JP2840857B2 - 核磁気共鳴画像診断装置 - Google Patents

核磁気共鳴画像診断装置

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JP2840857B2 JP1208541A JP20854189A JP2840857B2 JP 2840857 B2 JP2840857 B2 JP 2840857B2 JP 1208541 A JP1208541 A JP 1208541A JP 20854189 A JP20854189 A JP 20854189A JP 2840857 B2 JP2840857 B2 JP 2840857B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、MR現像を利用して被検体を画像化する高速
マルチエコーMRイメージング方法に関し、更に詳しく
は、異なった縦緩和時間T1及び横緩和時間T2で重みづけ
られたMR信号が、パルス繰り返し時間τに少なくとも3
個以上得られる高速マルチエコーMRイメージング方法に
関する。
(従来の技術) 核磁気共鳴画像診断装置は、一様な静磁場をつくる静
磁場コイル及び被検体のスライス方向、フェーズ方向、
リード方向の各方向に、各直線勾配を持つ磁場を作る勾
配磁場コイルからなる磁石部、該磁石部で形成される磁
場内に設置する被検体にRFパルスを加え、被検体からの
MR信号を検出する送・受信部(シークエンス記憶回路等
を含む)、該送・受信部及び前記磁石部の動作を制御し
たり、検出データの処理をして画像表示する計算機を中
心とした制御画像処理部を有している。
以上の構成において、高速イメージング動作のとき、
計算機からの指令に従ってシークエンス記憶回路は、第
4図、第5図または第6図に示すシークエンス信号を発
生する。第4図はFIDからのエコーを得るFAST(Fourier
Acquired Steady−state Technique)パルスシークエ
ンス、第5図はCE−FAST(Contrast Enhanced FAST)パ
ルスシークエンス、第6図はFIDエコーとCE−FASTエコ
ーが得られるパルスシークエンスである(各図において
斜線の部分の面積が等しい)。第4図ないし第6図の各
シークエンスにおいて、まずスライス勾配の下でα゜の
RF波を印加した後所定のタイミングで、スライス方向、
フェーズ方向、リード方向の各方向に勾配磁場が印加さ
れる。そしてリード勾配の下で検出されたMR信号(スピ
ンの横緩和時間T2で重みづけられたMR信号)は制御画像
処理部で処理され、画像表示される。
(発明が解決しようとする課題) ところで、検出されるMR信号は数多くあったほうが、
コントラストの違う多くの画像が得られ、診断上良い。
しかし従来の高速イメージングのパルスシークエンスに
おいては、パルス繰り返し時間τに最高2個までのMR信
号しか得られず、従って2個の画像しか得ることができ
なかった。
本発明の前記問題点を解消し、異なった縦緩和時間T1
及び横緩和時間T2で重みづけられたMR信号が、パルス繰
り返し時間τに少なくとも3個以上得られる高速マルチ
エコーMRイメージング方法を提供することを目的とす
る。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成する本発明は、スライス方向及びフェ
ーズ方向の各勾配磁場をRFパルス繰り返し時間内で時間
積分がゼロとなるように印加すると共に、リード方向に
リード勾配及びスポイラーを印加する前に、前記パルス
繰り返し時間内におけるリード勾配の時間積分値より小
さい積分値を有する勾配磁場を前記リード勾配及びスポ
イラーと逆方向に印加したことを特徴とする。また本発
明は、スライス方向及びフェーズ方向の各勾配磁場をRF
パルス繰り返し時間内で時間積分がゼロとなるように印
加すると共に、リード方向に、リード勾配の前後に前記
リード勾配と逆方向に印加する勾配磁場であって、パル
ス繰り返し時間内における前記2つの勾配磁場の時間積
分値の和が、リード勾配の時間積分値より小さい勾配磁
場を印加することを特徴とする。
(作用) リード勾配及びそれと逆方向の勾配磁場を印加するこ
とにより、前記逆方向の勾配磁場によってリード方向の
勾配の時間積分(面積)がゼロとならなかった、リード
方向の補償されていない勾配磁場の倍数の磁場によって
ディフェーズされたスピンが、リード勾配の下で順次リ
フェーズされていき、異なった縦緩和時間T1及び横緩和
時間T2で重みづけられたMR信号を、パルス繰り返し時間
τに少なくとも3個以上得ることができる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明について詳細に説明す
る。
第1図は、本発明を実施する核磁気共鳴画像診断装置
の構成図である。図において、1は内部に被検体を挿入
するための空間部分を有し、この空間部分を取り巻くよ
うにして、被検体に一定の静磁場を印加する静磁場コイ
