JP3380340B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
磁気共鳴イメージング装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴イメージング
装置に係り、特にケミカルシフトに関する情報の空間分
布を測定するのに好適な磁気共鳴イメージング装置に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中
に置かれた被検体に対し、特定周波数の高周波磁場を照
射することにより磁気共鳴現象を引き起こし、被検体か
ら発生する磁気共鳴信号を利用して、物質の化学的・物
理的な情報を画像化することができる。特に磁気共鳴ス
ペクトロスコピックイメージング（Magnetic Resonance
Spectroscopic Imaging以下、ＭＲＳＩと略す）法は、
様々な分子の化学結合の違いによる磁気共鳴周波数の差
異（以下、ケミカルシフトと呼ぶ）を測定し、各分子ご
との空間分布像（以下、ケミカルシフト画像と呼ぶ）を
得る方法である。ケミカルシフトの大きさはｐｐｍ（百
万分の一）オーダーと非常に小さいため、ＭＲＳＩ法に
おいては、磁気共鳴周波数に影響を与える磁場均一性の
調整が重要になる。 【０００３】一般に、生体等の被検体が磁場均一性に与
える影響はかなり大きいため、被検体込みで磁場均一性
を向上させる必要がある。そこで、シムコイルに流す電
流量を変化させ、シムコイルの発生する磁場を静磁場に
重畳させることにより磁場均一度を調整する方法が提案
されている。この方法では、シム電流を決定するための
基準データが必要とされ、この基準データとして被検体
のケミカルシフト画像が利用される。なおＳ／Ｎの観点
から、被検体が生体である場合には被検体内の水のケミ
カルシフトが利用される場合が多い。 【０００４】また、磁場均一性は向上させずに、前記基
準データから抽出される各ピクセルの水スペクトルのピ
ーク位置のデータをメモリに格納し、データに基づい
て、ケミカルシフト画像の各スペクトルを補正する方法
が特開昭５９−１４８８５４号に提案されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記基
準データとして用いる被検体内の水のケミカルシフト画
像を得るには、かなり長い測定時間を必要とするという
問題がある。例えば、現在、最も一般的なＭＲＳＩ法と
して知られている３Ｄ−ＣＳＩ法を用いて、マトリクス
数１６×１６、繰返し時間１．５秒のケミカルシフト画
像を測定した場合、その測定時間は最低６．４分とな
り、マトリクス数３２×３２と増やした場合、その測定
時間は最低２５．６分となる。 【０００６】また、1Ｈ−ＭＲＳＩの場合、観測対象と
する代謝物質の磁気共鳴信号は、水の磁気共鳴信号に比
べて千分の一以下と小さいため、通常、代謝物質のケミ
カルシフト画像を得る際には、大きな水の信号を疑似飽
和してから測定を行う。従って、水のケミカルシフト画
像から抽出される各ピクセルの水スペクトルのピーク位
置をメモリに格納し、該ピーク位置のデータに基づい
て、該データの測定以降に得られるケミカルシフト画像
の各スペクトルを補正する場合、水のケミカルシフト画
像の測定と代謝物質のケミカルシフト画像の測定の、二
回の測定が必要となってしまう。本発明は、磁場不均一
の影響のないケミカルシフト画像を短時間に得ることの
できる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的
とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明による第１の装置
は、被検体から磁気共鳴信号を取得する際に、複数方向
の傾斜磁場のうち少なくとも一方向の傾斜磁場の勾配極
性を周期的に反転させて印加し、得られた磁気共鳴信号
から抽出された水スペクトルのピーク位置に基づいてシ
ムコイルにより磁場均一性を調整することを特徴とす
る。 【０００８】本発明による第２の装置は、被検体から磁
気共鳴信号を測定する際に、複数方向の傾斜磁場のうち
少なくとも一方向の傾斜磁場の勾配極性を周期的に反転
させて印加し、得られた磁気共鳴信号から抽出される各
ピクセルの水スペクトルのピーク位置を前記メモリに格
納し、該ピーク位置のデータに基づいて、ケミカルシフ
ト画像の各ピクセルのスペクトルを補正することを特徴
とする。スペクトルの補正は、全てのピクセルにおける
水スペクトルのピーク位置を一定位置に揃える変換を求
め、この変換を各ピクセルのスペクトルに適用すること
により行うことができる。 【０００９】本発明による第３の装置は、水の磁化だけ
を選択的に励起して水の磁気共鳴信号を計測した後、水
の磁化を疑似飽和させ、続けて、水以外の物質の磁化を
励起して水以外の物質の磁気共鳴信号を計測することに
より、一回の測定で水と水以外の物質のケミカルシフト
画像を別々に取得し、得られた水のケミカルシフト画像
のデータに基づいて、得られた水以外の物質のケミカル
シフト画像に関し、各ピクセルのスペクトルを補正する
ことを特徴とする。スペクトルの補正は、前述の全ピク
セルにおいて水スペクトルのピーク位置を一定位置に揃
える変換を施すことにより行うことができる。 【００１０】本発明による第４の装置は、前記第３の装
置において、被検体から水素原子核に関する磁気共鳴信
号を測定する際に、複数方向の傾斜磁場のうち、少なく
とも一方向の傾斜磁場の勾配極性を周期的に反転させて
