JP2023008743A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気共鳴イメージング装置を用いた非造影撮像の撮像時間を短縮する。
【解決手段】一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を発生する静磁場磁石と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、被検体にＲＦパルスを照射するＷＢコイルとを備えるスキャナと、処理回路と、を備え、前記処理回路は、インバージョンパルスと、前記インバージョンパルスから遅延時間後に実行されるデータ収集シーケンスとを少なくとも含むシーケンス要素が繰り返されるパルスシーケンスを設定し、前記パルスシーケンスを、仮想ゲーティング処理を用いて、前記スキャナに実行させる。
【選択図】 図２

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。

磁気共鳴イメージング装置を用いた撮像法の中で、造影剤を注入することなく血流又は血管を撮像する非造影撮像法が知られている。また、非造影撮像法の中で、データ収集に先立ってＲＦパルス（例えば、反転パルス）を印加して血流描出を制御する、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ（time-spatial labeling inversion pulse)法と呼ばれる撮像法が知られている。Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法は、撮像領域の背景を抑制しつつ、目的とする血管の血流を高コントラストで描出することができる撮像法である。Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法は、動脈及び静脈を流れる血液だけでなく、脳脊髄液（CSF: cerebrospinal fluid）等の流体も撮像することが可能である。

一方、心拍や呼吸による体動に起因する体動アーティファクトを抑制するために、ＥＣＧ（electrocardiogram）ゲーティング（ECG-gating）や、呼吸ゲーティング（respiratory-gating）が用いられている。ＥＣＧゲーティングは、ＥＣＧ信号、例えば、Ｒ波に同期させて、所望の心時相の所定期間内でデータ収集を行う撮像法である。また、呼吸ゲーティングは、呼吸センサ等で検出した呼吸動を示す呼吸信号に同期させて、吸気（inspiration）と呼気（expiration）のサイクルのうち、例えば、呼気中の所定の時相の所定期間内でデータ収集を行う撮像法である。

従来の磁気共鳴イメージング装置では、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法に基づく撮像を行う場合には、ＥＣＧゲーティングや呼吸ゲーティングを併用して、体動アーティファクトを抑制していた。そして、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法と、ＥＣＧゲーティングや呼吸ゲーティング等のゲーティング撮像を併用した場合、撮像時間が長くなる傾向があった。

米国特許第１０４８８４８４号明細書

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の１つは、磁気共鳴イメージング装置を用いた非造影撮像の撮像時間を短縮することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限らない。後述する各実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を発生する静磁場磁石と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、被検体にＲＦパルスを照射するＷＢコイルとを備えるスキャナと、処理回路と、を備え、前記処理回路は、インバージョンパルスと、前記インバージョンパルスから遅延時間後に実行されるデータ収集シーケンスとを少なくとも含むシーケンス要素が繰り返されるパルスシーケンスを設定し、前記パルスシーケンスを、仮想ゲーティング処理を用いて、前記スキャナに実行させる。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の全体構成例を示す構成図。 実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置のパルスシーケンス生成に関する構成を含むブロック図。 Ｔｉｍｅ－ＳＬＩＰ法の概念を示す第１の図。 Ｔｉｍｅ－ＳＬＩＰ法の概念を示す第２の図。 実ゲーティング（呼吸ゲーティングやＥＣＧゲーティング）を用いた従来のＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンス例を示すシーケンスダイヤグラム。 本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の処理例を示すフローチャート。 カーテシアンサンプリングの例を示す図。 ２次元ラディアルサンプリングの例を示す図。 ３次元ラディアルサンプリングの例を示す図。 仮想ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスの実行に関する処理例を示すフローチャート。 仮想ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスのシーケンスダイヤグラム。 待ち時間を決定するための概念を示す図。 縦時間の回復時間がフリップ角の大きさに依存して異なることを示す図。 本実施形態に係る仮想ゲーティングの撮像時間と、従来の呼吸ゲーティングの撮像時間とを比較する第１の図。 本実施形態に係る仮想ゲーティングの撮像時間と、従来の呼吸ゲーティングの撮像時間とを比較する第２の図。

以下、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１を、添付図面に基づいて説明する。

（構成及び基本動作の概要）
図１は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の全体構成を示すブロック図である。実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、磁石架台１００、制御キャビネット３００、コンソール４００、寝台５００等を備えて構成される。

磁石架台１００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、ＷＢ（Whole Body）コイル１２等を有しており、これらの構成品は円筒状の筐体に収納されている。寝台５００は、寝台本体５０と天板５１を有している。また、磁気共鳴イメージング装置１は、被検体に近接して配設されるアレイコイル２０を有している。また、被検体には、例えば、後述する呼吸ゲーティング処理やＥＣＧ（electrocardiogram）ゲーティング処理のための呼吸センサ７００や心電計７１０が装着されている。

制御キャビネット３００は、傾斜磁場電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、ＲＦ受信器３２、ＲＦ送信器３３、及びシーケンスコントローラ３４を備えている。

磁石架台１００の静磁場磁石１０は、概略円筒形状をなしており、被検体（例えば、患者）の撮像領域であるボア（即ち、静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。静磁場磁石１０は超電導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超電導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石１０は、励磁モードにおいて静磁場用電源（図示せず）から供給される電流を超電導コイルに印加することで静磁場を発生し、その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石１０は長時間、例えば１年以上に亘って、大きな静磁場を発生し続ける。なお、静磁場磁石１０を永久磁石として構成しても良い。

傾斜磁場コイル１１も概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル１１は、傾斜磁場電源（３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ）から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を被検体に印加する。

寝台５００の寝台本体５０は天板５１を上下方向に移動可能であり、撮像前に天板５１に載った被検体を所定の高さまで移動させる。その後、撮影時には天板５１を水平方向に移動させて被検体をボア内に移動させる。

ＷＢコイル１２は、傾斜磁場コイル１１の内側に被検体を取り囲むように概略円筒形状に固定されている。ＷＢコイル１２は、ＲＦ送信器３３から伝送されるＲＦパルスを被検体に向けて送信する一方、水素原子核の励起によって被検体から放出される磁気共鳴信号を受信する。

アレイコイル２０はＲＦコイルであり、被検体から放出される磁気共鳴信号を被検体に近い位置で受信する。アレイコイル２０は、例えば、複数の要素コイルから構成される。アレイコイル２０は、被検体の撮像部位に応じて、頭部用、胸部用、脊椎用、下肢用、或いは全身用など種々のタイプがあるが、図１では胸部用のアレイコイル２０を例示している。