ルと勾配磁場を発生する勾配磁場コイルと被検体内の原
子核スピンを励起するためのRFパルスを与えるRF送信コ
イルと被検体からのNMR信号を検出する受信コイル等が
配置されているマグネットアセンブリである。静磁場コ
イル、勾配磁場コイル、RF送信コイル、受信コイルはそ
れぞれ静磁場電源2、勾配磁場駆動回路3、RF電力増幅
器4及び前置増幅器5に接続されている。シークエンス
記録回路6は計算機7からの指令に従って、ゲート変調
回路8を操作(所定のタイミングでRF発振回路9のRF出
力信号を変調)し、RFパルス信号をRF電力増幅器4から
RF送信コイルに印加する。また、シークエンス記録回路
6は計算機7からの指令に従い、第2図に基づくシーク
エンス信号によって、勾配磁場駆動回路3及びAD変換器
11をも操作するようになっている。10はRF発振回路9の
出力を参照信号として、前置増幅器5の受信信号出力を
位相検波器である。この電力信号はAD変換器11において
ディジタ信号に変換され、計算機7に入力される。12は
計算機7に種々のパルスシークエンスの実現のための指
示及び種々の設定値を入力する為の操作コンソール、13
は計算機7で再構成された画像を表示する表示装置であ
る。
次に、第2図を参照して、本発明の高速マルチエコー
MRイメージング方法について説明する。第2図は本発明
のイメージング方法を実現するUpstream ME(Multiple
Echo)−FASTシークエンスを示したものである(図にお
いて斜線は等しい面積を示す)。第2図において、RFは
静磁場に直角な方向に印加する高周波回転磁場であり、
一般にα゜パルスが印加される。スライス方向には特定
面内にあるスピンのみを励起するためにスライス勾配が
印加されており、スライス勾配の両側に印加される負荷
の半波sin状の勾配磁場によってスライス方向に印加さ
れる1周期当たりの勾配磁場の積分値をゼロとし、スピ
ンを定常状態にしている。フェーズ方向にはその都度振
幅の異なる勾配磁場(第1ワープ勾配)が印加し、フェ
ーズ方向の位相情報を与えている。この第1ワープ勾配
は大きさが同じで逆方向の第2ワープ勾配を最後のエコ
ーの発生後に印加することによりフェーズ方向に印加さ
れる1周期当たりの勾配磁場面積の積分値をゼロとし、
スピンを定常状態にしている。リード方向にはリード勾
配の終わりのほうにFIDエコーをリフェーズさせるた
め、パルス繰り返し時間内におけるリード勾配の時間積
分値より小さい積分値を有する、負の大きい半波sin状
の勾配磁場が印加された後、MR信号を観測するためにリ
ード勾配及びスポイラーが印加されている。MR信号は負
の大きい半波sin状の勾配磁場によって補償されなかっ
たリード方向のスポイラーとリード勾配の面積(リード
方向の斜視以外の面積、以下、Sとする)の倍数の位置
C、B……でUpstream高次エコーがリフェーズされてい
く。すなわち、Cでは2S、BではSの磁場の影響を受け
たスピンが順次リフェーズされた後、負の大きい半波si
n状の勾配の磁場の面積と等しいリード勾配の面積の位
置AでFIDエコーがリフェーズされる。この高次エコー
及びFIDエコーは、Sを調製することにより所望の位置
に発生されることができる。例えば、位置Cで発生する
第一高次エコーをリード勾配の中心に発生させ、残りの
エコーをリード勾配の外に追い出すことにより第一高次
エコーのみからのイメージを得ることができる。
第7図は、本発明者が実動している核磁気共鳴画像診
断装置により本発明(第2図)を実施して得た実験デー
タであり、3個のエコーが得られた場合を示すものであ
る。ここで最初のエコーはより高次のエコーであり、そ
の後に続くエコーはFIDエコーである。尚、実験の条件
は、静磁場の強さ:0.5T、ファントムのT1=300ms、T2=
300ms、τ=40msである。
次に、第3図を参照して、本発明の他の実施例につい
て説明する。第3図は本発明のイメージング方法を実現
するUpstream&Domnstream ME−FASTシークエンスを示
したものである(図において斜線は等しい面積を示
す)。この実施例において、第2図の場合と異なるの
は、2つの負の大きい半波sin状の勾配磁場によって補
償されなかったリード方向の勾配がFIDエコーとCE−FAS
Tエコーの間に位置している点である。即ち、第2図の
スポイラーのかわりにパルス繰り返し時間内におけるリ
ード勾配の時間積分値より小さい積分値を有する、負の
大きい半波sin状の勾配磁場が印加されている。その結
果MR信号は、2つの負の大きい半波sin状の勾配磁場に
よって補償されなかったリード勾配の面積(リード方向
の斜線以外の面積、以下、S-とする)の位置B-でCE−FA
STエコー、C-でDownstream高次エコーが順次リフェーズ
される。すなわち、B-ではS-、C-では2S-の磁場の影響
を受けたスピンが順次リフェーズされていく。
次に高次エコーはリード勾配の面積がS又はS-の倍数
