JP3519128B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴イメージング
装置に係り、特に、撮影用のスキャンの前にプリパルス
を印加する手順を含むシーケンスや被検体内の水のみを
選択的に励起するシーケンスを使って脂肪からのＭＲ信
号抑制の効果を改善した磁気共鳴イメージング装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲ撮像において、いわゆるＭＴＣ（Ｍ
ａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｃｏｎ
ｔｒａｓｔ）効果を得ることが臨床上重要な意義をもつ
場合がある。

【０００３】図１７は、水、脂肪および高分子に含まれ
るプロトンのスペクトルを描いたものである。同図でわ
かるように、水に含まれるプロトンは、例えば１．５テ
スラの磁場下では約６４ＭＨｚの共鳴周波数を持つが、
脂肪に含まれるプロトンは、よく知られているようにケ
ミカルシフトによって３．５ＰＰＭだけ低周波側（同図
中の右側）にずれ、上述の磁場下では約２２４Ｈｚだけ
シフトする。一方、高分子に含まれるプロトンは非常に
周波数幅の広い特性を持っている。

【０００４】ここで、通常の撮影シーケンスを実行する
前に水のプロトンの共鳴周波数から例えば５００Ｈｚず
れた周波数を選択的に励起してやると、高分子のプロト
ンからの信号レベルは破線のように低下するが、さらに
水に含まれるプロトンからのＭＲ信号レベルも破線のよ
うに低下する。これは、水のプロトンが高分子のプロト
ンと交差緩和または交換しているためであると考えら
れ、ＭＴＣ（Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓ
ｆｅｒ Ｃｏｎｔｒａｓｔ）効果としてすでに知られて
いる。

【０００５】このようなＭＴＣ効果を利用すると、高分
子が存在する割合に応じて従来とは異なったコントラス
トの画像を得ることができる。また、血管部の信号レベ
ルに比べて実質部の信号レベルを大幅に低減させるとい
う効果もあるため、細い血管描出を行うアンギオグラフ
ィーにも応用されている。

【０００６】図１８は、高分子のプロトンを選択励起す
るためのパルスの一例を示したものである。同図に示し
たパルスは、パルス長が２項分布で表される比率であっ
て極性が交互に反転する複数のパルス群で構成されたい
わゆるバイノミアルパルスであり、特に、パルス長を
１：２：１（このようなバイノミアルパルスを以下１２
１パルスのように表記する）、全体の時間を上述の周波
数を考慮して約１ｍｓｅｃになるように、パルス間の時
間τを短く設定してある。

【０００７】図１９は、１２１パルスの磁化特性を表し
た曲線であり、縦軸には磁化Ｍｚを横軸には中心周波数
ｆ_０からのシフト量をとってある。この曲線は、中心周
波数付近にスペクトル値をもつプロトンは結果的に励起
されず、バイノミアルパルスに続いて行う撮影シーケン
スに何等影響が残らないが、中心周波数から５００Ｈｚ
以上離れたところにスペクトル値を持つプロトンはバイ
ノミアルパルスで励起されて磁化が残らず、後の撮影シ
ーケンスで得られるＭＲ信号のレベルが小さくなること
を示している。すなわち、後の撮影シーケンスで信号を
抽出することができる周波数範囲は同図のカーブの山部
分に相当し、信号が抽出されない周波数範囲は同図のカ
ーブの谷部分に相当する。

【０００８】したがって、このようなバイノミアルパル
スの中心周波数ｆ_０を水のプロトンの共鳴周波数に一致
させて印加すると、水のプロトンは励起されないが、高
分子のプロトンは５００Ｈｚ以上の谷の部分で励起され
ることになり、引き続き行う撮影シーケンスにおいては
高分子からのＭＲ信号のレベルを低下させることができ
る。このように、バイノミアルパルスを用いて高分子の
プロトンを予め選択的に励起することにより、上述のＭ
ＴＣ効果を得ることができる。

【０００９】一方、ＭＲ撮像では、臨床上の意義が小さ
いといわれる脂肪が画像に現れないように、いわゆる脂
肪抑制可能な撮影手法がとられることが多い。脂肪を抑
制する撮影手法には多数あるが、その一つとして周波数
選択的にプロトンを励起可能なバイノミアルパルスを利
用する方法が知られている。

【００１０】上述したように、バイノミアルパルスの磁
化Ｍｚの谷部分については後の撮影シーケンスで出てく
る信号レベルが低下するため、脂肪に含まれるプロトン
の共鳴周波数が谷部分にくるようにバイノミアルパルス
を設定する。

【００１１】図２０は、このように設定された１３３１
パルスを示したものである。ここで、水に含まれるプロ
トンの共鳴周波数が中心周波数ｆ_０にくるようにかつ脂
肪に含まれるプロトンの共鳴周波数がｆ_０から２２０Ｈ
ｚ程度低周波側にずれた谷部分にくるように、時間軸ｔ
上ではパルスとパルスの間の時間τを２．３ｍｓｅｃ程
度に長めに設定してある。

【００１２】このようなバイノミアルパルスを印加し、
次いで、通常の撮影シーケンスを実行すれば、自由水の
プロトンだけを画像化し、脂肪に含まれるプロトンから
の信号レベルを抑制することができる。