印加することを特徴とする。磁気共鳴信号は水素原子核
に関する信号とすることができるが、他の原子核に関す
る信号でもよい。 【００１１】 【作用】被検体からの磁気共鳴信号を取得する際に、複
数方向の傾斜磁場のうち少なくとも一方向の傾斜磁場の
勾配極性を周期的に反転させて印加することにより、一
回の磁化の励起および信号の計測で、ケミカルシフト情
報と少なくとも一方向の空間情報を同時に得ることがで
きるため、シムコイルに流す電流を決定するための基準
データ、またはケミカルシフト画像の各ピクセルのスペ
クトルを補正するための基準データとなる被検体内の水
のケミカルシフトデータを高速に得ることができる。 【００１２】また、水の磁化だけを選択的に励起して水
の磁気共鳴信号を計測した後、水の磁化を疑似飽和さ
せ、続けて、水以外の物質の磁化を励起して水以外の物
質の磁気共鳴信号を計測することにより、一回の測定で
水と水以外の物質のケミカルシフトデータを別々に取得
することにより、ケミカルシフト画像の各ピクセルのス
ペクトルを補正するための基準データとなる被検体内の
水のケミカルシフトデータを高速に得ることができる。 【００１３】その際、複数方向の傾斜磁場のうち少なく
とも一方向の傾斜磁場の勾配極性を周期的に反転させて
印加することにより、一回の磁化の励起および信号の計
測でケミカルシフト情報と少なくとも一方向の空間情報
を同時に得ることができるため、水と水以外の物質のケ
ミカルシフト画像を高速に取得し、得られた水のケミカ
ルシフト画像のデータに基づいて、水以外の物質のケミ
カルシフト画像の各スペクトルを補正することができ
る。 【００１４】 【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１に、本発明が適用される磁気共鳴イメージング
装置の構成例を示す。生体等の被検体１は、静磁場発生
マグネット２により生成される静磁場および傾斜磁場発
生コイル３により生成される異なる三方向の傾斜磁場が
印加される空間に置かれる。各コイルに流す電流を変化
させることにより、静磁場の均一度を調整することので
きるシムコイル１１を備えている場合もある。被検体１
に対し、プローブ４により生成される高周波磁場を照射
して磁気共鳴現象を生じさせ、被検体１から発生する磁
気共鳴信号をプローブ４により検出する。検出された磁
気共鳴信号は受信器９を介して演算装置５に送られ、演
算装置５は磁気共鳴信号から画像情報を生成してディス
プレイ６に表示する。シムコイル１１の駆動用電源部１
２、傾斜磁場発生コイル３の駆動用電源部７、送信器８
および受信器９は、シーケンス制御装置１０により制御
される。また必要に応じて、記憶媒体１３に計測信号お
よび測定条件を記憶させる。 【００１５】図２は、本発明で使用する、高速にケミカ
ルシフト画像が得られる高速ＭＲＳＩ法の一手法である
多重エンコード法のパルスシーケンスの一例を示すもの
である。このパルスシーケンスでは、まず初めに、スラ
イス選択用の第１の傾斜磁場Ｇｓ１と、９０°パルスと
呼ばれる第１の高周波磁場ＲＦ１を同時に印加すること
により、選択スライス内の核磁化だけを回転（励起）さ
せる。次に、エコータイムをＴｅとするとき、Ｔｅ／２
後にスライス選択用の第２の傾斜磁場Ｇｓ２と１８０°
パルスと呼ばれる第２の高周波磁場ＲＦ２を同時に印加
し、前記９０°パルスによって励起されていた核スピン
を１８０°反転させることにより、さらにＴｅ／２後の
時点を中心とするエコー信号Ｓｉｇを発生させる。 【００１６】そして、エコー信号Ｓｉｇを計測する際
に、傾斜磁場Ｇｘの勾配を周期的に反転させたリードア
ウト用の傾斜磁場Ｇｒを印加することにより、Ｘ軸方向
の空間情報を含む連続的なエコー信号（以下、エコート
レイン信号と呼ぶ）を発生させることができる。なお、
Ｙ軸方向の空間情報は、エンコード用の傾斜磁場Ｇｅに
よりエコー信号Ｓｉｇに付加される。そして、前記Ｇｅ
の勾配を段階的に変化させ、磁化の励起および信号の計
測を繰返し時間Ｔｒで繰り返す。得られた一連の信号に
対し、３次元逆フーリエ変換を施すことにより、ケミカ
ルシフト画像を得ることができる。多重エンコード法
は、例えば特開昭６１−１３１４３号公報に記載されて
いる。 【００１７】この多重エンコード法によれば、現在、最
も一般的なＭＲＳＩ法として知られている３Ｄ−ＣＳＩ
法に比べ、測定の次元を１次元減少させることができ、
高速化が可能となる。これは、１回の磁化の励起および
信号の計測で取得できるエコートレイン信号から、ケミ
カルシフト情報とＸ軸方向の空間情報を含む２次元情報
を同時抽出できるためである。 【００１８】〔実施例１〕以下、第１の実施例について
説明を行う。まず、図１の装置を用い、図２にパルスシ
ーケンスを示した多重エンコード法を用いて、被検体の
ケミカルシフト画像を測定し、該ケミカルシフト画像の
各ピクセルの水スペクトルのピーク位置を抽出する。抽
出に当たっては、通常、各ピクセルの全スペクトルにお
いて、最大強度をとる位置を水スペクトルのピーク位置
とする。なお、部位によっては、脂肪スペクトルのピー
ク強度が水スペクトルのピーク強度を超えることがあり
得るが、その場合、脂肪と水のケミカルシフトの違い
（約３．５ｐｐｍ）を利用して、予め水と脂肪のスペク
トルを分離しておくことができる。そして、各ピクセル
の水スペクトルにおいて、ピークの中心位置が一様にな
るように、演算装置での演算結果に基づいて各シムコイ
ルに流す電流を変化させることにより、静磁場の均一度