ＲＦ送信器３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいて、ＷＢコイル１２にＲＦパルスを送信する。一方、ＲＦ受信器３２は、ＷＢコイル１２やアレイコイル２０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化して得られる生データをシーケンスコントローラ３４に送る。

シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００による制御のもと、傾斜磁場電源３１、ＲＦ送信器３３およびＲＦ受信器３２をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。そして、シーケンスコントローラ３４は、スキャンを行ってＲＦ受信器３２から生データを受信すると、その生データをコンソール４００に送る。

シーケンスコントローラ３４は、処理回路（図示を省略）を具備している。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成される。
コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、ディスプレイ４２、及び入力デバイス４３を有するコンピュータとして構成されている。

記憶回路４１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の他、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である。記憶回路４１は、各種の情報やデータを記憶する他、処理回路４０が具備するプロセッサが実行する各種のプログラムを記憶する。

入力デバイス４３は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル等であり、各種の情報やデータを操作者が入力するための種々のデバイスを含む。ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイスである。

処理回路４０は、例えば、ＣＰＵや、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、記憶回路４１に記憶した各種のプログラムを実行することによって、後述する各種の機能を実現する。処理回路４０は、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）やＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても後述する各種の機能を実現することができる。また、処理回路４０は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組み合わせて、各種の機能を実現することもできる。

これらの各構成品によって、コンソール４００は、磁気共鳴イメージング装置１全体を制御する。具体的には、検査技師等の操作者による、マウスやキーボード等（入力デバイス４３）の操作によって撮像条件その他の各種情報や指示を受け付ける。そして、処理回路４０は、入力された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ３４にスキャンを実行させる一方、シーケンスコントローラ３４から送信された生データに基づいて画像を再構成する。再構成された画像はディスプレイ４２に表示され、或いは記憶回路４１に保存される。

さらに、実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、後述するパルスシーケンスによるスキャンの実行によって得られるＭＲ信号を再構成して被検体の画像を生成する。特に、本実施形態では、撮像時間を従来よりも短縮することが可能なパルスシーケンスを用いたスキャンを実行する。
図２は、実施形態の磁気共鳴イメージング装置１のブロック図であり、特に、処理回路４０で実現する機能に焦点を当てた機能ブロック図である。

なお、図２では、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１の構成のうち、コンソール４０以外の構成品、即ち、制御キャビネット３００、磁石架台１００及び寝台５００の総称をスキャナ６００として記載している。また、図２では、磁気共鳴イメージング装置１に接続される呼吸センサ７００及び心電計７１０も併せて表示している。

図２に示すように、磁気共鳴イメージング装置１の処理回路４０は、ユーザインタフェース制御機能Ｆ０１，撮像シーケンス設定機能Ｆ０２，ゲーティング選択機能Ｆ０３，仮想ゲーティング周期算出機能Ｆ０４，及び、再構成機能Ｆ０５の各機能を実現する。

ユーザインタフェース制御機能Ｆ０１は、医師や撮像技師などのユーザが、ユーザインタフェース４０１を介して、撮像に関する各種のデータを入力したり選択したりするための制御を実行する。ユーザインタフェース４０１は、例えば、前述した入力デバイス４３とディスプレイ４２とを備えて構成される。

ユーザは、ユーザインタフェース４０１を介して、これから撮像しようとする撮像の撮像条件に関するデータを入力、或いは、選択する。ここでの撮像条件には、例えば、撮像法の種類、撮像対象の種類、ＦＯＶ（field of view）、解像度等が含まれる。また、これらの撮像条件を実現する、パルスシーケンスの各種パラメータの具体的な値を入力、或いは、選択してもよい。

撮像法の種類としては、例えば、２次元カーテシアンサンプリング、３次元カーテシアンサンプリング、２次元ラディアルサンプリング、３次元ラディアルサンプリング等の、ｋ空間のサンプリング法の種類が挙げられる。

また、撮像法の種類として、パルスシーケンスの種類が挙げられる。例えば、撮像法の種類として、ＦＬＡＳＨ（fast low angel shot）法、ＳＰＧＲ（spoiled gradient-recalled acquisition in the steady state）法、ｂａｌａｎｃｅｄ－ＳＳＦＰ（steady-state free precession）法、ＦＳＥ（fast spin echo）法、ＦＡＳＥ（fast advanced spin echo）法、ＥＰＩ（echo planar imaging）法、ＴＯＦ（time of flight）法、ＰＣ（phase contrast）法、ＦＢＩ（fresh blood imaging）法、Ｔｉｍｅ－ＳＬＩＰ（time-spatial labelling inversion pulse）法、ＤＷＩ（diffusion weighted imaging）法、ＡＳＬ（arterial spin labeling）法などの、パルスシーケンスの種類が挙げられる。

また、ユーザインタフェース４０１を介して設定する撮像対象の種類として、例えば、頭部、胸部、腹部、下肢等の被検体の体の領域（region of the body of the object）の種類や、脳、心臓、肺、肝臓、腎臓等の臓器（organ）の種類、血液、脳脊髄液、骨などの組織（tissue）の種類、等が挙げられる。

一方、記憶回路４１の撮像プロトコル記憶領域４１１には、撮像法の種類や、撮像対象の種類等の撮像条件に対応した、標準的な撮像プロトコル、或いは、推奨された撮像プロトコルが記憶されている。ここで、撮像プロトコルとは、例えば、撮像に用いられるパルスシーケンスの種類、パルスシーケンス内の各種パラメータの値、複数のパルスシーケンスが連続して実行される場合はそれらの組み合わせ等を含みうる。また、ここで、パルスシーケンス内の各種パラメータの値とは、例えば、励起パルスのフリップ角α、励起パルスの繰り返し周期ＴＲ等の送信ＲＦパルスに関するパラメータの値又はその時間的な変化、及び、Ｘ、Ｙ、Ｘ方向の各傾斜磁場の大きさ及び印加時間等の傾斜磁場に関するパラメータの値又はその時間的な変化、を含むものである。

ユーザインタフェース制御機能Ｆ０１は、記憶回路４１の撮像プロトコル記憶領域４１１から、ユーザによって入力又は選択された撮像条件に対応する標準的な撮像プロトコルを読み出す。

ユーザインタフェース制御機能Ｆ０１は、読み出した撮像プロトコルをユーザインタフェース４０１のディスプレイ４２に表示してもよい。ユーザは、表示された撮像プロトコルをそのまま承認して確定することができる。また、ユーザは、必要に応じて、表示された撮像プロトコルを変更し、変更後の撮像プロトコルを確定してもよい。