【００１３】ところで、磁気共鳴イメージング（ＭＲ
Ｉ）装置では、静磁場の均一性はスペクトルの質（ＳＮ
比と分解能）を決める上で重要なファクタになるから、
ＭＲＩ装置には通常、磁場均一性を調整するためのシム
コイルによる調整手段が設けられている。この調整手段
としては、医用ＭＲＩの場合、患者の長時間の拘束を回
避することなどの観点から、ｘ，ｙ，ｚの１次シム（グ
ラジェント・シム）が使われ、水と脂肪のスペクトル上
での分離が行われている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、脂肪か
らのＭＲ信号を抑制するために加える１３３１パルス
は、プリパルスであり、パルス全体の長さが約７ｍｓｅ
ｃにもなるため、繰返し時間ＴＲが長くなることから、
この繰返し時間ＴＲを短くして使用するウルトラファー
ストスキャンやアンギオグラフィーには使用しにくいと
いう問題があった。これに対して、繰返し時間ＴＲを短
かくするためにτを短くすると、磁化Ｍｚ特性のグラフ
でいうところの山部分が拡がって脂肪も画像化されてし
まい、脂肪抑制の効果が小さくなってしまうという相反
する問題を生じていた。さらに、プリパルスはあくまで
パルスであるから、静磁場の不均一の影響を受け易く、
画質が低下することもあった。さらにまた、水の共振点
から外れた周波数域を励起する（ｏｆｆ−ｒｅｓｏｎａ
ｎｃｅ）ため、ＭＴＣ効果も併せて発生してしまい、そ
の分Ｓ／Ｎ比が低下する。

【００１５】さらに、前述した従来の１次シムによる静
磁場均一性の確保の問題について考察してみる。このよ
うに１次シムによるシミングを行っても、静磁場の高次
（２次以上）の磁界成分の乱れは依然として残ってお
り、この高次成分の不均一性によって水の共鳴曲線がプ
リパルス（例えば１３３１バイノミアルパルス）の中心
周波数ｆ_０からずれてしまうという状態が頻発してい
る。

【００１６】図２１には、スライス方向を縦軸に、周波
数ｆを横軸にとったときの、高次の磁界成分の不均一性
に因る、スライス位置毎の周波数変化の一例を示す。ス
ライス面の位置がスライス方向の中心から離れるに従っ
て、同一周波数ｆ＝ｆ_１のずれが顕著になっている。

【００１７】この結果、特にマルチスライス撮影のとき
に前述したような脂肪抑制などを狙ったプリパルスを起
動させた場合、アイソセンターの位置に合わせられるス
ライス方向の中心のスライス面はかかる１次シムの効果
に拠って、例えば図２２（ａ）に示すように水の共鳴曲
線が中心周波数ｆ_０に一致するものの、スライス方向の
中心からずれたスライス面では前述した高次の磁界成分
の乱れに因って、例えば同図（ｂ）に示すように水の共
鳴曲線が中心周波数ｆ_０からずれてしまい、水及び脂肪
の共鳴曲線がプリパルスの山及び谷部分から逸脱する。
したがって、マルチスライス撮影を行ったとき、スライ
ス方向の中心付近のスライス面では脂肪抑制の効果を発
揮できるが、中心付近からずれるにつれて、脂肪抑制の
効果が小さくなってしまい、スライス位置に応じて画像
の品質が低下するという未解決の問題点があった。

【００１８】本発明は上述した種々の事情を考慮してな
されたもので、とくに、脂肪からのＭＲ信号の抑制を、
プリパルスを用いたシーケンスでマルチスライス撮影を
行う場合、静磁場の高次の成分の乱れに起因した脂肪か
らの信号抑制効果の低減を確実に防止し、複数のスライ
ス面全体にわたって一定した高画質のＭＲ画像を得るこ
とを、その目的とする。

【００１９】

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１〜８記載の発明に係る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当該被検体の脂
肪からのＭＲ信号を抑制するためのプリパルスを印加し
た後、画像データ収集のためのＲＦパルスを含むパルス
列を前記被検体に印加して当該複数のスライス面からＭ
Ｒ信号を収集するようにしたもので、前記静磁場を均一
化させるシミングを前記スライス面毎に行なうシミング
手段と、前記静磁場の磁場成分の乱れに起因したスペク
トル分布の前記スライス面毎のずれを検出する検出手段
と、この検出手段により検出された前記スペクトル分布
のずれ検出値に応じて前記プリパルスの周波数帯域を前
記スライス面毎に補正する補正手段を備えたことを要部
とする。好適には、前記シミング手段は１次のシミング
を行うシミング手段である。また前記補正手段は、例え
ば、前記プリパルスの中心周波数を前記ずれ検出値に応
じて補正する手段であったり、前記ＲＦパルスの周波数
を前記ずれ検出値に応じて補正する手段である。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【作用】請求項１〜８記載の発明では、例えば、静磁場
を分離させる１次のシミングが行われ、それでも残るこ
とがある静磁場の高次成分の乱れに起因した水や脂肪の
共鳴周波数のスライス面毎のずれが検出される。このス
ライス面毎のずれ検出値に応じてプリパルスやＲＦパル
スの中心周波数がスライス面毎に補正される。これによ
り、プリパルスの磁化特性はスライス面毎に水及び脂肪
の共鳴曲線に合致し、脂肪からのＭＲ信号のレベルが確
実に抑制される。また、これにより、シミング手段とし
ては、１次のグラジェントのみで間に合う。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【実施例】以下、この発明の第１実施例を、図１〜図４
を参照して説明する。

【００２７】この実施例に係る磁気共鳴イメージング装
置の概略構成を図１に示す。この磁気共鳴イメージング
装置は、静磁場発生用の磁石部と、静磁場に位置情報を
付加するための傾斜磁場部と、選択励起用及びＭＲ信号
受信用の送受信部と、システムコントロール及び画像再
構成を担う制御・演算部とを備えている。

【００２８】磁石部は、例えば超電導方式の磁石１と、
この磁石１に電流を供給する静磁場電源２とを備え、被
検体Ｐが挿入される円筒状の診断空間のＺ軸方向に静磁
場Ｈ_０を発生させる。なお、この磁石部には、１次のシ
ミング用のシムコイル１４が設けられ、このシムコイル
１４に供給する電流を調整することで、１次のシミング
が行えるようになっている。

