JP2856477B2

JP2856477B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP2856477B2
Application number: JP2040913A
Authority: JP
Inventors: 育弐瀬尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1999-02-10
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JPH03244436A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、磁気共鳴（MR:magneticresonance）現象を
利用して被検体（生体）のスライスの画像等の形態情報
やスペクトロスコピー等の形態情報を得る磁気共鳴イメ
ージング装置に関する。

（従来の技術）磁気共鳴現象は、静磁場中に置かれた零でないスピン
及び磁気モーメントを持つ原子核が特定の周波数の電磁
波のみを共鳴的に吸収・放出する現象であり、この原子
核は下記式に示す角周波数ω_０（ω_０＝２πν₀,ν₀;ラ
ーモア周波数）で共鳴する。

ω_０＝γH₀ −（１）ここで、γは原子核の種飯に固有の磁気回転化であ
り、また、H₀は静磁場強度である。

以上の原理を利用して生体診断を行う装置は、上述の
共鳴吸収の後に誘起される上記と同じ周波数の電磁波を
信号処理して、原子核密度，縦緩和時間T₁,横緩和時間T
₂,流れ，化学シフト等の磁気共鳴パラメータが反映され
た診断情報例えば被検体のスライス像等を無侵襲で得る
ようにしている。

そして、磁気共鳴による診断情報の収集は、静磁場中
に配置した被検体の前部位を励起し且つ信号収集するこ
とができるものであるが、装置構成上の制約やイメージ
ング像の臨床上の要請から、実際の装置としては特定の
部位に対する励起とその信号収集とを行うようにしてい
る。

の場合、イメージング対象とする特定部位は、一般に
ある厚さを持ったスライス部位であるのが通例であり、
このスライス部位からのエコー信号やFID信号の磁気共
鳴信号（MR信号）を多数回のデータエンコード過程を実
行することにより収集し、これらデータ無絵を、例えば
２次元フーリエ変換法により画像再構成処理することに
り前記特定スライス部位の断層像（スライス像）を生成
するようにしている。また、断層像（スライス像）の他
に、位置決め画像としてその用途等に好適な透視像（ス
キャノ像）をも得ることができる。

第３図は断層像や透視像を得ることができる磁気共鳴
イメージング装置の全体構成を示す図、第４図は同装置
で実行され得る断層像生成のためのパルスシーケンスを
示す波形図である。

第３図に示すように、被検体Ｐを内部に収容すること
ができるようになっているマグネットアッセンブリMAと
して、常電導又は超電導方式による静磁場コイル（静磁
場補正用シムコイルが付加されていることもある。）１
と、磁気共鳴信号の誘起部位の位置情報付与のための傾
斜磁場を発生するためのX,Y,Z軸の傾斜磁場発生コイル
２と、回転高周波磁場を送信すると共に誘起された磁気
共鳴信号（MR信号）を検出するための送受信系である例
えば送信コイル及び受信コイルからなるプローブ３とを
有し、超電導方式であれば冷媒の供給制御系を含むもの
であって主として静磁場電源の通電制御を行う静磁場制
御系４、RFパルスの送信制御を行う送信器５、MR信号の
受信制御を行う受信器６、X,Y,Z軸の傾斜磁場発生コイ
ル２のそれぞれの励磁制御を行うＸ軸,Y軸,Z軸傾斜磁場
電源7,8,9、例えば第４図に示す断層像生成のためのパ
ルスシーケンスを実施することができるシーケンサ10、
これらを制御すると共に検出信号の信号処理及びその表
示を行うコンピュータシステム11により構成されてい
る。

ここで、第３図に示す断層像シーケンスは、一例とし
てスピン・エコー法を利用するものであり、静磁場中に
被検体を配置すると共に、シーケンサ10を動作させるこ
とにより実行される。すなわち、送信器５が駆動され、
プローブ３の送信コイルから回転磁場のRFパルスとして
フリップ角度が一般には90゜の選択励起パルスを加える
と共に傾斜磁場電源7,8,9を駆動して傾斜磁場発生コイ
ル２からはＺ軸方向（被検体の体軸方向をＺ軸とす
る。）の傾斜磁場Gzのスライス用傾斜磁場G_Sとして加え
る。これにより、この選択励起パルスの周波数とスライ
ス用傾斜磁場G_Sの強度とにより定まる被検体のスライス
部位が励起されることになる。