ユーザインタフェース制御機能Ｆ０１は、確定された撮像プロトコルを、撮像シーケンス設定機能Ｆ０２に送出する。撮像シーケンス設定機能Ｆ０２は、受け取った撮像プロトコルに対応するパルスシーケンスに関するデータを、撮像シーケンスとして、スキャナ６００のシーケンスコントローラ３４に設定する。
シーケンスコントローラ３４は、設定されたパルスシーケンスに関するデータに従って、パルスシーケンスを実行し、磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を収集する。

収集されたＭＲ信号は、処理回路４０の再構成機能Ｆ０５に送られる。再構成機能Ｆ０５は、ＭＲ信号にフーリエ変換処理等の再構成処理を施し、磁気共鳴画像を生成する。生成された磁気共鳴画像は、例えば、ディスプレイ４２に表示される。

ゲーティング選択機能Ｆ０３、及び、仮想ゲーティング周期算出機能Ｆ０４は、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１に特徴的な仮想ゲーティング処理に関連する機能である。以下、仮想ゲーティング処理について詳細に説明する。

（仮想ゲーティング処理）
本実施形態に係る仮想ゲーティング処理（以下、単に仮想ゲーティングと呼ぶ）が対象とするパルスシーケンスは、主に、インバージョンパルスと、このインバージョンパルスから所定の遅延時間後に実行されるデータ収集シーケンスとを少なくとも含むシーケンス要素が繰り返されるパルスシーケンスである。

この種のパルスシーケンスの典型例として、Ｔｉｍｅ－ＳＬＩＰ法と呼ばれるパルスシーケンスがある。本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、上記のパルスシーケンスの一例として、Ｔｉｍｅ－ＳＬＩＰ法に従うパルスシーケンスを、仮想ゲーティングを用いて実行する。

仮想ゲーティングを説明する前に、Ｔｉｍｅ－ＳＬＩＰ法について、図３及び図４を用いて簡単に説明しておく。また、従来行っていた、実ゲーティング（呼吸ゲーティングやＥＣＧゲーティング）を用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法の実行についても、図５を用いて簡単に説明しておく。

図３は、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法のうち、「Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ」と呼ばれる撮像法を説明する図である。後述するように、Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ型のＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法では、領域非選択パルスと領域選択パルスの２つのインバージョンパルスを用いており、領域選択パルスの印加領域（即ち、選択領域）から流れ出る（flow out）流体を主な撮像対象としている。一方、図４は、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法のうち、「Ｆｌｏｗ－Ｉｎ」と呼ばれる撮像法を説明する図である。Ｆｌｏｗ－Ｉｎ型のＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法では、領域選択パルスの１つのインバージョンパルスだけを用いており、領域選択パルスの印加領域（即ち、撮像領域を含む選択領域）にその外部から流入する（flow in）流体を主な撮像対象とする。

図３（ａ）は、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法（Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ）のシーケンスダイヤグラムを示している。Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法（Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ）では、２つのインバージョンパルスが印加され、この２つのインバージョンパルスから所定の遅延時間後にデータ収集シーケンスが印加される。

２つのインバージョンパルスのうち、例えば、先に領域非選択パルスＡ（non-selective inversion pulse A）が印加され、その直後に、領域選択パルスＢ（selective inversion pulse B）が印加される。領域非選択パルスＡと領域選択パルスＢの２つのパルスを併せて、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスと呼ぶものとする。なお、領域非選択パルスＡと領域選択パルスＢの印加順序は逆でもよい。

Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスからデータ収集シーケンスの前縁までの遅延時間は、ＢＢＴＩ（”black blood inversion time” or “black blood traveling time”）と呼ばれている。

データ収集シーケンスでは、複数の励起パルスによってＭＲ信号が収集される。データ収集シーケンスでは、後述するように様々な種類のシーケンスが用いることができる。１つのデータ収集シーケンスによって、画像形成に必要なｋ空間全体のＭＲ信号を収集できない場合は、ｋ空間全体を複数の領域（即ち、複数のセグメント）に分割し、図３（ａ）に示したシーケンスダイヤグラムを、セグメントの数だけ繰り返すことにより、ｋ空間全体を充填するのに必要なＭＲ信号を収集する。

なお、繰り返しの単位である、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスの先端から、次のＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスの先端までの期間を、シーケンス要素と呼ぶものとする。この場合、セグメントの数だけ経時的に繰り返される複数のシーケンス要素の全体で、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法のパルスシーケンスが構成されることになる。

図３（ｃ）は、領域非選択パルスＡの印加領域、領域選択パルスＢの印加領域、及び、撮像領域を、それぞれ模式的に示す図である。また、図３（ｂ）は、領域非選択パルスＡ及び領域選択パルスＢの印加によって変化する縦磁化の振る舞いを、図３（ａ）のシーケンスダイヤグラムの時間軸に対応して示したものである。

領域非選択パルスＡは、図３（ｃ）に太い実線の四角枠で示す撮像領域Ｒ_ＩＭと、撮像領域Ｒ_ＩＭの外側の領域を含む全領域（図３（ｃ）に細い破線で示す四角枠の領域）に印加される。領域非選択パルスＡの印加により、図３（ｂ）に示すように、撮像領域内の背景及び撮像領域内の血管の血液の縦磁化、並びに、撮像領域の外側にある動脈αと静脈βの血液の縦磁化は、正から負に反転する。これらの縦磁化は、図３（ｂ）に破線で示すように、時間と共に回復していき、負の値からゼロ点（null point）をクロスし、その後正の値となる。

一方、領域選択パルスＢは、撮像領域外の所望の選択領域に印加される。具体的には、領域選択パルスＢは、撮像領域の上流側で、撮像領域の外から撮像領域内に流入する特定の血管を含む選択領域に印加される。図３（ｃ）に示す例では、撮像領域の上流にある動脈αを含む領域に、領域選択パルスＢが印加される。この印加により、動脈α内の血液だけが、図３（ｂ）に太い実線で示すように、負から正に戻され、その後、正の大きな値を保ちつつ、撮像領域に流入していく。

撮像領域内の背景の縦磁化がゼロ点をクロスする時刻（Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスからＢＢＴＩだけ経過した時刻）の近傍でデータ収集することにより、撮像領域の背景に対して、撮像領域の外から流入する動脈αの血液を高いコントラストで描出することができる。一方、撮像領域には静脈βの血液も流れているが、静脈βには領域選択パルスＢが印加されていないため、撮像領域に流れている静脈βの血液の縦磁化は、小さな値に維持されている。このため、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法（Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ）では、撮像領域内にある複数の血管のうち、特定の血管の血液のみを描出することが可能となる。