【００２９】傾斜磁場部は、磁石１に組み込まれたＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向の３組の傾斜磁場コイル３ｘ〜３ｚと、こ
の傾斜磁場コイル３ｘ〜３ｚに電流を供給する傾斜磁場
電源４と、この電源４を制御するシーケンサ５内の傾斜
磁場シーケンサ５ａとを備える。このシーケンサ５ａは
コンピュータを備え、装置全体のコントローラ６（コン
ピュータを搭載）からＦＥ法、高速ＳＥ法などに係る収
集シーケンスを指令する信号を受ける。これにより、傾
斜磁場シーケンサ５ａは、指令されたシーケンスにした
がってＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の各傾斜磁場の印加及びその強
度を制御し、それらの傾斜磁場が静磁場Ｈ_０に重畳可能
になっている。この実施例では、互いに直交する３軸の
内のＺ軸方向の傾斜磁場をスライス用傾斜磁場Ｇ_Ｓと
し、Ｘ軸方向のそれを読出し用傾斜磁場Ｇ_Ｒとし、さら
にＹ軸方向のそれを位相エンコード用傾斜磁場Ｇ_Ｅとす
る。

【００３０】送受信部は、磁石１内の撮影空間にて被検
体Ｐの近傍に配設される高周波コイル７と、このコイル
７に接続された送信機８Ｔ及び受信機８Ｒと、この送信
機８Ｔ及び受信機８Ｒの動作タイミングを制御するＲＦ
シーケンサ５ｂ（コンピュータを搭載）とを備える。こ
の送信機８Ｔ及び受信機８Ｒは、ＲＦシーケンサ５ｂの
制御のもと、核磁気共鳴（ＮＭＲ）を励起させるための
プリパルスやラーモア周波数のＲＦ電流パルスを高周波
コイル７に供給する一方、高周波コイル７が受信したＭ
Ｒ信号（高周波信号）を受信し、各種の信号処理を施し
て、対応するデジタル信号を形成するようになってい
る。

【００３１】さらに、制御・演算部は、上述したコント
ローラ６のほか、受信機８Ｒで形成されたＭＲ信号のデ
ジタルデータを入力し、画像データを演算する演算ユニ
ット１０と、演算した画像データを保管する記憶ユニッ
ト１１と、画像を表示する表示器１２と、入力器１３と
を備えている。演算ユニット１０は、具体的には、メモ
リ空間である２次元フーリエ空間への実測データの配
置、画像再構成のためのフーリエ変換などの処理を行
う。コントローラ６は傾斜磁場シーケンサ５ａ及びＲＦ
シーケンサ５ｂの同期をとりながら、両者の動作内容及
び動作タイミングを制御する。

【００３２】図２は、シーケンサ５（傾斜磁場シーケン
サ５ａ及びＲＦシーケンサ５ｂ）が実行するパルスシー
ケンスを示したものである。

【００３３】同図でわかるように、シーケンサ５は、バ
イノミアルパルスを印加する第１のシーケンスと、ＭＲ
画像データを収集する第２のシーケンスとを実行するよ
うになっている。第２のシーケンスは、同図に示したよ
うに例えばＦＥ法で行うのがよい。

【００３４】第１のシーケンスは、１２１パルスＰ
_１２１ ^＊の中心周波数を所定のオフセット量だけ高周波
側にオフセットさせて印加するようになっている（＊記
号は、必要に応じてオフセット可能なパルスであること
を示す）。このときの、オフセット量は、予めプリスキ
ャンなどにより決定してあり、１．０ｐｐｍ乃至４．０
ｐｐｍとするのがよく、さらに、１．５ｐｐｍ乃至３．
０ｐｐｍとするのがよい。この場合、例えば１．５テス
ラの磁場下ではそれぞれ５０Ｈｚ乃至２５０Ｈｚ、１０
０Ｈｚ乃至２００Ｈｚとなる。

【００３５】本実施例の磁気共鳴イメージング装置を用
いてＭＲ撮像を行うには、まず、バイノミアルパルスＰ
_１２１ ^＊を含む第１のシーケンスを実行する。このとき
のバイノミアルパルスＰ_１２１ ^＊のオフセットにより、
脂肪に含まれるプロトンおよび高分子に含まれるプロト
ンが励起される。

【００３６】図３は、バイノミアルパルスＰ_１２１ ^＊を
高周波側に例えば１５０Ｈｚだけオフセットさせた場合
の磁化Ｍｚ曲線を示したグラフである。

【００３７】同図でわかるように、水の共鳴周波数付近
は山の部分であるので励起されないが、脂肪に含まれる
プロトンの共鳴周波数すなわち−２２０Ｈｚあたりでは
谷部分にさしかかるところであり所定量だけ励起され
る。また、高分子に含まれるプロトンは、谷部分で励起
される。

【００３８】次に、第２のシーケンスを実行し、ＭＲ画
像データを収集する。この収集時には、脂肪および高分
子は第１のシーケンスですでに励起されているので、第
２のシーケンスで得られる脂肪の信号レベルは小さくな
る。高分子についても同様に信号レベルは小さくなる。
これに対し、水に含まれるプロトンは、第１のシーケン
スで励起されていないため、第２のシーケンスで強い信
号が得られる。

【００３９】以上説明したように、本実施例の磁気共鳴
イメージング方法および磁気共鳴イメージング装置は、
脂肪に含まれるプロトンおよび高分子に含まれるプロト
ンが励起されるように、バイノミアルパルスの中心周波
数を水に含まれるプロトンの共鳴周波数に対して所定の
オフセット量だけ高周波側にオフセットさせてバイノミ
アルパルスを印加するようにしたので、脂肪の信号レベ
ルを大幅に低減させることができる。したがって、脂肪
の中に隠れて見えなかった細い血管を画像化することが
できる。

