JP3325660B2 - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＭＲイメージング装
置に関し、さらに詳しくは、リフェーズ勾配やスポイラ
勾配が不要になると共にＴＥを短くできるＭＲイメージ
ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の対称ＲＦパルスを用い
たＳＥ法によるＭＲイメージング方法の一例のパルスシ
ーケンス図である。ここで用いる対称ＲＦパルスは、si
nc関数を用いて解析的に設計されたものであり、ＲＦパ
ルスの始点からピーク点までの前半波形とピーク点から
終点までの後半波形が等しい。スライス勾配には、９０
゜パルスの後半波形に対応するスライス勾配の振幅・時
間積を打ち消す振幅・時間積を持つリフェーズ勾配ｒｇ
が加えられると共に、振幅が比較的大きいスポイラ勾配
ｓｐ１，ｓｐ２が加えられている。

【０００３】図１１は、従来の対称ＲＦパルスを用いた
ＳＥ法によるＭＲイメージング方法の他の例のパルスシ
ーケンス図である。リフェーズ勾配ｒｇとスポイラ勾配
ｓｐ１の期間を重ねることにより、９０゜パルスと１８
０゜パルスの間隔を近づけたものである。

【０００４】図１２は、従来の対称ＲＦパルスを用いた
ＳＥ法によるＭＲイメージング方法のさらに他の例のパ
ルスシーケンス図である。必要なワープ勾配およびリー
ドディフェーズ勾配Ｒｄの期間だけ空けて９０゜パルス
と１８０゜パルスの間隔を近づけ、ＴＥをできるだけ短
くしたものである。スポイラ勾配ｓｐ２のためにエコー
信号の一部Ｅｆを捨て、残りの一部Ｅｒのデータだけを
ハーフエコー法により収集し、ハーフフーリエ法で再構
成し、イメージを取得する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の対称ＲＦパ
ルスを用いたＳＥ法によるＭＲイメージング方法では、
スピンの位相を揃えるために、リフェーズ勾配ｒｇが必
要である。また、１８０゜パルス直後のＦＩＤ信号をデ
ィフェーズさせるために、スポイラ勾配ｓｐ１，ｓｐ２
が必要である。しかし、これらリフェーズ勾配ｒｇやス
ポイラ勾配ｓｐ１，ｓｐ２があると、勾配電源の負担が
重くなる問題点がある。また、磁束変化ｄＢ／ｄｔが大
きく、周囲への影響が心配される問題点がある。また、
サンプリング期間が制限される問題点がある。さらに、
９０゜パルスと１８０゜パルスの間隔を近づける邪魔と
なり、ＴＥを短くし難い問題点がある。

【０００６】そこで、この発明の目的とするところは、
リフェーズ勾配やスポイラ勾配を不要にでき、勾配電源
の負担を軽くできると共に周囲への影響を小さくでき、
また、サンプリング期間を長くでき、さらに、ＴＥを短
くすることも可能なＭＲイメージング装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、この発
明は、ＲＦパルスの始点からピーク点までの前半波形と
ピーク点から終点までの後半波形が異なる非対称ＲＦパ
ルスを用いたＳＥ法によるＭＲイメージング方法であっ
て、９０゜パルスのピーク点から１８０゜パルスのピー
ク点までの期間に対応するスライス勾配の振幅・時間積
と，１８０゜パルスのピーク点から終点までの期間に対
応するスライス勾配の振幅・時間積が等しくなるような
非対称ＲＦパルスおよびスライス勾配を用いることを特
徴とするＭＲイメージング方法を提供する。

【０００８】第２の観点では、この発明は、上記構成の
ＭＲイメージング方法において、９０゜パルスの後半波
形に対応するスライス勾配の振幅・時間積をＡとし，１
８０゜パルスの前半波形に対応するスライス勾配の振幅
・時間積をＢとし，１８０゜パルスの後半波形に対応す
るスライス勾配の振幅・時間積をＣとするとき、 Ａ＋Ｂ＝Ｃ が成立する非対称ＲＦパルスおよびスライス勾配を用い
ることを特徴とするＭＲイメージング方法を提供する。

【０００９】第３の観点では、この発明は、上記構成の
ＭＲイメージング方法において、必要なワープ勾配およ
びリードディフェーズ勾配の期間だけ少なくとも空けて
９０゜パルスと１８０゜パルスの間隔を近づけ、１８０
゜パルスの直後にスピンエコーを集束させ、ハーフエコ
ー法によりデータを収集することを特徴とするＭＲイメ
ージング方法を提供する。