図４は、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法のうち、「Ｆｌｏｗ－Ｉｎ」と呼ばれる撮像法を説明する図である。Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法（Ｆｌｏｗ－Ｉｎ）では、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスとして、１つのインバージョンパルス、即ち、１つの領域選択パルスＢが印加される。この領域選択パルスＢは、図４（ｃ）に太い実線の四角枠で示す撮像領域Ｒ_ＩＭと、撮像領域Ｒ_ＩＭの外側の一部を含む選択領域（図４（ｃ）に細い破線で示す四角枠の領域）に印加される。領域選択パルスＢの印加により、図４（ｂ）に示すように、撮像領域内の背景及び撮像領域内の血管の血液の縦磁化、並びに、撮像領域の外側の選択領域内にある静脈γの血液の縦磁化は、正から負に反転する。これらの縦磁化は、時間と共に回復していき、負の値からゼロ点（null point）をクロスし、その後正の値となる。

一方、選択領域及び撮像領域に外側にある動脈αには領域選択パルスＢが印加されない。このため、動脈α内の血液は、大きな縦磁化の値を維持しながら撮像領域に流入する。したがって、撮像領域内の背景の縦磁化がゼロ点をクロスする時刻（Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスからＢＢＴＩだけ経過した時刻）の近傍でデータ収集することにより、撮像領域の背景や選択領域の静脈γから撮像領域に流入する血液に対して、選択領域の外から流入する動脈αの血液を高いコントラストで描出することができる。

図５は、従来から行われている、実ゲーティング（呼吸ゲーティングやＥＣＧゲーティング）を用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法について説明する図である。呼吸ゲーティングでは、呼吸センサ７００で検出された呼吸ゲーティング信号に同期させて、図３（ａ）や図４（ａ）に示したシーケンス要素が繰り返し実行される。ＥＣＧゲーティングでは、ＥＣＧゲーティング信号、例えば、心電計７１０で検出されたＲ波信号に同期させて、図３（ａ）や図４（ａ）に示したシーケンス要素が繰り返し実行される。図５では、呼吸ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法を説明しているが、説明の本質的な部分は、ＥＣＧゲーティングでも異なるところはない。

図５（ａ）は、呼気と吸気が繰り返される呼吸サイクルを示し、図５（ｂ）は、呼吸センサ７００で検出した呼吸ゲーティング信号の一例を示している。呼吸サイクルの周期は、例えば、正常な成人で、１分当たり１２回～１８回（即ち、３秒～５秒）と言われている。また、呼吸サイクルは、被検体の周囲の環境や被検体の心理状況に応じて時々刻々と変化するため、呼吸サイクルの周期は、常に一定の値を示すとは限らない。

図５（ｃ）は、第１のＢＢＴＩの値（＝ＢＢＴＩ（１））の設定の下で、呼吸ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法のパルスシーケンスのシーケンスダイヤグラムを示す図である。また、図５（ｄ）は、第２のＢＢＴＩの値（＝ＢＢＴＩ（２））の設定の下で、呼吸ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法のパルスシーケンスのシーケンスダイヤグラムを示す図である。通常、呼吸サイクルのうち、呼気の中央あたりでデータ収集が行われる。したがって、ＢＢＴＩが呼吸サイクルよりも長い場合は、図５（ｄ）に示すように、呼吸サイクルの２サイクル毎にデータ収集することが起こり得る。

呼吸ゲーティングでは、呼吸ゲーティング信号に同期してＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスがスタートする。そして、複数のセグメントにｋ空間を分割してデータを収集する場合には、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスから次のＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスまでの期間で規定されるシーケンス要素を、呼吸ゲーティング信号に同期して繰り返す。このようなデータ収集方法により、全てのシーケンス要素のデータ収集シーケンスにおいて、ｋ空間データを呼吸サイクルの同一時相で収集することが可能となる。

一方、図５（ｃ）及び図５（ｄ）から判るように、呼吸ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法では、データ収集シーケンスの後縁から次のＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスまでに間に無駄時間Ｄ（dead time D)が生じる。無駄時間Ｄは、待ち時間と言い換えてもいいかもしれない。
無駄時間Ｄは、ＢＢＴＩの大きさによって変化し、ＢＢＴＩが短くなるほど。無駄時間Ｄは長くなる。その結果、全体の撮像時間が長くなる。
本実施形態は、この無駄時間Ｄを低減し、全体の撮像時間を短縮することを主な狙いとするものである。

上述した、呼吸ゲーティングやＥＣＧゲーティング等の実ゲーティングは、呼吸動や拍動等の体動に起因するアーティファクトを抑制することを主な目的とするものである。前述した図５（ｃ）、図５（ｄ）に示したように、複数のセグメントに分割してｋ空間のデータを収集する場合、ＭＲ信号（即ち、ｋ空間データ）の大きさが、体動に起因してセグメント間で変動し、この変動によって体動アーティファクトが発生する。

呼吸ゲーティングでは、セグメント間において、同一の呼吸時相でデータを収集することにより、また、ＥＣＧゲーティングでは、セグメント間において、同一の心時相でデータ収集することにより、セグメント間におけるｋ空間データの体動に起因する変動を抑制している。

ところで、体動アーティファクトは、ｋ空間のサンプリング方法に依存することが知られている。具体的には、後述するように、カーテシアンサンプリングを用いてデータ収集を行うと体動アーティファクトが発生しやすく、ラディアルサンプリングを用いてデータ収集を行うと体動アーティファクトが発生しやすいことが知られている。

また、体動アーティファクトは、撮像対象部位に応じて発生し易さが異なる。撮像対象部位が胸部や腹部の場合、呼吸や心拍による体動が大きいため体動アーティファクトが発生し易い。これに対して、撮像対象部位が頭部等の胸部や腹部から離れた部位である場合、呼吸や心拍による体動の影響をあまり受けないため、体動アーティファクトが発生しにくい。

本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、上記のような観点から、ｋ空間データのサンプリング法や、撮像対象部位に応じて、呼吸ゲーティングやＥＣＧゲーティング等の実ゲーティングを用いたパルスシーケンスの実行と、呼吸ゲーティングやＥＣＧゲーティングを用いることなく、実ゲーティングに替わる仮想ゲーティングを用いたパルスシーケンスの実行とを選択するように構成されている。