【００４０】図４は、水と脂肪から出てくる信号強度を
測定した実験データであり、オフセット量を横軸として
示したものである。

【００４１】同図でわかるように、オフセット量を１．
０ｐｐｍ乃至３．８ｐｐｍとすると、水の信号強度は１
００％乃至５０％程度になり、脂肪の信号強度は９０％
乃至４５％になる。オフセット量を１．５ｐｐｍ乃至
３．０ｐｐｍとすると、水の信号強度を９６％乃至８４
％程度に確保できる一方で、脂肪の信号強度を８４％乃
至６３％に低減させることができる。

【００４２】また、本実施例の磁気共鳴イメージング方
法および磁気共鳴イメージング装置は、脂肪の信号レベ
ルを低減させるのみならず、高分子の信号レベルを低減
させることができ、ＭＴＣ効果を得ることができる。特
に本実施例ではバイノミアルパルスをオフセットさせた
ので、高分子が励起される周波数帯が水の共鳴周波数に
近くなり、かかるオフセットをさせなかった従来シーケ
ンスよりも高いＭＴＣ効果を得ることができる。

【００４３】このような脂肪抑制効果およびＭＴＣ効果
は、第１のシーケンスを通常の撮影シーケンスに先立っ
て行うことによって容易に得ることができ、繰り返し時
間（ＴＲ）をほとんど延ばす必要もない。

【００４４】したがって、本実施例の磁気共鳴イメージ
ング方法および磁気共鳴イメージング装置は、ＴＲを短
くして使用するパルスシーケンス、例えばウルトラファ
ーストスキャンやアンギオグラフィーにきわめて有効な
手段となる。

【００４５】また、アンギオ以外においても、脂肪を抑
制しつつＭＴＣ効果を得ることが可能となる。

【００４６】また、本実施例の磁気共鳴イメージング方
法および磁気共鳴イメージング装置は、静脈からのＭＲ
信号を抑制し動脈からの信号を強調することができると
いう別の効果もある。

【００４７】上述の実施例では、バイノミアルパルスを
１２１パルスとしたが、これに限定されるものではな
く、必要に応じて１３３１あるいは１４６４１パルス等
としてもよい。かかる構成により、水と脂肪との分離の
程度がさらに向上する。

【００４８】続いて、本発明の第２実施例を図５〜図９
に基づいて説明する。ここで、第１実施例と同一又は同
等の構成要素又は処理については同一の符号を用い、説
明を簡単化又は省略する（後述の第３，４実施例でも同
様にする）。

【００４９】この第２実施例に係る磁気共鳴イメージン
グ装置は、マルチスライス撮影における脂肪からのＭＲ
信号抑制効果の劣化防止に関する。

【００５０】この目的を達成するため、第２実施例にお
ける磁気共鳴イメージング装置は第１実施例と同一のハ
ード構成を採用する一方で、コントローラ６、シーケン
サ５、及び演算ユニット１０は共働して、図５（ａ），
（ｂ）のシーケンスに従う図６の処理を行うようになっ
ている。

【００５１】すなわち、図６の最初のステップ３０では
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向について１次のシミング（ボリューム
シミング）を例えば図５（ａ）に示すシミング用パルス
シーケンスを用いて行い、静磁場Ｈ_０の均一化を図ると
ともに、各スライス面のプリパルス（ここでは１３３１
のバイノミアルパルスＰ_１３３１ ^＊を用いる：図５
（ｂ）参照）の周波数オフセット量Δｆを求める。

【００５２】具体的には、３次元のスライス領域を構成
する複数のスライス面のうち、最初のスライス面（例え
ばアイソセンターに対応するスライス方向中心の面）に
ついて９０°パルスで励起しＭＲ信号（エコー信号又は
ＦＩＤ信号）を得る（ステップ３０_１，３０_２参照）。
次いで、このＭＲ信号がフーリエ変換されて、例えば図
７に示すような、水及び脂肪の共鳴周波数（中心周波
数）ｆ_ＷＡＴ，ｆ_ＦＡＴを含むスペクトルが得られる
（ステップ３０_３参照）。そこで、これら水及び脂肪の
共鳴曲線Ｃ_ＷＡＴ，Ｃ_ＦＡＴの半値幅Ｗ_ＷＡＴ，Ｗ
_ＦＡＴが各々演算され、この半値幅Ｗ_ＷＡＴ，Ｗ_ＦＡＴ
が最小になるようにシムコイル１４（図１参照）に流す
電流が調整される（ステップ３０_４〜３０_６参照）。こ
の結果、水及び脂肪の共鳴曲線Ｃ_ＷＡＴ，Ｃ_ＦＡＴが互
いに良好に分離される。

【００５３】このように診断対象のボリューム部位につ
いて１次シミングが終ると、ステップ３０_７〜３０_１０
の処理を順次実行する。この内、ステップ３０_７〜３０
_９では、ステップ３０_１〜３０_３と同様に、スライス面
毎にスキャンを行ってＭＲ信号を収集し、この収集した
ＭＲ信号をフーリエ変換する。この結果、スライス面毎
に水と脂肪の共鳴曲線Ｃ_ＷＡＴ，Ｃ_ＦＡＴを含むスペク
トル分布が得られる（図７参照）。

【００５４】さらに、ステップ３０_１０では、１３３１
のプリパルスＰ_１３３１ ^＊を脂肪抑制効果が最も高くな
る周波数位置に設定したときのプリパルスＰ_１３３１ ^＊
の中心周波数ｆ_０（＝ｆ_ｄ０）と水の共鳴周波数ｆ
_ＷＡＴとのずれを、周波数オフセット量Δｆ（＝ｆ_ｄ０
−ｆ_ＷＡＴ）として演算し、記憶する。但し、この実施
例では中心のスライス面（アイソセンター位置に一致）
を基準にするので、中心スライス面の周波数オフセット
量Δｆ＝０となる。