次に、Ｘ軸方向の傾斜磁場G_Xをリード用傾斜磁場G_Rと
して、またＹ軸方向の傾斜磁場G_Yを位相エンコード用傾
斜磁場G_Eとして加える。

その後に、フリップ角度が一般には180℃の非選択励
起パルスを加えると共にＺ軸方向の傾斜磁場G_Zをスライ
ス用磁場G_Sとして加え、エコー時間T_E後にエコー信号を
プローブ３の受信コイルで収集する。

以上の過程をパルス繰り返し間隔（時間）T_Rをおいて
所定回数だけ実行することにより、エコー信号群が得ら
れ、このエコー信号群に対してフーリエ変換処理を施す
ことにより、前記励起部位についての断層像が生成され
るようになる。

（発明が解決しようとする課題）ここに、前述した磁気共鳴パラメータとして縦緩和時
間T₁、及び横緩和時間T₂は、画像評価の上で極めて重要
である。例えば、T₁強調画像とT₂強調画像と表示し、該
表示により組織間の微妙なコントラスト（濃度）の差を
見て診断することにより、肝臓ガンと良性肝血管腫との
鑑別診断に効果的であることが知られている。ここにT₁
強調画像は、例えばT_R＝500msec,T_E＝20msecとしてデー
タ収集した場合の画像であり、T₂強調画像は、例えばT_R
＝2000msec,T_E＝80msecとしてデータ収集した場合の画
像である。

以上のようなT₁強調画像とT₂強調画像とを撮影するに
は、スピン・エコー法を利用した場合、T₁強調画像を得
るためのデータ収集に２分を要し、T₂強調画像を得るた
めのデータ収集に10分を要するものとなった。このた
め、データ収集の間、被検者は狭いガントリ内に入って
いることになり、臨床現場においては拘束時間が長いと
いう点で利用性に制限があった。

また、上述した肝臓ガンと良性肝血管腫との鑑別診断
にあっては、一組の画像よりも複数組の経時画像を用い
て比較観察するほうが、組織間の微妙なコントラスト
（濃度）の差を見出だしやすく好ましい。しかし、上述
した方法では、１画像組で12分であるところ、好適な画
像組を得るとなると数十分から一時間以上も被検者を拘
束することになり、現実的でなかった。

そこで本発明の目的は、複数組のT₁又はT₂強調画像を
被検者の拘束時間を短うして得ることを可能とした磁気
共鳴イメージング装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明な上記課題を解決し且つ目的を達成するために
次のような手段を港じた構成としている。すなわち、本
発明は、超高速スキャン法を実施するための手段を具備
してなる磁気共鳴イメージング装置において、前記超高
速スキャン法におけるエコー時間とパルス繰り返し時間
とのうち少なくとも一方を変化させるための手段と、該
手段によりエコー時間とパルス繰り返し時間とのうち少
なくとも一方を変化させた前記超高速スキャン法を実行
して得られる複数の画像を記憶する記憶手段と、該記憶
手段に記憶された前記複数の画像を連続的に表示する表
示手段とを具備したことを特徴とする。

（作用）このような構成によれば、エコー時間とパルス繰り返
し時間とのうち少なくとも一方を変化させた超高速スキ
ャン法を実行することにより、複数組のT₁又はT₂強調画
像を被検者の拘束時間を短くして得ることができ、ま
た、それらを連続表示することにより、組織間の微妙な
コントラスト（濃度）の差を正確に見出だすことができ
るようになる。

（実施例）以下本発明にかかる磁気共鳴イメージング装置の一実
施例を図面を参照して説明する。第２図は本実施例装置
の送信器の構成図、第１図は本実施例装置で実施される
パルスシーケンスの波形図である。