図６は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の処理例を示すフローチャートである。図６のステップＳＴ１００では、ユーザインタフェース制御機能Ｆ０１及び撮像シーケンス設定機能Ｆ０２によって、撮像条件又は撮像シーケンスが設定される。なお、以下の説明は、主にＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法に関するものである。したがって、ステップＳＴ１００で設定される撮像条件又は撮像シーケンスは、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法に関する撮像条件又は撮像シーケンスである。

ステップＳＴ１０１では、ステップＳＴ１００で設定された撮像条件に基づいて、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法のパルスシーケンスで実行されるデータ収集シーケンスのサンプリングの種類を判定する。具体的には、データ収集シーケンスがラディアルサンプリングによって行われる場合は、ステップＳＴ１０２に進み、仮想ゲーティングを用いたパルスシーケンスを実行する。
一方、データ収集シーケンスがラディアルサンプリングではなく、カーテシアンサンプリングによって行われる場合は、ステップＳＴ１０３に進む。
図７から図９は、カーテシアンサンプリングとラディアルサンプリングのいくつかを例示する図である。

カーテシアンサンプリングの例として、図７（ａ）は２次元（２Ｄ）カーテシアンサンプリングを、また、図７（ｂ）は、３次元（３Ｄ）カーテシアンサンプリングを例示する図である。２Ｄカーテシアンサンプリングでは、リードアウト方向と位相エンコード方向が、例えば、ｋｘ方向とｋｙ方向のように、互いに直交する方向に設定される。また、３Ｄカーテシアンサンプリングでは、リードアウト方向（ｋｘ方向）と位相エンコード方向（ｋｙ方向）の双方に直交する方向（ｋｚ方向）にスライスエンコード方向が設定される。

図８は、２次元のラディアルサンプリングの２つの例を示す図である。図８（ａ）に示す２Ｄラディアルサンプリング（１）は、所謂、狭義のラディアルサンプリングの例である。図８（ｂ）は、この狭義のラディアルサンプリングのシーケンスダイヤグラムである。狭義のラディアルサンプリングでは、励起パルス毎に、ｋ空間の一方の端（図８（ａ）において黒丸で示す位置）からｋ空間の中心を通り、ｋ空間の他方の端（図８（ａ）において矢印の先端で示す位置）まで延びるラインに沿って、ＭＲ信号をサンプリングする。そして、Ｘ方向の傾斜磁場ＧｘとＹ方向の傾斜磁場Ｇｙを変えることによってラインの回転角を０度から１８０度まで順次変化させ、ｋ空間全体のデータを収集していく。

一方、図８（ｃ）に示す２Ｄラディアルサンプリング（２）は、２次元のＵＴＥ（ultra-short TE)法に対応するラディアルサンプリングの例である。図８（ｄ）は、この２ＤＵＴＥ法のラディアルサンプリングに対応するシーケンスダイヤグラムである。ＵＴＥ法は、横緩和時間が非常に短い組織や撮像部位を撮像するために、極めて短いエコー時間ＴＥを実現する撮像法である。

２ＤＵＴＥ法のラディアルサンプリングでは、励起パルス毎に、ｋ空間の中心から、ｋ空間の端（図８（ｃ）において矢印の先端で示す位置）まで延びるラインに沿って、ＭＲ信号をサンプリングする。そして、Ｘ方向の傾斜磁場ＧｘとＹ方向の傾斜磁場Ｇｙを変えることによってラインの回転角を０度から３６０度まで順次変化させ、ｋ空間全体のデータを収集していく。

図９は、３次元のラディアルサンプリングの２つの例を示す図である。図９（ａ）に示す３Ｄラディアルサンプリング（１）は、所謂、クッシュボール（Ｋｏｏｓｈ ｂａｌｌ）型のラディアルサンプリングである。クッシュボール型のラディアルサンプリングは、３次元ＵＴＥ法で用いられるサンプリング法である。このクッシュボール型のラディアルサンプリングでは、ｋ空間の中心から、ｋ空間の外側の仮想的な球表面全体にほぼ一様に分布する各点に向かう多数のラインに沿って、ＭＲ信号をサンプリングすることによって、３次元のｋ空間全体のｋ空間データを取得している。

クッシュボール型のラディアルサンプリングを用いた３次元ＵＴＥ法のシーケンスダイヤグラムは、図８（ｄ）に示す２次元ＵＴＥのシーケンスダイヤグラムに、Ｇｘ，Ｇｙと同様に変化するＺ方向の傾斜磁場Ｇｚを付加したものになる。

一方、図９（ｂ）に示す３Ｄラディアルサンプリング（２）は、ＳｏＳ（Stack of Stars）型のラディアルサンプリングである。ＳｏＳ型のラディアルサンプリングは、２次元のラディアルサンプリングの平面（例えば、ｋｘ－ｋｙ平面）を、この平面に直交する方向（例えば、ｋｚ方向）で複数取得することにより、３次元のｋ空間データを取得している。

図６のステップＳＴ１０１では、設定された撮像条件、或いは、設定されたデータ収集シーケンスの種類が、上述した各種のラディアルサンプリングに対応する場合には、ステップＳＴ１０２へ進む。ステップＳＴ１０２の具体的な処理は後述する。

一方、設定された撮像条件、或いは、設定されたデータ収集シーケンスの種類が、上述した各種のラディアルサンプリングではなく、カーテシアンサンプリングによって行われる場合は、ステップＳＴ１０３に進む。

ステップＳＴ１０３では、設定された撮像条件に基づいて、撮像対象部位が体動の小さい部位、例えば、頭部や下肢であるのか、或いは、体動の大きい部位、例えば、胸部や腹部であるのかを判定する。

撮像対象部位が頭部や下肢である場合には、呼吸や心拍による体動が小さいため、データ収集シーケンスがカーテシアンサンプリングを用いて行われる場合でも、体動アーティファクトが発生しにくい。したがって、この場合には、ステップＳＴ１０２に進み、仮想ゲーティングを用いたパルスシーケンス、具体的には、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法に基づくパルスシーケンスを実行する。つまり、撮像対象部位が頭部や下肢である場合には、カーテシアンサンプリングを含めて、図７から図９に示したすべてのサンプリング法に対して仮想ゲーティングを適用することが可能である。

一方、データ収集シーケンスがカーテシアンサンプリングを用いて行われ、かつ、撮像対象部位が腹部や胸部等のように呼吸や心拍による体動が大きい部位の場合には、体動アーティファクトを抑制するため、呼吸ゲーティングやＥＣＧゲーティング等の実ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法に基づくパルスシーケンス、例えば、図５に示したパルスシーケンスを実行する。
なお、図６のステップＳＴ１０１、ステップＳＴ１０３の処理は、図２のゲーティング選択機能Ｆ０３によって行われる。