【００５５】かかるオフセット量の演算は全スライス面
について個別に実施される（ステップ３０_１１参照）。
この結果、図８に一例を示す如く、複数のスライス面Ｓ
_１〜Ｓ_ｎのそれぞれについて１３３１プリパルスＰ
_１３３１ ^＊に対する周波数オフセット量Δｆ＝（Δ
ｆ_１，…，Δｆ_ｎ）が求められる。

【００５６】続いて、１３３１のプリパルスＰ_１３３１
^＊を、ＳＥ法に拠るシーケンス前に図５（ｂ）に示す如
く印加することにより、マルチスキャン撮影が実施され
る（ステップ３１，３２参照）。この一連のシーケンス
を実行する中で、脂肪抑制のための１３３１パルスＰ
_１３３１ ^＊に、前記ステップ３０_１０で演算した周波数
オフセット量Δｆが加算され、この加算結果に対応した
１３３１パルスＰ_１３３１ ^＊が求められる（ステップ３
２_１，３２_２参照）。この補正されたパルスＰ_１３３１
^＊がＲＦコイル７から印加されると、スライス面毎にプ
リパルスＰ_１３３１ ^＊による磁化の周波数域全体が周波
数軸上で水の共鳴曲線Ｃ_ＷＡＴ側に移動する。この結
果、例えば図９に示すスライス面Ｓ_１〜Ｓ_ｎ（図８に対
応する）のスペクトルの各々において、静磁場Ｈ_０の磁
界成分の高次の乱れに因って、各スライス面のスペクト
ル曲線Ｃ_ＷＡＴ，Ｃ_ＦＡＴが周波数軸上で移動する（ず
れる）ような場合であっても、スライス面毎に、１３３
１パルスＰ_１３３１ ^＊の中心周波数ｆ_０が水の共鳴曲線
Ｃ_ＷＡＴの中心に一致するように制御される。このと
き、ＲＦパルスによる励起範囲はスライス面が変わって
も固定である。

【００５７】したがって、スライス面がスライス方向の
中心位置から離れるに従ってスペクトルとプリパルスが
ずれるといった従来の問題点は確実に排除され、どのス
ライス面をとっても、プリパルスＰ_１３３１ ^＊の磁化特
性の山及び谷部分が水及び脂肪の共鳴曲線Ｃ_ＷＡＴ，Ｃ
_ＦＡＴに良好に合致する。このため、何れのスライス面
でも脂肪抑制の効果が確実に発揮され、高画質であっ
て、脂肪抑制効果の面でスライス面毎のバラツキの極め
て少ない均一で安定した画像となり、装置の信頼性も向
上する。しかも、本実施例のシムコイル１４は１次のシ
ミング用のもののみで済むから、シムコイルのハード構
成が格別に大形化することもない。さらに、高次のシミ
ングを行うときのような長時間のスキャン準備時間も不
要である。

【００５８】続いて、本発明の第３実施例図１０〜図１
３に基づいて説明する。

【００５９】この第３実施例の磁気共鳴イメージング装
置も前記第２実施例と同様に、マルチスライス撮影にお
ける脂肪からのＭＲ信号の抑制効果の劣化防止に関す
る。この第２実施例および第３実施例は共に、プリパル
スを用いた脂肪からのＭＲ信号抑制の手法を採用してい
るが、第２実施例では前述の如くプリパルスの周波数帯
域をスライス面毎に調整することにより脂肪からのＭＲ
信号抑制を行っているのに対し、この第３実施例ではス
ライス面毎にＲＦパルスの高周波信号の周波数自体を調
整するものである。

【００６０】この第３実施例に係る磁気共鳴イメージン
グ装置は第１実施例と同一のハード構成を採用するとと
もに、コントローラ６，シーケンサ５，および演算ユニ
ット１０は共働して、図１０（ａ），（ｂ）のシーケン
スに従う図１１の処理を行うようになっている。

【００６１】図１１の最初のステップ４０では、Ｘ，
Ｙ，Ｚ軸について１次のシミング（ボリュームシミン
グ）を図１０（ａ）に示すシミング用パルスシーケンス
を用いて行い、静磁場Ｈ_０の均一化を図るとともに、ス
ライス面に印加するＲＦパルスの周波数に対するオフセ
ット量Δｆをスライス面毎に演算する。

【００６２】この内、ステップ４０_１〜４０_６は１次の
シミングに対する処理の概要を示しており、前述した図
６のステップ３０_１〜３０_６と同一の処理内容である。
なお、シミングとしては高次のシミングも可能である。

【００６３】このシミングが終わると、ステップ４０_７
〜４０_９の処理（スキャン，ＭＲ信号収集、フーリエ変
換）を順次行って、水と脂肪の共鳴曲線Ｃ_ＷＡＴ，Ｃ
_ＦＡＴを含むスライス面毎のスペクトル分布を得る（図
１２参照）。この後、ステップ４０_１０に移行して、１
３３１のプリパルスＰ_１３３１を脂肪抑制効果が最も高
くなる周波数位置に設定したときのプリパルスＰ
_１３３１の中心周波数ｆ_ｏ（＝ｆ_ｄｏ）と基準ピークと
しての水の共鳴周波数ｆ_ＷＡＴとの周波数ずれを、周波
数オフセット量Δｆ（＝ｆ_ｄｏ−ｆ_ＷＡＴ）として演算
し、記憶する。この実施例では図１２に示すように、上
記プリパルスＰ_１３３１の周波数位置は中心スライス面
（アイソセンター位置を含むスライス面）を基準に設定
するようにしているので、中心スライス面の周波数オフ
セット量はΔｆ＝０になる。このオフセット量Δｆの演
算は全スライス面について個別に実施される（ステップ
４０_１１）。この結果、診断対象のボリューム部位（例
えば腹部）の複数のスライス面の夫々について、ＲＦパ
ルスの周波数に対する周波数オフセット量Δｆ（＝Δｆ
_１，…，Δｆ_ｎ）が求められる。

