JP3447120B2 - Ｍｒｉ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（Ｍagnetic Ｒ
esonance）イメージング方法およびＭＲＩ（Magnetic R
esonance Imaging）装置に関する。さらに詳しくは、結
合水（boundｗater）プロトンを選択的に飽和させるた
めに二項パルスを印加するＭＲイメージング方法および
ＭＲＩ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】振幅が交互に正負反転する少なくとも２
つの部分からなり，各部分の時間・振幅積の絶対値の比
が二項係数になり，各部分の時間・振幅積の和が０にな
る二項パルスは、分子量の小さい体液などを構成する自
由水プロトン（free water）を励起せず，分子量の大き
い細胞膜などを構成する結合水プロトンを選択的に励起
し飽和させるために、データ収集用パルスシーケンスの
前に印加される。

【０００３】図５は、従来の二項パルスを印加するＭＲ
イメージング方法のパルスシーケンスの一例である。こ
のパルスシーケンスＳ’では、データ収集用パルスシー
ケンスＤにより自由水プロトンからのＮＭＲ（Nuclear
Magnetic Resonance）信号を収集する前に、自由水プロ
トンの共鳴周波数ｆｏに等しい送信周波数ｆｓを持つ二
項パルスＲ’αを印加している。

【０００４】図６に示すように、上記二項パルスＲ’α
は、フリップ角α゜の励起パルスを１：−２：１に分割
した１・２・１パルスであり、振幅Ｃで時間幅τの部分
Ｂ１と，振幅−Ｃで時間幅２τの部分Ｂ２と，振幅Ｃで
時間幅τの部分Ｂ３との３つの部分からなっている。

【０００５】図７に、人体における自由水プロトンのＮ
ＭＲスペクトルＳｆと結合水プロトンのＮＭＲスペクト
ルＳｂと上記二項パルスＲ’αの周波数スペクトルＳ
ｒ’とを示す。自由水プロトンの共鳴周波数ｆｏに二項
パルスＲ’αの送信周波数ｆｓを合せてあるため、自由
水プロトンのＮＭＲスペクトルＳｆのピークが二項パル
スＲ’αの周波数スペクトルＳｒ’の谷に一致する。そ
して、自由水プロトンのＮＭＲスペクトルＳｆは比較的
狭い帯域であるため、自由水プロトンの大部分は二項パ
ルスＲ’αによって励起されない。一方、結合水プロト
ンのＮＭＲスペクトルＳｂは比較的広い帯域であるた
め、二項パルスＲ’αによって励起されることとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の二項パルス
を印加するＭＲイメージング方法のパルスシーケンスで
は、自由水プロトンの共鳴周波数ｆｏに二項パルスＲ’
αの送信周波数ｆｓを合せることにより、自由水プロト
ンのＮＭＲスペクトルＳｆのピークが二項パルスＲ’α
の周波数スペクトルＳｒ’の谷に一致するようにしてい
る。ところが、図７から判るように、人体における自由
水プロトンのＮＭＲスペクトルＳｆは、脂肪等の成分に
影響されて、ピークに対して非対称になっている。すな
わち、周波数の低い側に偏っている。このため、図８に
示すように、周波数の低い側の部分Ａに対応する自由水
プロトンが二項パルスＲ’αによって励起されてしま
い、自由水プロトンの信号強度が低下してしまう問題点
がある。そこで、この発明の目的は、自由水プロトンの
一部が二項パルスＲ’αによって励起されて信号強度が
低下してしまう問題点を解消できるようにしたＭＲイメ
ージング方法およびＭＲＩ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、結合水プロトンを選択的に飽和させるために二項
パルスを印加するＭＲイメージング方法において、二項
パルスの送信周波数を自由水プロトンの共鳴周波数より
低くす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、結合水プロ
トンを選択的に飽和させるために二項パルスを印加する
ＭＲＩ装置において、自由水プロトンの共鳴周波数より
低い送信周波数の二項パルスを印加するパルス印加手段
を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。