次に、仮想ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスの実行に関する具体的な処理を、図１０のフローチャート及び図１１のシーケンスダイヤグラムを用いて説明する。

図１１（ａ）は、仮想ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスの全体のシーケンスダイヤグラムであり、図１１（ｃ）は、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスのうちの１つのシーケンス要素を抽出して拡大したシーケンスダイヤグラムである。

前述したように、シーケンス要素は、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスの先端から、次のＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスの先端までの期間のＲＦパルスや傾斜磁場の振る舞いによって規定される。シーケンス要素は、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスと、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスから遅延時間ＢＢＴＩ後に実行されるデータ収集シーケンスを少なくとも含む。

Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスには、領域非選択パルスＡと領域選択パルスＢの両方が含まれる場合（Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ法）と、領域選択パルスＢのみが含まれる場合（ＦＬｏｗ－Ｉｎ法）とがあるが、図１１は、Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ法のＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスを示している。

仮想ゲーティングを用いたパルスシーケンスの実行においては、仮想ゲーティングの繰り返し周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}を算出することが重要である。仮想ゲーティングの繰り返し周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}は、インバージョンパルス（即ち、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルス）の繰り返し周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}であり、また、シーケンス要素の繰り返し周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}でもある。

仮想ゲーティングの繰り返し周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}は、図１１から判るように、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスの持続時間Ｄ_ＩＲ、ＢＢＴＩ，データ収集シーケンスの期間Ｔ_ack、及び、待ち時間ＷＴの和である。なお、待ち時間ＷＴは、データ収集シーケンスの励起パルス列によって倒された縦磁化が十分に回復するまでの時間、或いは、データ収集シーケンスの励起パルス列によって発生した横磁化が十分に消失するまでの時間と考えることができる。

図１０のステップＳＴ２００からステップＳＴ２０５は、仮想ゲーティングの繰り返し周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}を算出するための処理である。ステップＳＴ２００からステップＳＴ２０５までの処理は、図２に示す仮想ゲーティング周期算出機能Ｆ０４が行う。

ステップＳＴ２００では、ユーザインタフェース４０１を介してユーザが設定したＢＢＴＩを取得する。ＢＢＴＩの値は、例えば、Ｆｌｏｗ－Ｏｕｔ法の場合、撮像領域と、撮像領域の上流側に設定される選択領域（領域選択パルスＢの印加領域）との間の距離、選択領域から撮像領域に流入する血流の速度、撮像領域の背景の縦磁化の待ち時間等を考慮して、ユーザが設定する。

ステップＳＴ２０１ではシーケンスパラメータを取得する。具体的には、ステップＳＴ２０１では、ユーザインタフェース制御機能Ｆ０１及び撮像シーケンス設定機能Ｆ０２によって設定された、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンス内の各種パラメータの値を取得する。

より具体的には、（ａ）インバージョンパルス、即ち、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスの持続時間Ｄ_ＩＲ、（ｂ）ｋ空間データの全ライン数Ｎ_Ｌ、（ｃ）ｋ空間を複数セグメントで分割してｋ空間データを取得する場合のセグメント数Ｎ_Ｓ、（ｄ）データ収集シーケンス内で用いられる励起パルスの繰り返し周期ＴＲ、（ｅ）励起パルスのフリップ角α、等の各種パラメータの値を、シーケンスパラメータとして取得する。

ステップＳＴ２０２では、撮像対象の組織パラメータを取得する。組織パラメータとは、撮像対象の横緩和時間Ｔ２や、縦緩和時間Ｔ１のことである。これらの組織パラメータの値は、例えば、撮像対象部位や、撮像条件等からある程度推定することが可能である。例えば、撮像対象部位が肺野の場合は、横緩和時間Ｔ２は非常に短い値を示す（例えば、１ｍｓ以下）と推定できる。また、撮像対象部位は頭部であり、撮像対象組織がＣＳＦの場合には、横緩和時間Ｔ２は非常に長い値を示す（例えば、１０００ｍｓ程度）と推定できる。

なお、ステップＳＴ２０１で取得する励起パルスのフリップ角や、ステップＳＴ２０２で取得する（或いは推定する）横緩和時間Ｔ２や縦緩和時間Ｔ１は、待ち時間ＷＴの決定に用いる。

次に、ステップＳＴ２０３で、データ収集シーケンスの期間Ｔ_ackを算出する。データ収集シーケンスの期間Ｔ_ackは、図１１（ｃ）のシーケンスダイヤグラムから判るように、セグメント当たりの励起パルスの数Ｎ（即ち、セグメント当たりのｋ空間データの取得ライン数Ｎ）と、励起パルスの繰り返し周期ＴＲとの積である。また、セグメント当たりのｋ空間データの取得ライン数Ｎは、ｋ空間データの全ライン数Ｎ_Ｌをセグメント数Ｎ_Ｓで除した値である。したがって、データ収集シーケンスの期間Ｔ_ackは、ステップＳＴ２０１で取得したｋ空間データの全ライン数Ｎ_Ｌとセグメント数Ｎ_Ｓを用いて、
Ｔ_ack＝Ｎ*ＴＲ＝（Ｎ_Ｌ／Ｎ_Ｓ）*ＴＲ （式１）
により算出することができる。

次に、ステップＳＴ２０４で、待ち時間ＷＴを決定する。待ち時間ＷＴは、データ収集シーケンスの後縁からの次のＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスの先端までの時間である。前述したように、待ち時間ＷＴは、データ収集シーケンスの励起パルス列によって倒された縦磁化が十分に回復するまでの時間、或いは、データ収集シーケンスの励起パルス列によって発生した横磁化が十分に消失するまでの時間と考えることができる。待ち時間ＷＴが短くなるように決定することができれば、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスの全体の長さを短縮でき、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法に基づく撮像時間を短縮することができる。

図１２は、待ち時間ＷＴを決定するための概念を示す図である。ステップＳ１では、撮像対象組織の横緩和時間Ｔ２が非常に短いか否かを判定する。横緩和時間Ｔ２が非常に短い場合、例えば、Ｔ２＜１ｍｓ、の場合には、待ち時間ＷＴを、既定の最小値ＷＴmin、例えば、５ｍｓに決定する。