【００６４】この後、ステップ４１，４２にて、脂肪か
らのＭＲ信号を抑制するための１３３１のプリパルスＰ
_１３３１を用いたＳＥ法のシーケンスを図１０（ｂ）に
示す如く実行し、マルチスキャン撮影を行う。このシー
ケンスを行う中で、励起用のＲＦパルスの周波数はスラ
イス面Ｓ_１（…Ｓ_ｎ）毎に補正される。

【００６５】具体的には、ステップ４２_１にて、ステッ
プ４０_１０で予め演算／記憶していた周波数オフセット
量Δｆ＝Δｆ_１（…Δｆ_ｎ）をメモリから呼び出した
後、ステップ４２_２において、基準値として予め設定し
た周波数（例えば６４ＭＨｚ：１．５Ｔ時）に周波数オ
フセット量Δｆを加え、ＲＦパルス：ＲＦ_１（…Ｒ
Ｆ_ｎ）の中心周波数を補正演算する。これにより、例え
ばスライス面Ｓ_１…Ｓ_ｎのＲＦパルス：ＲＦ_１…ＲＦ_ｎ
の中心周波数ｆ_１…ｆ_ｎは（但し、１．５Ｔ時）

【外１】 のように調整される。

【００６６】この補正されたＲＦパルスＲＦ_１…ＲＦ_ｎ
がＲＦコイル７から印加されると、図１３に示すよう
に、その励起範囲Ｒｆ自体が周波数軸上で移動し、これ
に伴って脂肪からのＭＲ信号抑制用の１３３１パルスの
磁化特性も周波数軸上を移動する。つまり、各スライス
面で、励起範囲Ｒｆと磁化特性は一体となって周波数軸
上を動く。この動く距離（周波数値）は、前述したオフ
セット量Δｆ（＝Δｆ_１，…，Δｆ_ｎ）に一致し、この
オフセット量Δｆは各スライス面Ｓ_１…Ｓ_ｎの水共鳴曲
線の周波数軸上における移動に応じて決めてあるので、
各スライス面において、図１３に示す如く、１３３１パ
ルスＰ_１３３１の中心周波数ｆ_ｏが水の共鳴曲線Ｃ
_ＷＡＴの中心周波数に良好に一致する。

【００６７】つまり、シミングを行った後も例えば高次
の静磁界成分の乱れが残っており、これが原因でスライ
ス面毎の水や脂肪のスペクトル分布が移動してしまう場
合であっても、どのスライス面をとっても、プリパルス
Ｐ_１３３１の磁化特性の山および谷部分が水および脂肪
の共鳴曲線Ｃ_ＷＡＴ，Ｃ_ＦＡＴに良好に合致する。

【００６８】この結果、何れのスライス面においても常
に、ＣＨＥＳＳ（ＣｈｅｍｉｃａｌＳｅｌｅｃ−ｔｉｖ
ｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）法に依る脂肪からのＭＲ
信号抑制の効果が遺憾なく発揮され、スライス面毎の脂
肪からの信号に依るむらが著しく減り、前述した第２実
施例と同等の効果を得ることができる。

【００６９】特に、あるスライス面のスペクトル分布の
シフトが水と脂肪のケミカルシフトより大きい場合で
も、本実施例の周波数補正は有効に機能する。つまり、
従来のように、脂肪抑制のためのプリパルスの磁化特性
が周波数軸上で固定の場合、あるスライス面では脂肪抑
制の効果が有効であるが、別のスライス面では脂肪抑制
の効果が減少あるいは殆ど無いという事態も起こる。し
かし、本実施例によれば、そのような事態を防止して、
各スライス面で脂肪からのＭＲ信号を著しく且つ均一に
抑制できる。

【００７０】なお、上記第２，第３実施例におけるプリ
パルスは１３３１のバイノミアルパルスに限定されるこ
となく１２１パルスなど、他のバイノミアルパルスであ
ってもよいし、シンク関数、ガウシャン関数のパルスで
あってもよい。また、プリパルスに続いて行われる画像
データ収集シーケンスも上述したＳＥ法に限定されるこ
となく、ＦＥ法、ＦａｓｔＳＥ法などのシーケンスを採
用してもよい。

【００７１】またなお、上記第２，第３実施例では、周
波数オフセット量Δｆを求める際、スペクトル分布上の
基準ピークとして水の共鳴曲線を参照する構成を示した
が、この基準ピークのその他の例としては、脂肪の共鳴
曲線であってもよい。また、水や脂肪を殆ど含んでいな
い部位を診断対象とすることもあるので、そのような場
合には、操作者が診断部位の外部に参照用の試薬（例え
ばＴＭＳ：テトラメチルサイレン）を用いて、この試薬
の共鳴曲線を参照してオフセット量を求めるようにして
もよい。

【００７２】続いて、本発明の第４実施例を図１４〜図
１６に基づいて説明する。

【００７３】この第４実施例にかかる磁気共鳴イメージ
ング装置は、前述した第１〜第３実施例で説明したプリ
パルスを用いないで、繰返し時間ＴＲを増大させず且つ
脂肪からのＭＲ信号を抑制したマルチスライス撮影を行
うことができるようにしたものである。

【００７４】具体的には、本実施例の磁気共鳴イメージ
ング装置のシーケンサ５は図１４に示すシーケンスでマ
ルチスライス撮影を行うように構成してある。同図に示
すシーケンスは、高速ＳＥ（ＦａｓｔＳＥ）法を応用し
たもので、被検体のスライス面選択とその面内の水のみ
を選択的に励起させる（脂肪は励起させない）シーケン
スである。以下、このシーケンスを用いた撮影法を“Ｗ
ａｔｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｅ
ｘｃｉｔａｔｉｏｎ（Ｗａｔｅｒ−ＣＨＡＳＥ）”法と
呼ぶことにする。

