長い待機時間を設けることなく所定の初期磁化を生成することが可能になる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…磁気共鳴イメージング装置、１１…架台、１３…寝台、２１…傾斜磁場電源、２３…送信回路、２５…受信回路、２７…寝台駆動装置、２９…シーケンス制御回路、４１…静磁場磁石、４３…傾斜磁場コイル、４５…送信コイル、４７…受信コイル、５０…ホストＰＣ、５１…処理回路、５３…記憶回路、５５…表示回路、５７…入力回路、１３１…天板、１３３…基台、５１１…辞書生成機能、５１３…再構成機能、５１５…定量値画像生成機能、５１７…画像処理機能、５１９…システム制御機能、５３１…辞書。

Claims (10)

1. 信号収集のための第１のパルスシーケンスに先立ち、縦磁化及び横磁化を低減させるため、被検体に強度及び位相の少なくとも一方を変化させながら複数のＲＦ磁場パルスを印加すると共に複数のスポイラー傾斜磁場パルスを印加する第２のパルスシーケンスを実行する制御部を具備する磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記制御部は、位相エンコードライン毎に前記第１のパルスシーケンスに先立ち前記第２のパルスシーケンスを実行する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記制御部は、前記第２のパルスシーケンスにおいて、強度及び位相をランダムに変化させながら前記複数のＲＦ磁場パルスを印加する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記制御部は、前記第２のパルスシーケンスにおいて、ＲＦ磁場パルスとスポイラー傾斜磁場パルスとを他のパルスの介在なしに交互に印加する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記制御部は、縦磁化及び横磁化を略ゼロにするために前記第２のパルスシーケンスを実行する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記制御部は、前記第１のパルスシーケンスにおいて、ＭＲＦのためのパルスシーケンスを実行する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 複数の定量値と前記複数の定量値に基づきそれぞれシミュレーションされた複数の予測信号値波形とを関連付けた辞書を記憶する辞書記憶部と、
   前記ＭＲＦのためのパルスシーケンスにより収集されたＭＲ信号に基づく信号値波形を前記辞書に照らし合わせて前記定量値に関する画像を生成する定量値画像生成部と、
   を更に備える請求項６記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記複数の予測信号値波形は、縦磁化及び横磁化の初期値がゼロであるという条件に基づきシミュレーションされ、
   請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記制御部は、前記第１のパルスシーケンスにおいて、開始時から中途時にかけて、強度がゼロから徐々に大きくなるように強度を異ならせて複数のＲＦ磁場パルスを印加する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記制御部は、ナビゲータエコーの印加後、前記第２のパルスシーケンスを実行し、前記第２のパルスシーケンスの実行後に前記第１のパルスシーケンスを実行する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。