を向上させることができる。 【００１９】例えば図３のように、各ピクセルの水スペ
クトルのピーク位置がＸ軸に沿ってシフトしている場
合、被検体内にＸ軸方向に磁場不均一があることが分か
り、ケミカルシフトは磁場強度に比例するため、各ピク
セル位置での磁場強度すなわち不均一磁場の大きさがわ
かる。故に、Ｘ軸方向の磁場分布を調整できるシムコイ
ルを調整することにより、静磁場の均一度を向上させる
ことができる。特開平５−７５６９号公報に記載されて
いるように、各シムコイルが、前記ピークの中心位置に
与える影響をあらかじめ測定しておけば、水のケミカル
シフト画像から各シムコイルに流す電流値を演算装置で
計算することができる。 【００２０】〔実施例２〕以下、第２の実施例について
説明を行う。まず、前記多重エンコード法を用いて、被
検体のケミカルシフト画像を測定し、該ケミカルシフト
画像の各ピクセルの水スペクトルのピーク位置を抽出す
る。抽出に当たっては、通常、各ピクセルの全スペクト
ルにおいて、最大強度をとる位置を水スペクトルのピー
ク位置とする。なお、部位によっては、脂肪スペクトル
のピーク強度が水スペクトルのピーク強度を超えること
があり得るが、その場合、脂肪と水のケミカルシフトの
違い（約３．５ｐｐｍ）を利用して、予め水と脂肪のス
ペクトルを分離しておくことができる。そして、各ピク
セルの水スペクトルのピーク位置をメモリに格納する。
該ピーク位置のデータに基づいて、ケミカルシフト画像
の各ピクセルのスペクトルを補正することができる。 【００２１】例えば、被検体内にＸ軸方向の磁場不均一
がある場合、図４（ａ）のように各ピクセルの水スペク
トルのピーク位置がＸ軸に沿ってシフトする。そこで、
あるピクセルＰ1 のピーク位置に、全てのピクセルのピ
ーク位置を揃えるような変換Ｆ（Ｐ1 ）を求めることが
できる〔図４（ｂ）〕。また、水以外（例えばＳ／Ｎの
低いコリンやクレアチン等）のケミカルシフト画像〔図
４（ｃ）〕の各ピクセルのスペクトルにも、同様の磁場
不均一によるピーク位置のシフトが生じている。そこ
で、図４（ｃ）のケミカルシフト画像に前記変換Ｆ（Ｐ
1 ）を施すことにより、磁場不均一の影響が除去された
ケミカルシフト画像図４（ｄ）を得ることが可能とな
る。 【００２２】〔実施例３〕以下、第３の実施例について
説明を行う。図５は、本実施例を適用した３Ｄ−ＣＳＩ
法のパルスシーケンスの例である。このパルスシーケン
スでは、まず初めに、特開昭６０−１６８０４１号記載
のＣＨＥＳＳ(Chemical Shift Selective)パルスと呼ば
れる励起帯域を制限した第１の高周波磁場ＲＦ３を印加
することにより、水の磁化だけを選択的に励起させる。
次に、エコータイムをＴｅ１とすると、Ｔｅ１／２後に
スライス選択用の第１の傾斜磁場Ｇｓ３と１８０°パル
スと呼ばれる第２の高周波磁場ＲＦ４を同時に印加し、
前記ＲＦ３によって励起されていた核スピンを１８０°
反転させることにより、さらにＴｅ１／２後の時点を中
心とするエコー信号Ｓｉｇ１を発生させる。なお、Ｘ軸
方向の空間情報およびＹ軸方向の空間情報は、エンコー
ド用の傾斜磁場Ｇｅ１およびＧｅ２により、エコー信号
Ｓｉｇ１に付加される。 【００２３】エコー信号Ｓｉｇ１の取得後、スポイル用
の傾斜磁場Ｇｐ１，Ｇｐ２およびＧｐ３を印加すること
より、水の磁化を飽和させ、続けて、スライス選択用の
第２の傾斜磁場Ｇｓ１と第３の高周波磁場ＲＦ１を同時
に印加することにより、選択スライス内の水以外の物質
の核磁化だけを回転（励起）させる。次に、エコータイ
ムをＴｅ２とすると、Ｔｅ２／２後にスライス選択用の
第３の傾斜磁場Ｇｓ２と１８０°パルスと呼ばれる第２
の高周波磁場ＲＦ２を同時に印加し、前記ＲＦ１によっ
て励起されていた核スピンを１８０°反転させることに
より、さらにＴｅ２／２後にエコー信号Ｓｉｇ２を発生
させる。なお、Ｘ軸方向の空間情報およびＹ軸方向の空
間情報は、エンコード用の傾斜磁場Ｇｅ３およびＧｅ４
により、エコー信号Ｓｉｇ２に付加される。 【００２４】これにより、一回の繰返し時間Ｔｒ内に、
水および水以外の物質の磁気共鳴信号を別々に取得する
ことが可能となる。そして、前記Ｇｅ１，Ｇｅ２，Ｇｅ
３およびＧｅ４の勾配をそれぞれ段階的に変化させ、磁
化の励起および信号の計測を繰返し時間Ｔｒで繰り返
す。得られた一連の信号Ｓｉｇ１およびＳｉｇ２に対
し、それぞれ３次元逆フーリエ変換を施すことにより、
水および水以外の物質のケミカルシフト画像を得ること
ができる。そして、前記第２の実施例と同様にして、得
られた水のケミカルシフト画像のデータに基づき、全て
のピクセルに対して水のスペクトルのピーク位置を揃え
るような変換を見出し、得られた水以外の物質のケミカ
ルシフト画像にその変換を施すことにより、各ピクセル
のスペクトルに対する不均一磁場の影響を補正すること
ができる。 【００２５】〔実施例４〕以下、第４の実施例について
説明を行う。図６は、本実施例を適用した前記多重エン
コード法のパルスシーケンスの例である。このパルスシ
ーケンスでは、まず初めに、ＣＨＥＳＳパルスと呼ばれ
る励起帯域を制限した第１の高周波磁場ＲＦ３を印加す
ることにより、水の磁場だけを選択的に励起させる。次
に、エコータイムをＴｅ１とすると、Ｔｅ１／２後にス
ライス選択用の第１の傾斜磁場Ｇｓ３と１８０゜パルス
と呼ばれる第２の高周波磁場ＲＦ４を同時に印加し、前
記ＲＦ３によって励起されていた核スピンを１８０゜反
転させることにより、さらにＴｅ１／２後の時点を中心