ステップＳ２では、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法により、背景が十分抑圧された状態で、撮像領域外から流入する血液を描出するような撮像法であるか否かを判定する。この撮像法の場合、血液対背景のコントラストが十分高いと考えられる。この場合にも、待ち時間ＷＴを、既定の最小値ＷＴmin、例えば、５ｍｓに決定する。

ステップＳ３では、撮像対象組織の横緩和時間Ｔ２は標準的であるが、フリップ角が非常に小さい撮像法であるか否かを判定する。図１３に示すように、フリップ角が小さい場合、例えば、フリップ角が５°の場合、フリップ角が２０°の場合に比べて縦時間の回復時間は短くなる。この場合にも、待ち時間ＷＴを短く決定することができる。例えば、横緩和時間が、Ｔ２＝４０～８０ｍｓ、のように標準的な場合であっても、フリップ角αが例えば５°よりも小さい場合には、待ち時間ＷＴを１０ｍｓ以下の比較的小さな値、例えば、ＷＴ＝５～１０ｍｓ、に決定する。

一方、ステップＳ４に示すように、撮像対象組織の横緩和時間Ｔ２が比較的長い場合、例えば、撮像対象組織が関節液や脳脊髄液の場合には、横緩和時間Ｔ２は、Ｔ２＝２００～１０００ｍｓのような比較的長い値を示す。このような場合には、待ち時間ＷＴも比較的長い値に決定せざるを得ず、例えば、待ち時間ＷＴをＴ２の２倍程度、したがって、この場合、待ち時間ＷＴ＝４００～２０００ｍｓ、程度の値に決定することになる。

図１０に戻り、ステップＳＴ２０４で、上記のように待ち時間ＷＴが決定されると、次のステップＳＴ２０５で、仮想ゲーティング周期（即ち、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスの繰り返し周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}）を算出する。具体的には、以下の式を用いて、仮想ゲーティング周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}を算出する。
Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}＝Ｄ_ＩＲ＋ＢＢＴＩ＋Ｔ_ａｃｋ＋ＷＴ （式２）
最後に、ステップＳＴ２０６で、仮想ゲーティングを用いて、図１１に示すようなＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスを実行する。

Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスの実行に際しては、算出した仮想ゲーティング周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}から、図１１（ｂ）に示すような仮想ゲーティング信号を実際に生成し、この仮想ゲーティング信号に同期させてＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスを実行させてもよい。

一方、仮想ゲーティング信号を実際に生成することなく、図１１（ｃ）に示すＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰシーケンスのシーケンス要素を、算出された仮想ゲーティング周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}で繰り返し実行してもよい。

図１４及び図１５は、本実施形態に係る仮想ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法の撮像時間と、従来の呼吸ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法の撮像時間とを比較する図である。

図１４（ａ）は呼吸サイクルを示し、図１４（ｂ）は、従来の呼吸ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスを示す図である。図１４（ｂ）に示すＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスでは、セグメント１からセグメント３までの３つのセグメントを抽出して示している。

一方、図１４（ｃ）は、本実施形態に係る仮想ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスを示す図であり、図１４（ｂ）と同様に、セグメント１からセグメント３までの３つのセグメントを抽出して示している。

従来の呼吸ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスでは、呼吸動による体動アーティファクトを抑制するために、呼吸サイクルの同一時相でデータ収集シーケンスを実行させているため、データ収集シーケンスの後縁から次のＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスまでの間に無駄時間Ｄが発生する。無駄時間Ｄの長さは、呼吸サイクルの長さやＢＢＴＩにも依存するが、無視できない程度に長くなり得る。このため、無駄時間Ｄの存在が、従来の呼吸ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法の撮像時間を長くする大きな要因となっている。

一方、本実施形態に係る仮想ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスは、無駄時間Ｄに替えて、待ち時間ＷＴを用いている。待ち時間ＷＴは、呼吸や心拍に依存することなく決定される値であり、撮像対象組織のＴ２値や、データ収集シーケンスの励起パルスのフリップ角等を考慮した値に決定される。待ち時間ＷＴは、脳脊髄液など横緩和時間Ｔ２が非常に長い組織を撮像する場合を除き、非常に短い値、例えば、５～１０ｍｓ程度に決定される。

このため、本実施形態に係る仮想ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスによる撮像時間は、呼吸ゲーティングを用いた従来の撮像時間に比べると、大幅に短縮される。

図１５に、撮像時間の短縮程度を示す計算例を示す。計算の前提条件として、以下のパラメータ値を仮定している。
・Time-SLIPパルスの持続時間Ｄ_ＩＲ持続 １００ｍｓ
・ｋ空間の全ライン数Ｎ_Ｌ １６，０００ライン
・セグメント数Ｎ_Ｓ ６４
・セグメント当たりのライン数（Ｎ_Ｌ／Ｎ_S） ２５０ライン
・励起パルスの繰り返し周期ＴＲ ４ｍｓ
この場合、セグメント当たりのデータ収集時間Ｔａｃｋは、１０００ｍｓ（４ｍｓ*２５０ライン）となる。

ここで、さらに、ＢＢＴＩが１０００ｍｓに設定されると仮定すると、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスの前縁からデータ収集期間の後縁までの合計時間Ｔａ（＝Ｄ_ＩＲ＋ＢＢＴＩ＋Ｔａｃｋ）は、２１００ｍｓとなる。

一方、呼吸ゲーティングの繰り返し周期Ｔｒｅｓｐ、即ち、呼吸サイクルの周期を５秒（５０００ｍｓ）であると仮定すると、従来の呼吸ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンス内の無駄時間Ｄ（dead time)は、Ｔｒｅｓｐ－Ｔａ＝５０００－２１００＝２９００ｍｓ、となる。

また、従来の呼吸ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスの全撮像時間Ｔｔｏｔａｌは、Ｔｔｏｔａｌ＝Ｔｒｅｓｐ＊セグメント数により、Ｔｔｏｔａｌ＝５秒＊６４＝３２０秒（５分２０秒）となる。

これに対して、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法により、背景が十分抑圧された状態で、撮像領域外から流入する血液を描出するケースを想定すると、待ち時間ＷＴを規定の最小値ＷＴｍｉｎ（＝５ｍｓ）に決定することができる。

したがって、本実施形態の仮想ゲーティングを用いたＴｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスシーケンスにおける仮想ゲーティングの繰り返し周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}（即ち、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰパルスの繰り返し周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}）は、Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}＝Ｔａ＋ＷＴ＝２１００＋５＝２１０５ｍｓとなる。

この結果、本実施形態の仮想ゲーティングを用いると、全撮像時間Ｔｔｏｔａｌは、Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}＊セグメント数であるから、Ｔｔｏｔａｌ＝２１０５ｍｓ＊６４＝１３５秒（２分１５秒）となる。