【０００９】第３の観点では、この発明は、上記構成の
ＭＲＩ装置において、二項パルスの送信周波数が、自由
水プロトンの共鳴周波数（ｆｏ）より１００Ｈｚ〜２０
０Ｈｚの範囲内で低いことを特徴とするＭＲＩ装置を提
供する。

【００１０】

【作用】上記第１の観点によるＭＲイメージング方法お
よび上記第２の観点によるＭＲＩ装置では、二項パルス
の送信周波数を自由水プロトンの共鳴周波数より低くし
た。先述のように、人体における自由水プロトンのＮＭ
Ｒスペクトルは、共鳴周波数よりも周波数の低い側に偏
っているから、それに合せて二項パルスの送信周波数を
自由水プロトンの共鳴周波数より低くすれば、二項パル
スによって励起されてしまう自由水プロトンの部分が少
なくなる。従って、自由水プロトンの信号強度の低下を
防止できる。

【００１１】上記第３の観点によるＭＲＩ装置では、二
項パルスの送信周波数が、自由水プロトンの共鳴周波数
より１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの範囲内で低い。この発明
の発明者の知見によれば、上記範囲内で二項パルスの送
信周波数を自由水プロトンの共鳴周波数より低くする
と、二項パルスによって励起される自由水プロトンの割
合が、通常、最も少なくなる。

【００１２】

【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳しく説明する。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１００のブロック図である。このＭＲＩ装置１０
０において、マグネットアセンブリ１は、内部に被検体
を挿入するための空間部分（孔）を有し、この空間部分
を取りまくようにして、被検体に一定の主磁場を印加す
る主磁場コイルと、勾配磁場を発生するための勾配磁場
コイル（勾配磁場コイルは、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸のコイル
を備えている）と、被検体内のプロトンを励起するため
のＲＦパルスを印加する送信コイルと、被検体からのＮ
ＭＲ信号を検出する受信コイル等が配置されている。主
磁場コイル，勾配磁場コイル，送信コイルおよび受信コ
イルは、それぞれ主磁場電源２，勾配磁場駆動回路３，
ＲＦ電力増幅器４および前置増幅器５に接続されてい
る。

【００１３】シーケンス記憶回路８は、計算機７からの
指令に従い、スピン・ワープ法等のシーケンスに基づい
て、勾配磁場駆動回路３を操作し、前記マグネットアセ
ンブリ１の勾配磁場コイルから勾配磁場を発生させると
共に、ゲート変調回路９を操作し、ＲＦ発振回路１０か
らの高周波出力信号を所定タイミング・所定包絡線のパ
ルス状信号に変調し、それをＲＦパルスとしてＲＦ電力
増幅器４に加え、ＲＦ電力増幅器４でパワー増幅した
後、前記マグネットアセンブリ１の送信コイルに印加
し、目的の励起領域を選択励起する。

【００１４】前置増幅器５は、マグネットアセンブリ１
の受信コイルで検出された被検体からのＮＭＲ信号を増
幅し、位相検波器１２に入力する。位相検波器１２は、
ＲＦ発振回路１０の出力を参照信号とし、前置増幅器５
からのＮＭＲ信号を位相検波して、Ａ／Ｄ変換器１１に
与える。Ａ／Ｄ変換器１１は、位相検波後のアナログ信
号をディジタル信号に変換して、計算機７に入力する。
計算機７は、Ａ／Ｄ変換器１１からのデジタル信号に対
する画像再構成演算を行い、目的の励起領域のイメージ
（プロトン密度像）を生成する。このイメージは、表示
装置６にて表示される。また、計算機７は、操作卓１３
から入力された情報を受け取るなどの全体的な制御を受
け持つ。この発明のＭＲイメージング方法は、計算機
７，シーケンス記憶回路８，ゲート変調回路９，ＲＦ電
力増幅器４およびマグネットアセンブリ１の送信コイル
により実行される。すなわち、これらがパルス印加手段
に相当する。