とするエコー信号Ｓｉｇ１を発生させる。なお、Ｘ軸方
向の空間情報はリードアウト用の傾斜磁場Ｇｒ１によ
り、Ｙ軸方向の空間情報はエンコード用の傾斜磁場Ｇｅ
１により、エコー信号Ｓｉｇ１に付加される。 【００２６】エコー信号Ｓｉｇ１の取得後、スポイル用
の傾斜磁場Ｇｒ１，Ｇｒ２及びＧｒ３を印加することに
より、水の磁化を飽和させ、続けてスライス選択用の第
２の傾斜磁場Ｇｓ１と第３の高周波磁場ＲＦ１を同時に
印加することにより、選択スライス内の水以外の物質の
核磁化だけを回転（励起）させる。次に、エコータイム
をＴｅ２とすると、Ｔｅ２／２後にスライス選択用の第
３の傾斜磁場Ｇｓ２と１８０゜パルスと呼ばれる第２の
高周波磁場ＲＦ２を同時に印加し、前記ＲＦ１によって
励起されていた核スピンを１８０゜反転させることによ
り、さらにＴｅ２／２後にエコー信号Ｓｉｇ２を発生さ
せる。なお、Ｘ軸方向の空間情報はリードアウト用の傾
斜磁場Ｇｒ２により、Ｙ軸方向の空間情報はエンコード
用の傾斜磁場Ｇｅ２により、エコー信号Ｓｉｇ２に付加
される。 【００２７】これにより、一回の繰り返し時間Ｔｒ内
に、水及び水以外の物質の磁気共鳴信号を別々に取得す
ることが可能となる。そして、前記Ｇｅ１及びＧｅ２の
勾配をそれぞれ段階的に変化させ、磁化の励起及び信号
の計測を繰り返し時間Ｔｒで繰り返す。得られた一連の
信号Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２に対し、それぞれ３次元逆フ
ーリエ変換を施すことにより、水及び水以外の物質のケ
ミカルシフト画像を得ることができる。そして、前記第
２の実施例と同様にして、得られた水のケミカルシフト
画像のデータに基づき、全てのピクセルに対して水のス
ペクトルのピーク位置を揃えるような変換を見出し、得
られた水以外の物質のケミカルシフト画像にその変換を
施すことにより、各ピクセルのスペクトルに対する不均
一磁場の影響を補正することができる。 【００２８】なお、高速ＭＲＳＩ法として、前記多重エ
ンコード法以外に、マグネティック・レゾナンス・イン
・メディスン（Magnetic Resonance in Medicine）第１
巻、３７０−３８６頁（１９８４年）等に記載されたマ
ンスフィールド（Mansfield)による提案のＥＰＳＭ法お
よびＰＲＥＰ法を用いた場合も、同様の効果が得られ
る。 【００２９】また、前記各実施例では、３次元測定（ケ
ミカルシフト軸、Ｘ軸、Ｙ軸）の場合について述べた
が、４次元測定（ケミカルシフト軸、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸）の場合でも、同様の効果が得られる。また、水素原
子以外の磁気共鳴信号を観測する場合にも、あらかじ
め、前記実施例の手法を用いて、磁場均一度の向上を行
うことにより、同様の効果が得られる。 【００３０】 【発明の効果】本発明によれば、磁場不均一の影響の無
いケミカルシフト画像を短時間で測定可能な磁気共鳴イ
メージング装置を提供することができる。
装置に係り、特にケミカルシフトに関する情報の空間分
布を測定するのに好適な磁気共鳴イメージング装置に関
するものである。 【０００２】 【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中
に置かれた被検体に対し、特定周波数の高周波磁場を照
射することにより磁気共鳴現象を引き起こし、被検体か
ら発生する磁気共鳴信号を利用して、物質の化学的・物
理的な情報を画像化することができる。特に磁気共鳴ス
ペクトロスコピックイメージング（Magnetic Resonance
Spectroscopic Imaging以下、ＭＲＳＩと略す）法は、
様々な分子の化学結合の違いによる磁気共鳴周波数の差
異（以下、ケミカルシフトと呼ぶ）を測定し、各分子ご
との空間分布像（以下、ケミカルシフト画像と呼ぶ）を
得る方法である。ケミカルシフトの大きさはｐｐｍ（百
万分の一）オーダーと非常に小さいため、ＭＲＳＩ法に
おいては、磁気共鳴周波数に影響を与える磁場均一性の
調整が重要になる。 【０００３】一般に、生体等の被検体が磁場均一性に与
える影響はかなり大きいため、被検体込みで磁場均一性
を向上させる必要がある。そこで、シムコイルに流す電
流量を変化させ、シムコイルの発生する磁場を静磁場に
重畳させることにより磁場均一度を調整する方法が提案
されている。この方法では、シム電流を決定するための
基準データが必要とされ、この基準データとして被検体
のケミカルシフト画像が利用される。なおＳ／Ｎの観点
から、被検体が生体である場合には被検体内の水のケミ
カルシフトが利用される場合が多い。 【０００４】また、磁場均一性は向上させずに、前記基
準データから抽出される各ピクセルの水スペクトルのピ
ーク位置のデータをメモリに格納し、データに基づい
て、ケミカルシフト画像の各スペクトルを補正する方法
が特開昭５９−１４８８５４号に提案されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記基
準データとして用いる被検体内の水のケミカルシフト画
像を得るには、かなり長い測定時間を必要とするという
問題がある。例えば、現在、最も一般的なＭＲＳＩ法と
して知られている３Ｄ−ＣＳＩ法を用いて、マトリクス
数１６×１６、繰返し時間１．５秒のケミカルシフト画
像を測定した場合、その測定時間は最低６．４分とな
り、マトリクス数３２×３２と増やした場合、その測定