【００７５】このＷａｔｅｒ−ＣＨＡＳＥ法は、まず図
１４に示すように、スライス選択用のＺ軸方向の傾斜磁
場Ｇ_Ｓ＝強度Ｇ_Ｓ１を印加しながら。励起ＲＦパルスと
しての９０°パルスを印加する。この９０°パルスは、
シンク（ｓｉｎｃ）関数のπ数を（−４、＋１）πだけ
増やして片方（図中左側）のサイドロブを長くとって，
２０ｍｓｅｃ程度のパルス長さに設定してある。なお、
もう一方の側（図中右側）のサイドロブはエコー時間Ｔ
Ｅを短かくするため、この実施例ではカットされてい
る。このπ数については、必要に応じて、（−１、＋
１）π〜（−１０、＋１０）π程度に設定しても効果が
ある。

【００７６】この従来よりも時間的に長い９０°パルス
により、その励起周波数範囲Ｒｆは図１５に示す如く狭
帯域となる。この励起周波数範囲Ｒｆは、マルチスライ
ス撮影の基準となる面、例えば中心のスライス面で水の
共鳴スペクトル曲線Ｃ_ＷＡＴのみを含み、ケミカルシフ
トに因る脂肪の共鳴曲線Ｃ_ＦＡＴは入らないように調整
される。この従来よりも長いパルス長の９０°パルスを
印加している間のスライス用傾斜磁場Ｇ_Ｓは所定強度Ｇ
_Ｓ１に設定される。

【００７７】この後、読出し傾斜磁場Ｇ_Ｒとともに、位
相エンコード用傾斜磁場Ｇ_Ｅが印加される。

【００７８】この後、ＴＥ／２時間の経過に合わせて、
反転ＲＦパルスとしての１８０°パルス（π数が９０°
パルスより短い）がスライス用傾斜磁場Ｇ_Ｓ＝強度Ｇ
_Ｓ２と共に印加される。このときの傾斜磁場Ｇ_Ｓ２の強
度は９０°パルス印加時のそれよりも大きく（Ｇ_Ｓ２＞
Ｇ_Ｓ１）設定してある。このように、２つのスライス用
傾斜磁場Ｇ_Ｓ１、Ｇ_Ｓ２及び９０°ＲＦパルス、１８０
°ＲＦパルスの周波数帯域が異なるので、１８０°パル
ス印加時にスライスされる面は９０°パルス印加時のス
ライス面とはスライス厚程度異なる。

【００７９】さらに、その後、ＴＥ／２時間経過する
と、読出し用傾斜磁場Ｇ_Ｒを印加しながら、エコー信号
が受信される。

【００８０】以下、決められたエコー数の分だけ同様の
１８０°パルスが印加され（その時のスライス用傾斜磁
場強度はＧ_Ｓ＝強度Ｇ_Ｓ２）、高速ＳＥ法によって画像
データが収集される。

【００８１】このように、Ｗａｔｅｒ−ＣＨＡＳＥ法で
は、最初にスライス用傾斜磁場Ｇ_Ｓ（Ｇ_Ｓ１）と共に時
間軸上で長い９０°パルスが印加されるので、所望のス
ライス面が選択され、且つ、そのスライス面内の水のみ
に含まれるプロトンのスピンが図１５（９０°パルスに
よる励起範囲Ｒｆに水の共鳴曲線Ｃ_ＷＡＴのみが入って
いる）に示すように選択的に励起される。つまり、この
水のプロトンに関しては常に狭帯域の９０°パルスで励
起される（Ｏｎ−ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）。その後、１８
０°パルス印加のときはスライス用傾斜磁場Ｇ_Ｓ（＝強
度Ｇ_Ｓ２）の強度及び周波数帯域が異なるので、スライ
ス励起位置がスライス厚程度異なるため、９０°パルス
でもし脂肪が励起された面があっても、次の１８０°パ
ルスでは異なる面が励起されるので、脂肪のＭＲ信号は
集まらない。

【００８２】この結果、９０°パルスでＸＹ面に倒され
た水のスピンはその後、１８０°パルスによってリフォ
ーカスされ、ＭＲ信号として収集される。しかし、脂肪
のスピンは９０°パルスで励起されないので、１８０°
パルスで、その広い励起範囲Ｒｆ′（図１６参照）によ
って励起されても−Ｚ軸方向に倒されるのみであり、脂
肪スピンのＭＲ信号は収集されない。これにより、脂肪
はＭＲ信号の収集に関与せず、結果として脂肪からのＭ
Ｒ信号を大幅に抑制することができるとともに、マルチ
スライス撮影が可能となり、良好な画質を得ることがで
きる。

【００８３】このように、スライスと同時に水のプロト
ンのみを選択的に励起できるから、プリパルスを使わな
くても済み、プリパルスを使った場合に比べて繰返し時
間ＴＲを短縮させることもできる。また、水を選択的に
励起させるのはバイノミアルパルスのようなパルスでは
ないので、バイノミアルパルスを使ったときよりも静磁
場の不均一性に強くなる。さらに、水のプロトンの共鳴
周波数からずれた周波数を励起させる方法とは異なり、
ＭＴＣ効果は発生しないので、水のＭＲ信号値の低下は
無い。したがって、Ｓ／Ｎ比をＴ_１強調像のコントラス
ト相当のものに良好に維持できる。一方、脂肪分子の中
には隣接し合っているプロトン間でスピンのＪ−カップ
リングがあり、信号値が低下するが、Ｆａｓｔ ＳＥ法
に関しては、Ｊ−モジュレーション（Ｊ−ｍｏｄｕｌａ
ｔｉｏｎ）に因って、脂肪からの信号が上がるという問
題がある。しかし、このＷａｔｅｒ−ＣＨＡＳＥ法では
脂肪を殆ど励起しないで済むので、Ｊ−モジュレーショ
ンの問題は殆ど生じない。よって、Ｗａｔｅｒ−ＣＨＡ
ＳＥ法はＦａｓｔ ＳＥ法にも応用可能である。