に等しくなった時刻に発生する理由を説明する。一般
に、複数のRFパルスを印加した後のスピンの振舞いは下
記のような羃級数展開で記述された磁化方程式で表わせ
る。
M(nτ)={1−P(τ、α)}-1×T(τ)×MO …… ここで、P(τ、α)=exp(−Rτ)Rz(Ωτ)Rx (α) T(τ)=1−exp(−Rτ) τ;パルス繰り返し時間、α;フリップアングル Ω;角速度(φτ=Ωτ)、T1;縦緩和時間 T2;横緩和時間 今xy平面のスピンのスピンの振舞いのみを調べるため
を級数展開とする次式で表わされるUpstream&Downst
ream エコーの信号強度式が得られる。
上式よりφ=−2φτ、φ=−φτのときUpstream高
次エコー、φ=φτのときCE−FASTエコー、φ=2
φτ、φ=3φτのときDownstream高次エコーが生じる
ことが分かる。
尚、本発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲内で種々の変形が可能である。例え
ば、スピンに対する勾配の影響が振幅と持続時間の積、
即ち、面積に関係するため、スライス方向、フェーズ方
向、リード方向の各方向に印加されている半波sin状の
勾配磁場は矩形状でも良い。
(発明の効果) 以上の説明の通りに、本発明によれば、スライス方向
及びフェーズ方向の各勾配磁場をRFパルス繰り返し時間
内で時間積分がゼロとなるよう印加すると共に、リード
方向にリード勾配を印加する又は前後に、所定の大きさ
の勾配磁場を前記リード勾配と逆方向に印加するように
印加しているため、静磁場の不均一と縦緩和時間T1及び
横緩和時間T2の効果に制限されるものの、負の半波sin
状の勾配を大きくして、リード勾配を拡げることにより
パルス繰り返し時間τに少なくともも3個以上のMR信号
を得ることができる、従って、コントラストの違う多く
の画像が得られ、診断上良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施する核磁気共鳴画像診断装置の構
成図、第2図及び第3図は本発明の一実施例を示すパル
スシークエンスを表す図、第4図ないし第6図は従来の
高速イメージングのパルスシークエンスを表す図であ
る。第7図は本発明によりファントムから収集した実験
データを示す写真(オシロ波形)である。 1……マグネットアセンブリ、2……静磁場電源、 3……勾配磁場駆動回路、4……PF電力増幅器、 5……前置増幅器、6……シークエンスの記憶回路、 7……計算機、8……ゲート変調回路、 9……RF発振回路、10……位相検波器、 11……AD変換器、12……操作コンソール、 13……表示装置、

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】静磁場内に配置された被検体に対して予め
    定めたシークエンスに従ってRFパルスを印加すると共
    に、スライス方向、フェーズ方向、リード方向の各方向
    に勾配磁場を印加することを繰り返すことにより、前記
    被検体からのMR信号を検出して前記被検体の断層像を作
    成する核磁気共鳴画像診断装置であって、 前記スライス方向及びフェーズ方向の各勾配磁場を前記
    RFパルスの繰り返し時間内でそれぞれ時間積分がゼロと
    なるように印加する手段と、 前記リード方向にリード勾配磁場及びスポイラーを印加
    する前に、前記パルス繰り返し時間内における前記リー
    ド勾配磁場及びスポイラーの時間積分値よりも小さくか
    つ該時間積分値の半分の値よりも大きい積分値を有する
    勾配磁場を前記リード勾配磁場及びスポイラーと反対方
    向に印加する手段とを備えたことを特徴とする核磁気共
    鳴画像診断装置。
  2. 【請求項2】静磁場内に配置された被検体に対して予め
    定めたシークエンスに従ってRFパルスを印加すると共
    に、スライス方向、フェーズ方向、リード方向の各方向
    に勾配磁場を印加することを繰り返すことにより、前記
    被検体からのMR信号を検出して前記被検体の断層像を形
    成する核磁気共鳴画像診断装置であって、 前記スライス方向及びフェーズ方向の各勾配磁場を前記
    RFパルスの繰り返し時間内でそれぞれ時間積分がゼロと
    なるように印加する手段と、 前記リード勾配磁場の前後に該リード勾配磁場と反対方
    向にそれぞれ勾配磁場を印加する手段とを備えており、 前記RFパルスの繰り返し時間内における前記前後の勾配
    磁場の時間積分値の和は、前記リード勾配磁場の時間積
    分値よりも小さく、かつ前記リード勾配磁場の前に印加
    される勾配磁場の時間積分値が前記前後の勾配磁場の時
    間積分値の和と前記リード勾配磁場の時間積分値との差
    よりも大きいことを特徴とする核磁気共鳴画像診断装
    置。
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