時間は最低２５．６分となる。 【０００６】また、1Ｈ−ＭＲＳＩの場合、観測対象と
する代謝物質の磁気共鳴信号は、水の磁気共鳴信号に比
べて千分の一以下と小さいため、通常、代謝物質のケミ
カルシフト画像を得る際には、大きな水の信号を疑似飽
和してから測定を行う。従って、水のケミカルシフト画
像から抽出される各ピクセルの水スペクトルのピーク位
置をメモリに格納し、該ピーク位置のデータに基づい
て、該データの測定以降に得られるケミカルシフト画像
の各スペクトルを補正する場合、水のケミカルシフト画
像の測定と代謝物質のケミカルシフト画像の測定の、二
回の測定が必要となってしまう。本発明は、磁場不均一
の影響のないケミカルシフト画像を短時間に得ることの
できる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的
とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明による第１の装置
は、被検体から磁気共鳴信号を取得する際に、複数方向
の傾斜磁場のうち少なくとも一方向の傾斜磁場の勾配極
性を周期的に反転させて印加し、得られた磁気共鳴信号
から抽出された水スペクトルのピーク位置に基づいてシ
ムコイルにより磁場均一性を調整することを特徴とす
る。 【０００８】本発明による第２の装置は、被検体から磁
気共鳴信号を測定する際に、複数方向の傾斜磁場のうち
少なくとも一方向の傾斜磁場の勾配極性を周期的に反転
させて印加し、得られた磁気共鳴信号から抽出される各
ピクセルの水スペクトルのピーク位置を前記メモリに格
納し、該ピーク位置のデータに基づいて、ケミカルシフ
ト画像の各ピクセルのスペクトルを補正することを特徴
とする。スペクトルの補正は、全てのピクセルにおける
水スペクトルのピーク位置を一定位置に揃える変換を求
め、この変換を各ピクセルのスペクトルに適用すること
により行うことができる。 【０００９】本発明による第３の装置は、水の磁化だけ
を選択的に励起して水の磁気共鳴信号を計測した後、水
の磁化を疑似飽和させ、続けて、水以外の物質の磁化を
励起して水以外の物質の磁気共鳴信号を計測することに
より、一回の測定で水と水以外の物質のケミカルシフト
画像を別々に取得し、得られた水のケミカルシフト画像
のデータに基づいて、得られた水以外の物質のケミカル
シフト画像に関し、各ピクセルのスペクトルを補正する
ことを特徴とする。スペクトルの補正は、前述の全ピク
セルにおいて水スペクトルのピーク位置を一定位置に揃
える変換を施すことにより行うことができる。 【００１０】本発明による第４の装置は、前記第３の装
置において、被検体から水素原子核に関する磁気共鳴信
号を測定する際に、複数方向の傾斜磁場のうち、少なく
とも一方向の傾斜磁場の勾配極性を周期的に反転させて
印加することを特徴とする。磁気共鳴信号は水素原子核
に関する信号とすることができるが、他の原子核に関す
る信号でもよい。 【００１１】 【作用】被検体からの磁気共鳴信号を取得する際に、複
数方向の傾斜磁場のうち少なくとも一方向の傾斜磁場の
勾配極性を周期的に反転させて印加することにより、一
回の磁化の励起および信号の計測で、ケミカルシフト情
報と少なくとも一方向の空間情報を同時に得ることがで
きるため、シムコイルに流す電流を決定するための基準
データ、またはケミカルシフト画像の各ピクセルのスペ
クトルを補正するための基準データとなる被検体内の水
のケミカルシフトデータを高速に得ることができる。 【００１２】また、水の磁化だけを選択的に励起して水
の磁気共鳴信号を計測した後、水の磁化を疑似飽和さ
せ、続けて、水以外の物質の磁化を励起して水以外の物
質の磁気共鳴信号を計測することにより、一回の測定で
水と水以外の物質のケミカルシフトデータを別々に取得
することにより、ケミカルシフト画像の各ピクセルのス
ペクトルを補正するための基準データとなる被検体内の
水のケミカルシフトデータを高速に得ることができる。 【００１３】その際、複数方向の傾斜磁場のうち少なく
とも一方向の傾斜磁場の勾配極性を周期的に反転させて
印加することにより、一回の磁化の励起および信号の計
測でケミカルシフト情報と少なくとも一方向の空間情報
を同時に得ることができるため、水と水以外の物質のケ
ミカルシフト画像を高速に取得し、得られた水のケミカ
ルシフト画像のデータに基づいて、水以外の物質のケミ
カルシフト画像の各スペクトルを補正することができ
る。 【００１４】 【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１に、本発明が適用される磁気共鳴イメージング
装置の構成例を示す。生体等の被検体１は、静磁場発生
マグネット２により生成される静磁場および傾斜磁場発
生コイル３により生成される異なる三方向の傾斜磁場が
印加される空間に置かれる。各コイルに流す電流を変化
させることにより、静磁場の均一度を調整することので
きるシムコイル１１を備えている場合もある。被検体１
に対し、プローブ４により生成される高周波磁場を照射
して磁気共鳴現象を生じさせ、被検体１から発生する磁
気共鳴信号をプローブ４により検出する。検出された磁
気共鳴信号は受信器９を介して演算装置５に送られ、演
算装置５は磁気共鳴信号から画像情報を生成してディス
プレイ６に表示する。シムコイル１１の駆動用電源部１
２、傾斜磁場発生コイル３の駆動用電源部７、送信器８
および受信器９は、シーケンス制御装置１０により制御