まず、本実施例装置は、例えば第１図に示すエコープ
ラナー法等の超高速スキャン法を実施することができる
パルスシーケンスを実行する制御手段を、シーケンサ10
及びコンピュータシステム11に保持しており、また当該
シーケンスが実行できような送受信系及び傾斜磁場系を
装備している。

また、第２図に示すように、本実施例装置は、超高速
スキャン法を実行する送信器５′を、基準信号発生器51
と、タイミング発生器52と、波形発生器53と、増幅器54
と、T_E,T_R設定器55と、RFパルス発生器56とから構成し
ている。ここで、T_E,T_R設定器55及びRFパルス発生器56
は、シーケンサ10及びコンピュータシステム11の制御下
におかれている。そしてオペレータが、コンピュータシ
ステム11に備わるコンソールにより、T_EとT_Rとの組合せ
パターン、例えばT₁強調画像を得るべくT_R＝500msec,T_E
＝msecと、T₂強調画像を得るべくT_R＝2000msec,T_E＝80m
secとを指示することにより、T_E,T_R設定器55を介してタ
イミング発生器52が起動し、また、RFパルス発生器56介
して波形発生器53が起動して、当該設定によるT_E,T_Rと
なるように設定した90゜パルスを、設定したタイミング
にて印加するべく増幅器54に与え、送信コイルに出力す
るようになっている。

また、超高速スキャン法を実行する傾斜磁場系（第３
図のX,Y,Z軸の傾斜磁場発生コイル２及びＸ軸,Y軸,Z軸
傾斜磁場電源7,8,9に相当する。）についても、前述のR
F系と同期して当該設定したT_E,T_RとなるようＸ軸,Y軸,Z
軸傾斜磁場が発生するようになっている。

以下、本実施例の作用をスピンエコー法を利用した超
高速スキャンの適用例にて説明する。

一般に、腹部領域において正常組織のT₁,T₂は次のよ
うな値であると知られている。

T₁＝300〜600msec T₂＝40〜70msec また、同じ領域において異常組織（癌等）のT₁,T₂は
次のような値であると知られている。

T₁＝400〜800msec T₂＝80〜120msec そこで、T_Eを10msecから50msecへと、また、T_Rを100m
secから1000msecへと変えることにより、下記式で示さ
れる信号強度Ｓは各組織のT₁,T₂の値に応じて少しずつ
変化する。

A:比例定数例えば、超高速スキャン法では、90゜−180゜パルス
系列の１シーケンス、すなわち、T_Rの時間で１枚の画像
を再構成できるデータ群を収集できるので、T_Eの時間を
少しづつずらすことにより、連続して画像再構成のため
のデータ群を得ることができる。例えば、T_Rを100msec
とし、T_Eを20msecから50msecまで2msec毎に設定すれ
ば、T_Rは同一でもT_Eの異なる画像I_i（T_R/T_E）:I₁（20/1
00）,I₂（22/100）,I₃（24/100）,I₄（26/100）,I₅（28
/100）,I₆（30/100）,I₇（32/100）,I₈（34/100）,I
₉（36/100）,I₁₀（38/100）,I₁₁（40/100）,I₁₂（42/10
0）,I₁₃（44/100）,I₁₄（46/100）,I₁₅（48/100）,I₁₆
（50/100）、つまり16枚の画像が得られる。

ここで、全16枚の画像を得るのに要する時間Ｔは、Ｔ
＝T_R×16＝100msec×16＝1600msec（1.6秒）である。こ
れら16枚のT₂強調の少しづつ異なる画像を予め画像再構
成し、これら再構成画像無得をコンピュータシステム11
に備わるファイル装置に格納しておく。そして、シネル
ープ的に16枚の画像をファイル装置から呼出して、順次
表示を行う。これにより組織間の微妙なコントラスト差
を検出することができる。