【００１０】第４の観点では、この発明は、上記構成の
ＭＲイメージング方法において、

【００１１】

【数３】

【００１２】

【数４】

【００１３】（ｆ(ｔ)は、周波数選択に関する適当な時
間関数。

【００１４】ｇ(ｔ)は、減衰に関する適当な時間関数。

【００１５】ｈ(ｔ)は、適当なウィンドウ関数。）によ
り計算した非対称ＲＦパルス波形を用いるのが好まし
い。

【００１６】第５の観点では、この発明は、上記ＭＲイ
メージング方法を実施するＭＲイメージング装置を提供
する。

【００１７】

【作用】上記第１の観点によるＭＲイメージング方法
は、基本的にＳＥ法によるＭＲイメージング方法である
が、ＲＦパルスの始点からピーク点までの前半波形とピ
ーク点から終点までの後半波形が異なる非対称ＲＦパル
スを用いると共に、９０゜パルスのピーク点から１８０
゜パルスのピーク点までの期間に対応するスライス勾配
の振幅・時間積と，１８０゜パルスのピーク点から終点
までの期間に対応するスライス勾配の振幅・時間積が等
しくなるような非対称ＲＦパルスおよびスライス勾配を
用いる。これによりリフェーズ勾配やスポイラ勾配が無
くても良好なエコー信号が得られるようになることが、
この発明の発明者らのシミュレーションおよび実験によ
って判明した。従って、勾配電源の負担を軽くできると
共に周囲への影響を小さくでき、また、サンプリング期
間を長くでき、さらに、ＴＥを短くすることも可能とな
る。

【００１８】上記第２の観点によるＭＲイメージング方
法は、ＲＦパルスに対応するスライス勾配のみにより上
記第１の観点のＭＲイメージング方法を実施するための
例である。上記第３の観点によるＭＲイメージング方法
は、ハーフエコー法に上記第１の観点のＭＲイメージン
グ方法を適用した例である。上記第４の観点によるＭＲ
イメージング方法は、ベッセル関数を用いた波形を上記
ＭＲイメージング方法の非対称ＲＦパルスとして用いた
例である。上記第５の観点によるＭＲイメージング装置
は、上記ＭＲイメージング方法を実施する機能を有する
ＭＲイメージング装置である。

【００１９】

【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。図１は、この発明の一実施例のＭＲ
Ｉ装置１のブロック図である。計算機２は、操作卓１３
からの指示に基づき、全体の作動を制御する。シーケン
スコントローラ３は、記憶しているシーケンスに基づい
て、勾配磁場駆動回路４を作動させ、マグネットアセン
ブリ５の勾配磁場コイルで勾配磁場を発生させる。ま
た、ゲート変調回路７を制御し、ＲＦ発振回路６で発生
したＲＦパルスを所定の波形に変調して、ＲＦ電力増幅
器８からマグネットアセンブリ５の送信コイルに加え
る。

【００２０】マグネットアセンブリ５の受信コイルで得
られたエコー信号は、前置増幅器９を介して位相検波器
１０に入力され、さらにＡＤ変換器１１を介して計算機
２に入力される。計算機２は、ＡＤ変換器１１から得た
エコー信号のデータに基づき、イメージを再構成し、表
示装置１２で表示する。

【００２１】図２は、上記ＭＲＩ装置１で用いる非対称
ＲＦパルスの一つの例の波形図である。また、図３は、
その周波数プロファイル（スライスプロファイル）図で
ある。上記非対称ＲＦパルスＲ(ｔ)は、次のようにして
設計されたものである。ユーザは、操作卓１３からベッ
セル関数のパラメータμと減衰パラメータλを入力す
る。μは例えば０．１〜８．０の間で選択し、λは例え
ば０．０〜２．０の間で選択する。なお、ベッセル関数
のパラメータμを小さくすると、非対称ＲＦパルス波形
Ｒ(ｔ)の立上がりが急になる。また、減衰パラメータλ
を大きくすると、非対称ＲＦパルス波形Ｒ(ｔ)の減衰が
急になる。計算機３は、次式により非対称ＲＦパルス波
形Ｒ(ｔ)を計算する。