される。また必要に応じて、記憶媒体１３に計測信号お
よび測定条件を記憶させる。 【００１５】図２は、本発明で使用する、高速にケミカ
ルシフト画像が得られる高速ＭＲＳＩ法の一手法である
多重エンコード法のパルスシーケンスの一例を示すもの
である。このパルスシーケンスでは、まず初めに、スラ
イス選択用の第１の傾斜磁場Ｇｓ１と、９０°パルスと
呼ばれる第１の高周波磁場ＲＦ１を同時に印加すること
により、選択スライス内の核磁化だけを回転（励起）さ
せる。次に、エコータイムをＴｅとするとき、Ｔｅ／２
後にスライス選択用の第２の傾斜磁場Ｇｓ２と１８０°
パルスと呼ばれる第２の高周波磁場ＲＦ２を同時に印加
し、前記９０°パルスによって励起されていた核スピン
を１８０°反転させることにより、さらにＴｅ／２後の
時点を中心とするエコー信号Ｓｉｇを発生させる。 【００１６】そして、エコー信号Ｓｉｇを計測する際
に、傾斜磁場Ｇｘの勾配を周期的に反転させたリードア
ウト用の傾斜磁場Ｇｒを印加することにより、Ｘ軸方向
の空間情報を含む連続的なエコー信号（以下、エコート
レイン信号と呼ぶ）を発生させることができる。なお、
Ｙ軸方向の空間情報は、エンコード用の傾斜磁場Ｇｅに
よりエコー信号Ｓｉｇに付加される。そして、前記Ｇｅ
の勾配を段階的に変化させ、磁化の励起および信号の計
測を繰返し時間Ｔｒで繰り返す。得られた一連の信号に
対し、３次元逆フーリエ変換を施すことにより、ケミカ
ルシフト画像を得ることができる。多重エンコード法
は、例えば特開昭６１−１３１４３号公報に記載されて
いる。 【００１７】この多重エンコード法によれば、現在、最
も一般的なＭＲＳＩ法として知られている３Ｄ−ＣＳＩ
法に比べ、測定の次元を１次元減少させることができ、
高速化が可能となる。これは、１回の磁化の励起および
信号の計測で取得できるエコートレイン信号から、ケミ
カルシフト情報とＸ軸方向の空間情報を含む２次元情報
を同時抽出できるためである。 【００１８】〔実施例１〕以下、第１の実施例について
説明を行う。まず、図１の装置を用い、図２にパルスシ
ーケンスを示した多重エンコード法を用いて、被検体の
ケミカルシフト画像を測定し、該ケミカルシフト画像の
各ピクセルの水スペクトルのピーク位置を抽出する。抽
出に当たっては、通常、各ピクセルの全スペクトルにお
いて、最大強度をとる位置を水スペクトルのピーク位置
とする。なお、部位によっては、脂肪スペクトルのピー
ク強度が水スペクトルのピーク強度を超えることがあり
得るが、その場合、脂肪と水のケミカルシフトの違い
（約３．５ｐｐｍ）を利用して、予め水と脂肪のスペク
トルを分離しておくことができる。そして、各ピクセル
の水スペクトルにおいて、ピークの中心位置が一様にな
るように、演算装置での演算結果に基づいて各シムコイ
ルに流す電流を変化させることにより、静磁場の均一度
を向上させることができる。 【００１９】例えば図３のように、各ピクセルの水スペ
クトルのピーク位置がＸ軸に沿ってシフトしている場
合、被検体内にＸ軸方向に磁場不均一があることが分か
り、ケミカルシフトは磁場強度に比例するため、各ピク
セル位置での磁場強度すなわち不均一磁場の大きさがわ
かる。故に、Ｘ軸方向の磁場分布を調整できるシムコイ
ルを調整することにより、静磁場の均一度を向上させる
ことができる。特開平５−７５６９号公報に記載されて
いるように、各シムコイルが、前記ピークの中心位置に
与える影響をあらかじめ測定しておけば、水のケミカル
シフト画像から各シムコイルに流す電流値を演算装置で
計算することができる。 【００２０】〔実施例２〕以下、第２の実施例について
説明を行う。まず、前記多重エンコード法を用いて、被
検体のケミカルシフト画像を測定し、該ケミカルシフト
画像の各ピクセルの水スペクトルのピーク位置を抽出す
る。抽出に当たっては、通常、各ピクセルの全スペクト
ルにおいて、最大強度をとる位置を水スペクトルのピー
ク位置とする。なお、部位によっては、脂肪スペクトル
のピーク強度が水スペクトルのピーク強度を超えること
があり得るが、その場合、脂肪と水のケミカルシフトの
違い（約３．５ｐｐｍ）を利用して、予め水と脂肪のス
ペクトルを分離しておくことができる。そして、各ピク
セルの水スペクトルのピーク位置をメモリに格納する。
該ピーク位置のデータに基づいて、ケミカルシフト画像
の各ピクセルのスペクトルを補正することができる。 【００２１】例えば、被検体内にＸ軸方向の磁場不均一
がある場合、図４（ａ）のように各ピクセルの水スペク
トルのピーク位置がＸ軸に沿ってシフトする。そこで、
あるピクセルＰ1 のピーク位置に、全てのピクセルのピ
ーク位置を揃えるような変換Ｆ（Ｐ1 ）を求めることが
できる〔図４（ｂ）〕。また、水以外（例えばＳ／Ｎの
低いコリンやクレアチン等）のケミカルシフト画像〔図
４（ｃ）〕の各ピクセルのスペクトルにも、同様の磁場
不均一によるピーク位置のシフトが生じている。そこ
で、図４（ｃ）のケミカルシフト画像に前記変換Ｆ（Ｐ
1 ）を施すことにより、磁場不均一の影響が除去された
ケミカルシフト画像図４（ｄ）を得ることが可能とな
る。 【００２２】〔実施例３〕以下、第３の実施例について
説明を行う。図５は、本実施例を適用した３Ｄ−ＣＳＩ
法のパルスシーケンスの例である。このパルスシーケン
スでは、まず初めに、特開昭６０−１６８０４１号記載
のＣＨＥＳＳ(Chemical Shift Selective)パルスと呼ば
れる励起帯域を制限した第１の高周波磁場ＲＦ３を印加
することにより、水の磁化だけを選択的に励起させる。