上述したように、上記の数値例を用いた場合、従来の呼吸ゲーティングでは、全撮像時間が３２０秒（５分２０秒）となるのに対して、本実施形態の仮想ゲーティングでは、全撮像時間が１３５秒（２分１５秒）となり、撮像時間の大幅な短縮が可能となる。

なお、従来の呼吸ゲーティングでは、呼吸サイクルの変動に起因して、収集したＭＲ信号の大きさが変動する恐れがあった。これに対して、本実施形態の仮想ゲーティングでは、仮想ゲーティングの周期は常に一定である。このため、収集周期の変動に起因するＭＲ信号の大きさの変動は発生せず、振幅変動によるアーティファクトの発生を抑制することができる。

以上説明してきたように、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、磁気共鳴イメージング装置を用いた非造影撮像の撮像時間を短縮することができる。

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同様に、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
４０ 処理回路
４１ 記憶回路
４２ ディスプレイ
４３ 入力デバイス
４００ コンソール
６００ スキャナ
Ｆ０１ ユーザインタフェース制御機能
Ｆ０２ 撮像シーケンス設定機能
Ｆ０３ ゲーティング選択機能
Ｆ０４ 仮想ゲーティング周期算出機能
Ｆ０４ 再構成機能

Claims (17)

1. 静磁場を発生する静磁場磁石と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、被検体にＲＦパルスを照射するＷＢ（Whole Body）コイルとを備えるスキャナと、
   処理回路と、を備え、
   前記処理回路は、
   インバージョンパルスと、前記インバージョンパルスから遅延時間後に実行されるデータ収集シーケンスとを少なくとも含むシーケンス要素が繰り返されるパルスシーケンスを設定し、
   前記パルスシーケンスを、仮想ゲーティング処理を用いて、前記スキャナに実行させる、
   磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記処理回路は、
   前記仮想ゲーティング処理と、呼吸ゲーティング処理及びＥＣＧゲーティング処理の少なくとも一方を含む実ゲーティング処理の、どちらを用いて前記パルスシーケンスを実行するかを、前記データ収集シーケンスの種類に基づいて選択する、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記処理回路は、
   前記データ収集シーケンスがラディアルサンプリングを用いたシーケンスの場合には、前記仮想ゲーティング処理を選択し、前記データ収集シーケンスがカーテシアンサンプリングを用いたシーケンスの場合には、前記実ゲーティング処理を選択する、
   請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記ラディアルサンプリングを用いたシーケンスは、ＵＴＥシーケンス（Ultra-short TE sequence）及びＳｏＳシーケンス（Stack of Stars sequence）のいずれか一方を少なくとも含む、
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記処理回路は、
   前記仮想ゲーティング処理と、呼吸ゲーティング処理及びＥＣＧゲーティング処理の少なくとも一方を含む実ゲーティング処理の、どちらを用いて前記パルスシーケンスを実行するかを、被検体の撮像対象部位に基づいて選択する、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記処理回路は、
   前記撮像対象部位が頭部又は下肢の場合は前記仮想ゲーティング処理を選択し、前記撮像対象部位が腹部又は胸部の場合は前記実ゲーティング処理を選択する、
   請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記仮想ゲーティング処理における前記シーケンス要素の繰り返し周期は、前記インバージョンパルスの繰り返し周期であり、
   前記処理回路は、
   前記インバージョンパルスの繰り返し周期を、前記インバージョンパルスからの前記データ収集シーケンスの前縁までの遅延時間、前記データ収集シーケンスの期間、及び、前記データ収集シーケンスの後縁からの次のインバージョンパルスまでの待ち時間、を少なくとも用いて算出する、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記処理回路は、
   前記仮想ゲーティング処理における前記インバージョンパルスの繰り返し周期Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}を、前記インバージョンパルスの持続期間Ｄ_ＩＲ、前記インバージョンパルスからの前記データ収集シーケンスの前縁までの遅延時間ＢＢＴＩ、前記データ収集シーケンスの期間Ｔ_ａｃｋ、及び、前記データ収集シーケンスの後縁からの次のインバージョンパルスまでの待ち時間ＷＴから、
   Ｔ_{ＩＲ－ＩＲ}＝Ｄ_ＩＲ＋ＢＢＴＩ＋Ｔ_ａｃｋ＋ＷＴ、
   により算出する、
   請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記処理回路は、複数セグメントに亘って収集したデータから画像を生成する場合は、
   前記データ収集シーケンスの期間Ｔ_ａｃｋを、前記画像を生成するためにｋ空間を充填する全ライン数Ｎ_Ｌ、前記複数セグメントの数Ｎ_Ｓ、及び、前記データ収集シーケンス内の励起パルスの繰り返し時間ＴＲから、
   Ｔ_ａｃｋ＝ＴＲ*（Ｎ_Ｌ／Ｎ_Ｓ）、
   により算出する、
   請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記処理回路は、複数セグメントに亘って収集したデータから画像を生成する場合は、前記複数セグメントに亘るデータ収集の全期間において、前記繰り返し周期が一定となるように、前記インバージョンパルスの繰り返し周期を算出する、
    請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記処理回路は、
    撮像対象のＴ２値に基づいて、前記待ち時間を算出する、
    請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 前記処理回路は、
    撮像対象のＴ２値の２倍乃至５倍となるように、前記待ち時間を算出する、
    請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. 前記処理回路は、
    前記データ収集シーケンスにおける励起パルスのフリップ角に基づいて、前記待ち時間を算出する、請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
14. 前記処理回路は、
    前記インバージョンパルスの印加によって撮像領域の背景が抑圧されたタイミングで前記データ収集シーケンスを印加する場合は、前記待ち時間を所定の最小時間に設定する、
    請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
15. ユーザがデータを入力又は選択可能なユーザインタフェースをさらに備え、
    前記ユーザインタフェースは、前記データ収集シーケンスが、前記ラディアルサンプリングを用いたシーケンスであるのか、又は、前記カーテシアンサンプリングを用いたシーケンスであるのかを、入力又は選択可能に構成される、
    請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
16. ユーザがデータを入力又は選択可能なユーザインタフェースをさらに備え、
    前記ユーザインタフェースは、前記被検体の前記撮像対象部位を、入力又は選択可能に構成される、
    請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
17. 前記処理回路が設定する前記パルスシーケンスは、Ｔｉｍｅ‐ＳＬＩＰ法に基づく、
    請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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