以上は、T₂強調画像についてであるが、T₁強調画像に
ついても、T_Eを20msecと固定しておき、T_R＝100msecか
ら1000mescまで、50msec毎にT_Rを設定するば、T_Eは同一
でもT_Rの異なる画像I_i′（T_R/T_E）:I₁′（20/100）,
I₂′（20/150）,I₃′（20/200）,I₄′（20/250）,I₅′
（20/300）,I₆′（20/350）,I₇′（20/400）,I₈′（20/
450）,I₉′（20/500）,I₁₀′（20/550）,I₁₁′（20/60
0）,I₁₂′（20/650）,I₁₃′（20/700）,I₁₄′（20/75
0）,I₁₅′（20/800）,I₁₆′（20/850）、I₁₇′（20/90
0）、I₁₈′（50/950）、I₁₉′（20/1000）、つまり19枚の画像が得られる。

ここで、全19枚の画像を得るのに要する時間Ｔは、Ｔ
＝ΣT_Rであり、 100＋…＋1000＝10450msec（10.45msec）である。これ
ら19枚のT₁強調の少しづつ異なる画像を予め画像再構成
し、これら再構成画像群をコンピュータシステム11に備
わる画像ファイル装置に格納しておく。そして、スネル
ープ的に19枚の画像をファイル装置から呼出して、順次
表示を行う。これにより組織間の微妙なコントラスト差
を検出することができる。

以上により、本実施例によれば、１〜10秒程度の短時
間にて撮影した画像を用いて肝臓ガンと良性肝血管腫と
の鑑別を効果的に診断することができる。

以上においては、超高速スキャン法をスピンエコー法
で実施しているが、IR（インバーション・リカバリー）
法等を用いて実施しても良い。

また、90゜パルスでなく、ステディー・ステート法
（FLASH）等の手法を実施しても良い。このとき、
（２）式は次の（３）式のようになる。

この他、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形してできるものである。

［発明の効果］以上のように、本発明では、超高速スキャン法におけ
るエコー時間とパルス繰り返し時間とのうち少なくとも
一方を変化させるための手段と、該手段によりエコー時
間とパルス繰り返し時間とのうち少なくとも一方を変化
させた前記超高速スキャン法を実行して得られる複数の
画像を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された前
記複数の画像を連続的に表示する表示手段とを具備した
ことにより、エコー時間とパルス繰り返し時間とのうち
少なくとも一方を変化たせた超高速スキャン法を実行す
ることができ、これにより、複数組のT₁又はT₂強調画像
を被検者の拘束時間を短くして得ることができ、また、
それらを連続表示することにより、組織間の微妙なコン
トラスト（濃度）の差を正確に見出だすことができるよ
うになる。

よって本発明によれば、複数組のT₁又はT₂強調画像を
被検者の拘束時間を短くして得ることを可能とした磁気
共鳴イメージング装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例で実施される超高速スキャン
法のパルスシーケンスの波形図、第２図は同実施例にお
ける送信器のブロック図、第３図は一般的な磁気共鳴イ
メージング装置の構成図、第４図はスピンエコー法のパ
ルスケンスの波形図である。 MA……マグネットアッセンブリ、１……静磁場コイル、
２……X,Y,Z軸の傾斜磁場発生コイル、３……プロー
ブ、４……静磁場制御系、５……送信器、６……受信
器、７……Ｘ軸傾斜磁場電源、８……Ｙ軸傾斜磁場電
源、９……Ｚ軸傾斜磁場電源、10……シーケンサ、11…
…コンピュータシステム、51……基準信号発生器、52…
…タイミング発生器、53……波形発生器、54……増幅
器、55……T_E,T_R設定器、56……RFパルス設定器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】超高速スキャン法を実施するための手段を
具備してなる磁気共鳴イメージング装置において、前記
超高速スキャン法におけるエコー時間とパルス繰り返し
時間とのうち少なくとも一方を変化させるための手段
と、該手段によりエコー時間とパルス繰り返し時間との
うち少なくとも一方を変化させた前記超高速スキャン法
を実行して得られる複数の画像を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された前記複数の画像を連続的に表示
する表示手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴イ
メージング装置。