【００１５】図２は、この発明にかかる二項パルスを印
加するＭＲイメージング方法のパルスシーケンスの一実
施例である。このパルスシーケンスＳでは、データ収集
用パルスシーケンスＤにより自由水プロトンからのＮＭ
Ｒ信号を収集する前に、自由水プロトンの共鳴周波数ｆ
ｏよりもΔｆだけ低い送信周波数ｆｓ（＝ｆｏ−Δｆ）
を持つ二項パルスＲαを印加している。この二項パルス
Ｒαを、オフレゾナンス（ｏff resonance）二項パルス
という。送信周波数ｆｓとして、図３に示すように、被
検体（人）のＮＭＲスペクトルＳｈのピークの２０％を
与える周波数ｆａ，ｆｂの中間の周波数（ｆａ＋ｆｂ）
／２を設定してもよい。このとき、Δｆ＝ｆｏ−（ｆａ
＋ｆｂ）／２である。また、Δｆは、通常は１００Ｈｚ
〜２００Ｈｚの範囲内である。上記二項パルスＲαは、
例えば１・２・１パルスや，１・３・３・１パルスであ
る。

【００１６】図４に、人体における自由水プロトンのＮ
ＭＲスペクトルＳｆと結合水プロトンのＮＭＲスペクト
ルＳｂと上記二項パルスＲαの周波数スペクトルＳｒと
を示す。自由水プロトンの二項パルスＲαによって励起
される部分Ａａ，Ａｂが可及的に小さくなるように、二
項パルスＲαの送信周波数ｆｓを自由水プロトンの共鳴
周波数ｆｏより低くしてある。そして、自由水プロトン
のＮＭＲスペクトルＳｆは比較的狭い帯域であるため、
自由水プロトンは二項パルスＲαによってほとんど励起
されない。一方、結合水プロトンのＮＭＲスペクトルＳ
ｂは比較的広い帯域であるため、二項パルスＲαによっ
て励起される。

【００１７】

【発明の効果】この発明のＭＲイメージング方法および
ＭＲＩ装置によれば、自由水プロトンの一部が二項パル
スによって励起されて信号強度が低下してしまうことを
防止できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のＭＲＩ装置のブロック図
である。

【図２】この発明のＭＲイメージング方法を実施するた
めのパルスシーケンスの例示図である。

【図３】この発明にかかる二項パルスの送信周波数の決
定方法の一つを示す説明図である。

【図４】この発明の二項パルスの周波数スペクトルと人
体の自由水プロトンのＮＭＲスペクトルおよび結合水プ
ロトンのＮＭＲスペクトルの説明図である。

【図５】従来のＭＲイメージング方法を実施するための
パルスシーケンスの例示図である。

【図６】１・２．１パルスの例示図である。

【図７】従来の二項パルスの周波数スペクトルと人体の
自由水プロトンのＮＭＲスペクトルおよび結合水プロト
ンのＮＭＲスペクトルの説明図である。

【図８】従来の二項パルスによる自由水プロトンの部分
励起の説明図である。

【符号の説明】

１００ ＭＲＩ装置 １ マグネットアセンブリ ４ ＲＦ電力増幅器 ７ 計算機 ８ シーケンスコントローラ ９ ゲート変調回路 １０ ＲＦ発振回路 １１ ＲＦ電力増幅器 １３ 操作卓 Ｒα 二項パルス ｆｓ 二項パルスの送信周波数 Ｓｒ 二項パルスの周波数スペクト
ル Ｓｈ 人のＮＭＲスペクトル Ｓｆ 人の自由水プロトンのＮＭＲ
スペクトル Ｓｂ 人の結合水プロトンのＮＭＲ
スペクトル

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合水プロトンを選択的に飽和させるた
   めに二項パルスを印加するＭＲＩ装置において、 自由水プロトンの共鳴周波数より低い送信周波数の二項
   パルスを印加するパルス印加手段を具備したことをを特
   徴とするＭＲＩ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＭＲＩ装置において、
   二項パルスの送信周波数が、自由水プロトンの共鳴周波
   数より１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの範囲内で低いことを特
   徴とするＭＲＩ装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のＭＲＩ装
   置において、二項パルスが、フリップ角α°の励起パル
   スを１：−２：１に分割した１・２・１パルスであるこ
   とを特徴とするＭＲＩ装置。