次に、エコータイムをＴｅ１とすると、Ｔｅ１／２後に
スライス選択用の第１の傾斜磁場Ｇｓ３と１８０°パル
スと呼ばれる第２の高周波磁場ＲＦ４を同時に印加し、
前記ＲＦ３によって励起されていた核スピンを１８０°
反転させることにより、さらにＴｅ１／２後の時点を中
心とするエコー信号Ｓｉｇ１を発生させる。なお、Ｘ軸
方向の空間情報およびＹ軸方向の空間情報は、エンコー
ド用の傾斜磁場Ｇｅ１およびＧｅ２により、エコー信号
Ｓｉｇ１に付加される。 【００２３】エコー信号Ｓｉｇ１の取得後、スポイル用
の傾斜磁場Ｇｐ１，Ｇｐ２およびＧｐ３を印加すること
より、水の磁化を飽和させ、続けて、スライス選択用の
第２の傾斜磁場Ｇｓ１と第３の高周波磁場ＲＦ１を同時
に印加することにより、選択スライス内の水以外の物質
の核磁化だけを回転（励起）させる。次に、エコータイ
ムをＴｅ２とすると、Ｔｅ２／２後にスライス選択用の
第３の傾斜磁場Ｇｓ２と１８０°パルスと呼ばれる第２
の高周波磁場ＲＦ２を同時に印加し、前記ＲＦ１によっ
て励起されていた核スピンを１８０°反転させることに
より、さらにＴｅ２／２後にエコー信号Ｓｉｇ２を発生
させる。なお、Ｘ軸方向の空間情報およびＹ軸方向の空
間情報は、エンコード用の傾斜磁場Ｇｅ３およびＧｅ４
により、エコー信号Ｓｉｇ２に付加される。 【００２４】これにより、一回の繰返し時間Ｔｒ内に、
水および水以外の物質の磁気共鳴信号を別々に取得する
ことが可能となる。そして、前記Ｇｅ１，Ｇｅ２，Ｇｅ
３およびＧｅ４の勾配をそれぞれ段階的に変化させ、磁
化の励起および信号の計測を繰返し時間Ｔｒで繰り返
す。得られた一連の信号Ｓｉｇ１およびＳｉｇ２に対
し、それぞれ３次元逆フーリエ変換を施すことにより、
水および水以外の物質のケミカルシフト画像を得ること
ができる。そして、前記第２の実施例と同様にして、得
られた水のケミカルシフト画像のデータに基づき、全て
のピクセルに対して水のスペクトルのピーク位置を揃え
るような変換を見出し、得られた水以外の物質のケミカ
ルシフト画像にその変換を施すことにより、各ピクセル
のスペクトルに対する不均一磁場の影響を補正すること
ができる。 【００２５】〔実施例４〕以下、第４の実施例について
説明を行う。図６は、本実施例を適用した前記多重エン
コード法のパルスシーケンスの例である。このパルスシ
ーケンスでは、まず初めに、ＣＨＥＳＳパルスと呼ばれ
る励起帯域を制限した第１の高周波磁場ＲＦ３を印加す
ることにより、水の磁場だけを選択的に励起させる。次
に、エコータイムをＴｅ１とすると、Ｔｅ１／２後にス
ライス選択用の第１の傾斜磁場Ｇｓ３と１８０゜パルス
と呼ばれる第２の高周波磁場ＲＦ４を同時に印加し、前
記ＲＦ３によって励起されていた核スピンを１８０゜反
転させることにより、さらにＴｅ１／２後の時点を中心
とするエコー信号Ｓｉｇ１を発生させる。なお、Ｘ軸方
向の空間情報はリードアウト用の傾斜磁場Ｇｒ１によ
り、Ｙ軸方向の空間情報はエンコード用の傾斜磁場Ｇｅ
１により、エコー信号Ｓｉｇ１に付加される。 【００２６】エコー信号Ｓｉｇ１の取得後、スポイル用
の傾斜磁場Ｇｒ１，Ｇｒ２及びＧｒ３を印加することに
より、水の磁化を飽和させ、続けてスライス選択用の第
２の傾斜磁場Ｇｓ１と第３の高周波磁場ＲＦ１を同時に
印加することにより、選択スライス内の水以外の物質の
核磁化だけを回転（励起）させる。次に、エコータイム
をＴｅ２とすると、Ｔｅ２／２後にスライス選択用の第
３の傾斜磁場Ｇｓ２と１８０゜パルスと呼ばれる第２の
高周波磁場ＲＦ２を同時に印加し、前記ＲＦ１によって
励起されていた核スピンを１８０゜反転させることによ
り、さらにＴｅ２／２後にエコー信号Ｓｉｇ２を発生さ
せる。なお、Ｘ軸方向の空間情報はリードアウト用の傾
斜磁場Ｇｒ２により、Ｙ軸方向の空間情報はエンコード
用の傾斜磁場Ｇｅ２により、エコー信号Ｓｉｇ２に付加
される。 【００２７】これにより、一回の繰り返し時間Ｔｒ内
に、水及び水以外の物質の磁気共鳴信号を別々に取得す
ることが可能となる。そして、前記Ｇｅ１及びＧｅ２の
勾配をそれぞれ段階的に変化させ、磁化の励起及び信号
の計測を繰り返し時間Ｔｒで繰り返す。得られた一連の
信号Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２に対し、それぞれ３次元逆フ
ーリエ変換を施すことにより、水及び水以外の物質のケ
ミカルシフト画像を得ることができる。そして、前記第
２の実施例と同様にして、得られた水のケミカルシフト
画像のデータに基づき、全てのピクセルに対して水のス
ペクトルのピーク位置を揃えるような変換を見出し、得
られた水以外の物質のケミカルシフト画像にその変換を
施すことにより、各ピクセルのスペクトルに対する不均
一磁場の影響を補正することができる。 【００２８】なお、高速ＭＲＳＩ法として、前記多重エ
ンコード法以外に、マグネティック・レゾナンス・イン
・メディスン（Magnetic Resonance in Medicine）第１
巻、３７０−３８６頁（１９８４年）等に記載されたマ
ンスフィールド（Mansfield)による提案のＥＰＳＭ法お
よびＰＲＥＰ法を用いた場合も、同様の効果が得られ
る。 【００２９】また、前記各実施例では、３次元測定（ケ
ミカルシフト軸、Ｘ軸、Ｙ軸）の場合について述べた
が、４次元測定（ケミカルシフト軸、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸）の場合でも、同様の効果が得られる。また、水素原