【００２２】

【数５】

【００２３】

【数６】

【００２４】

【数７】

【００２５】

【数８】

【００２６】ここで、Ｂｗはバンド幅であり、予め設定
されている。また、ｈ(ｔ)はウィンドウであり、ａ，ｂ
は適当な定数である。例えばハミングウィンドウ（Ｈam
mingＷindow）である。ＴｗはＲＦパルス印加時間であ
り、予め設定されている。

【００２７】これにより、図２に示すごとき非対称ＲＦ
パルス波形Ｒ(ｔ)を解析的に求めることが出来る。な
お、図２の非対称ＲＦパルス波形Ｒ(ｔ)は、μ＝４．
５，λ＝０．６，Ｂｗ＝１０００，ａ＝０．５４，ｂ＝
０．４６，Ｔｗ＝４．０としている。なお、バンド幅パ
ラメータＢｗを小さくすると、周波数プロファイルの幅
が狭くなる。

【００２８】図４は、ＭＲＩ装置１で実行する非対称Ｒ
Ｆパルスを用いたＳＥ法のパルスシーケンス図である。
このパルスシーケンスで、スライス勾配は、（９０゜の
ＲＦパルス波形のピークから終了までの期間に対応する
スライス勾配の振幅・時間積Ａ）＋（１８０゜のＲＦパ
ルス波形の開始からピークまでの期間に対応するスライ
ス勾配の振幅・時間積Ｂ）＝（１８０゜のＲＦパルス波
形のピークから終了までの期間に対応するスライス勾配
の振幅・時間積Ｃ）の関係にある。なお、例えば、振幅
・時間積Ａによるリフェーズ量はＲＦ印加時間の８０
％、振幅・時間積Ｂによるリフェーズ量はＲＦ印加時間
の１０％、振幅・時間積Ｃによるリフェーズ量はＲＦ印
加時間の９０％である。このパルスシーケンスによれ
ば、リフェーズ勾配やスポイラ勾配を省いているが、良
好なエコー信号を得ることが出来る。そして、リフェー
ズ勾配やスポイラ勾配を省いているので、勾配電源の負
担を軽くすることが出来る。また、磁束変化ｄＢ／ｄｔ
が小さいため、周囲への影響の心配が少ない。また、サ
ンプリング期間を長くとることが可能になり、Ｓ／Ｎ比
を向上できる。また、図５に示すように、９０゜パルス
と１８０゜パルスの間隔を近づけることが可能となるの
で、ＴＥを短くすることが出来る。

【００２９】さらに、図６に示すように、必要なワープ
勾配およびリードディフェーズ勾配Ｒｄの期間だけ空け
て９０゜パルスと１８０゜パルスの間隔をできるだけ近
づければ、ＴＥをさらに短くすることが出来る。この場
合、スライス勾配と重なるエコー信号の一部Ｅｆを捨
て、残りの一部Ｅｒのデータだけをハーフエコー法によ
り収集し、ハーフフーリエ法で再構成し、イメージを取
得する。

【００３０】図７から図９は、この発明のＭＲイメージ
ング方法の他の実施例のパルスシーケンス図である。図
７のパルスシーケンスでは、図２の非対称ＲＦパルス波
形Ｒ(ｔ)の時間軸を逆にした非対称ＲＦパルスを、９０
゜パルスと１８０゜パルスの両方に用いている。スライ
ス勾配の振幅・時間積Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの間には、 Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝Ｄ （Ｂは、Ａ，Ｃと振幅が逆のため、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＜Ａ＋Ｃ
となる）の関係が成立している。図８のパルスシーケン
スでは、図２の非対称ＲＦパルス波形Ｒ(ｔ)の時間軸を
逆にした非対称ＲＦパルスを、９０゜パルスのみに用い
ている。スライス勾配の振幅・時間積Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの
間には、 Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝Ｄ の関係が成立している。図９のパルスシーケンスでは、
図２の非対称ＲＦパルス波形Ｒ(ｔ)の時間軸を逆にした
非対称ＲＦパルスを、１８０゜パルスのみに用いてい
る。スライス勾配の振幅・時間積Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの間に
は、 Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝Ｄ （Ｂは、Ａ，Ｃと振幅が逆のため、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＜Ａ＋Ｃ
となる）の関係が成立している。以上の図７〜図９の実
施例でも、図４の実施例と同じ効果が得られる。