子以外の磁気共鳴信号を観測する場合にも、あらかじ
め、前記実施例の手法を用いて、磁場均一度の向上を行
うことにより、同様の効果が得られる。 【００３０】 【発明の効果】本発明によれば、磁場不均一の影響の無
いケミカルシフト画像を短時間で測定可能な磁気共鳴イ
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】
【図１】磁気共鳴イメージング装置の構成図。
【図２】多重エンコード法のパルスシーケンスを示す
図。 【図３】実施例１の説明図。 【図４】実施例２の説明図。 【図５】実施例３のパルスシーケンスを示す図。 【図６】実施例４のパルスシーケンスを示す図。 【符号の説明】 ＲＦ…高周波磁場、Ｇｚ…Ｚ軸方向の傾斜磁場、Ｇｘ…
Ｘ軸方向の傾斜磁場、Ｇｙ…Ｙ軸方向の傾斜磁場、ＲＦ
１…９０°パルス、ＲＦ２…１８０°パルス、Ｇｓ１…
９０°スライス磁場、Ｇｓ２…１８０°スライス磁場、
Ｇｒ…リードアウト磁場、Ｇｅ…エンコード磁場、Ｓｉ
ｇ…磁気共鳴エコー信号、Ｔｒ…繰返し時間、Ｔｅ…エ
コー時間、ＲＦ３…ＣＨＥＳＳパルス、ＲＦ４…１８０
°パルス、Ｇｓ３…１８０°スライス磁場、Ｇｐ１，Ｇ
ｐ２，Ｇｐ３…スポイル磁場、Ｇｅ１，Ｇｅ２，Ｇｅ
３，Ｇｅ４…エンコード磁場、Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２…磁
気共鳴エコー信号
図。 【図３】実施例１の説明図。 【図４】実施例２の説明図。 【図５】実施例３のパルスシーケンスを示す図。 【図６】実施例４のパルスシーケンスを示す図。 【符号の説明】 ＲＦ…高周波磁場、Ｇｚ…Ｚ軸方向の傾斜磁場、Ｇｘ…
Ｘ軸方向の傾斜磁場、Ｇｙ…Ｙ軸方向の傾斜磁場、ＲＦ
１…９０°パルス、ＲＦ２…１８０°パルス、Ｇｓ１…
９０°スライス磁場、Ｇｓ２…１８０°スライス磁場、
Ｇｒ…リードアウト磁場、Ｇｅ…エンコード磁場、Ｓｉ
ｇ…磁気共鳴エコー信号、Ｔｒ…繰返し時間、Ｔｅ…エ
コー時間、ＲＦ３…ＣＨＥＳＳパルス、ＲＦ４…１８０
°パルス、Ｇｓ３…１８０°スライス磁場、Ｇｐ１，Ｇ
ｐ２，Ｇｐ３…スポイル磁場、Ｇｅ１，Ｇｅ２，Ｇｅ
３，Ｇｅ４…エンコード磁場、Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２…磁
気共鳴エコー信号
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−246329（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−131746（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−13143（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 5/055
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 異なる３方向の傾斜磁場を発生する傾斜
磁場発生手段、高周波磁場発生手段、被検体からの核磁
気共鳴信号を検出する信号検出手段の各手段を制御する
シーケンス制御装置と、前記信号検出手段により検出さ
れた核磁気共鳴信号から被検体のケミカルシフト画像を
生成する演算装置とを有し、前記シーケンス制御装置
は、１回の繰返し時間内に、水の核磁気共鳴信号を取得
した後に、水以外の物質の核磁気共鳴信号を取得する制
御を行ない、前記演算装置は、水の核磁気共鳴信号から
水のケミカルシフト画像と、水以外の物質の核磁気共鳴
信号から水以外の物質のケミカルシフト画像とを求め、
前記演算装置は、水の水素原子核に起因するケミカルシ
フト信号のピーク位置を前記水のケミカルシフト画像の
各ピクセルのスペクトルから抽出する演算を行ない、前
記水のケミカルシフト画像の前記各ピクセルにおける前
記ピーク位置を一定位置に揃える変換を求め、前記変換
を前記水以外の物質のケミカルシフト画像の各ピクセル
のスペクトルに施して、磁場不均一の影響が除去された
前記ケミカルシフト像を得ることを特徴とする磁気共鳴
イメージング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25083994A JP3380340B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 磁気共鳴イメージング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25083994A JP3380340B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 磁気共鳴イメージング装置 |
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ID=17213786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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1994
- 1994-10-17 JP JP25083994A patent/JP3380340B2/ja not_active Expired - Fee Related
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