【００３１】なお、非対称ＲＦパルスは、リニアフェー
ズまたは近似的にリニアフェーズなもの（勾配の反転に
よりリフェーズ可能なもの）であればよく、sinc関数を
用いた対称ＲＦパルスの一部を切り取った非対称波形
（trancated sinc）や，ＳＬＲ法（Ｓhinov Ｌe Ｒoux
Ａlgorithm）による数値計算で算出される非対称波形
（maximum phase;IEEE vol.10 No.1 March 1991, pp.5
3）を用いてもよい。

【００３２】

【発明の効果】この発明のＭＲイメージング装置によれ
ば、リフェーズ勾配やスポイラ勾配を不要にできる。こ
のため、勾配電源の負担を軽くできると共に周囲への影
響を小さく出来る。また、サンプリング期間を長くで
き、Ｓ／Ｎ比を向上できる。さらに、ＴＥを短くするこ
とも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のＭＲＩ装置を示す構成図
である。

【図２】非対称ＲＦパルスの一例の波形図である。

【図３】図２の非対称ＲＦパルスの周波数プロファイル
図である。

【図４】この発明のＭＲイメージング方法にかかるパル
スシーケンス図である。

【図５】この発明のＭＲイメージング方法にかかる他の
パルスシーケンス図である。

【図６】この発明のＭＲイメージング方法にかかる更に
他のパルスシーケンス図である。

【図７】この発明のＭＲイメージング方法にかかる更に
また他のパルスシーケンス図である。

【図８】この発明のＭＲイメージング方法にかかる更に
別のパルスシーケンス図である。

【図９】この発明のＭＲイメージング方法にかかる更に
また別のパルスシーケンス図である。

【図１０】従来のＭＲイメージング方法にかかるパルス
シーケンス図である。

【図１１】従来のＭＲイメージング方法にかかる他のパ
ルスシーケンス図である。

【図１２】従来のＭＲイメージング方法にかかる更に他
のパルスシーケンス図である。

【符号の説明】

１ ＭＲＩ装置 ２ 計算機 ３ シーケンスコントローラ ４ 勾配磁場駆動回路 ５ マグネットアセンブリ ６ ＲＦ発振回路 ７ ゲート変調回路 ８ ＲＦ電力増幅器 １３ 操作卓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/055

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＲＦパルスの始点からピーク点までの前
   半波形とピーク点から終点までの後半波形が異なる非対
   称ＲＦパルスを用いたＳＥ法によるパルスシーケンスを
   実行してＭＲイメージを取得するＭＲイメージング装置
   であって、 ９０°パルスのピーク点から１８０°パルスのピーク点
   までの期間に対応するスライス勾配の振幅・時間積と，
   １８０°パルスのピーク点から終点までの期間に対応す
   るスライス勾配の振幅・時間積が等しくなるような非対
   称ＲＦパルスおよびスライス勾配を用いたパルスシーケ
   ンスを実行する手段を備えたことを特徴とするＭＲイメ
   ージング装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＭＲイメージング装置
   において、９０°パルスの後半波形に対応するスライス
   勾配の振幅・時間積をＡとし，１８０°パルスの前半波
   形に対応するスライス勾配の振幅・時間積をＢとし，１
   ８０°パルスの後半波形に対応するスライス勾配の振幅
   ・時間積をＣとするとき、 Ａ＋Ｂ＝Ｃ が成立する非対称ＲＦパルスおよびスライス勾配を用い
   ることを特徴とするＭＲイメージング装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のＭＲイメージング装置
   において、必要なワープ勾配およびリードディフェーズ
   勾配の期間だけ少なくとも空けて９０°パルスと１８０
   °パルスの間隔を近づけ、１８０°パルスの直後にスピ
   ンエコーを集束させ、ハーフエコー法によりデータを収
   集することを特徴とするＭＲイメージング装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
   のＭＲイメージング装置において、 （ｆ（ｔ）は、周波数選択に関する適当な時間関数。 ｇ（ｔ）は、減衰に関する適当な時間関数。 ｈ（ｔ）は、適当なウィンドウ関数。） により計算した非対称ＲＦパルス波形を用いることを特
   徴とするＭＲイメージング装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のＭＲイメージング装置
   において、μを０．１から８．０の間で選択し、λを
   ０．０から２．０の間で選択することを特徴とするＭＲ
   イメージング装置。