【００８４】なお、このＷａｔｅｒ−ＣＨＡＳＥ法に適
用するシーケンスはＳＥ法であればよく、高速ＳＥ（Ｆ
ａｓｔＳＥ）法であってもよい。

【００８５】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１〜８記載の
発明に係る磁気共鳴イメージング装置では、例えば１次
のシミングが行われるとともに、それでもなお残る静磁
界の高次成分の乱れに起因した水及び脂肪の共鳴周波数
のスライス面毎のずれに応じてプリパルスやＲＦパルス
の中心周波数が補正されるので、プリパルスの磁化特性
はスライス面毎に水及び脂肪の共鳴曲線に良好に合致
し、脂肪からのＭＲ信号のレベルが確実に抑制される。
この結果、静磁界の高次成分の乱れに起因した脂肪から
の信号抑制効果の劣化を確実に防止できるとともに、複
数のスライス面全体にわたって一定した高画質のＭＲ画
像を得ることができる一方で、シミング手段としては、
１次のグラジェントのみで間に合うから、シミングのハ
ード構成を大形化、複雑化させることもない。

【００８６】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に共通する磁気共鳴イメージング装置の
全体ブロック図。

【図２】第１実施例のＭＲ撮像のシーケンスを示すパル
スシーケンス。

【図３】バイノミアルパルスを高周波側に１５０Ｈｚだ
けオフセットさせた場合の磁化Ｍｚ曲線を示したグラ
フ。

【図４】水と脂肪から出てくる信号強度を測定した実験
データ。

【図５】同図（ａ）は第２実施例に係るシミング用パル
スシーケンス、同図（ｂ）は第２実施例のＭＲ撮像のパ
ルスシーケンス。

【図６】第２実施例のシーケンスを実行するための概略
フローチャート。

【図７】１次のシミングによる水と脂肪の共鳴スペクト
ルの分離を示す図。

【図８】スライス面毎のオフセット量の演算を説明する
図。

【図９】第２実施例に係るスライス面毎のプリパルスの
オフセットを説明する図。

【図１０】同図（ａ）は第３実施例に係るシミング用パ
ルスシーケンス、同図（ｂ）は第３実施例のＭＲ撮像の
パルスシーケンス。

【図１１】第３実施例のシーケンスを実行するための概
略フローチャート。

【図１２】スライス面毎のオフセット量の演算を説明す
る図。

【図１３】第３実施例に係るスライス面毎のＲＦパルス
のオフセットを説明する図。

【図１４】第４実施例のＭＲ撮像のシーケンスを示すパ
ルスシーケンス。

【図１５】９０パルスによる励起範囲に水のみの共鳴曲
線が入っている状態を示す図。

【図１６】１８０°パルスによる励起範囲と水及び脂肪
の共鳴曲線との関係を示す図。

【図１７】水、脂肪および高分子に含まれるプロトンの
スペクトル図。

【図１８】高分子のプロトンを選択励起するためのプリ
パルスを示した図。

【図１９】１２１パルスの磁化特性を表した曲線。

【図２０】１３３１パルスを示した図。

【図２１】スライス方向における、静磁場の高次の成分
の乱れに起因した周波数のずれを示す図。

【図２２】同図（ａ）はプリパルスと水、脂肪の共鳴曲
線が合っている状態、同図（ｂ）はプリパルスと水、脂
肪の共鳴曲線がずれている状態を夫々示す図。

【符号の説明】

１ 磁石 ２ 静磁場電源 ３ｘ〜３ｙ 傾斜磁場コイル ４ 傾斜磁場電源 ５ シーケンサ ６ コントローラ ７ 高周波コイル ８Ｔ 送信機 ８Ｒ 受信機 １０ 演算ユニット １１ 記憶ユニット １２ 表示器 １３ 入力器 １４ シムコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−90131（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−246329（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−60639（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−227232（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−39138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−168041（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−246356（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/055

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場中に置かれた被検体に当該被検体
   の脂肪からのＭＲ信号を抑制するためのプリパルスを印
   加した後、画像データ収集のためのＲＦパルスを含むパ
   ルス列を前記被検体に印加して当該被検体の複数のスラ
   イス面からＭＲ信号を収集するようにした磁気共鳴イメ
   ージング装置において、前記静磁場を均一化させるシミングを前記スライス面毎
   に行なうシミング手段と、 前記静磁場の磁場成分の乱れに起因したスペクトル分布
   の前記スライス面毎のずれを検出する検出手段と、 この検出手段により検出された前記スペクトル分布のず
   れ検出値に応じて 前記プリパルスの周波数帯域を前記ス
   ライス面毎に補正する補正手段を備えたことを特徴とす
   る磁気共鳴イメージング装置。
2. 【請求項２】 前記シミング手段は１次のシミングを行
   うシミング手段である請求項１記載の磁気共鳴イメージ
   ング装置。
3. 【請求項３】 前記補正手段は、前記プリパルスの中心
   周波数を前記ずれ検出値に応じて補正する手段である請
   求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 【請求項４】 前記補正手段は、前記ＲＦパルスの周波
   数を前記ずれ検出値に応じて補正する手段である請求項
   ２記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 【請求項５】 前記プリパルスは、バイノミアルパル
   ス、シンク関数、ガウシャン関数の内のいずれか一つで
   あることを特徴とする請求項３又は４記載の磁気共鳴イ
   メージング装置。
6. 【請求項６】 前記検出手段は、前記複数のスライス面
   におけるスライス方向の中心に位置するスライス面のス
   ペクトル分布上の基準ピークに基づいて上記スライス面
   毎の周波数のずれをオフセット量として演算する演算手
   段を含む請求項３又は４記載のＭＲＩ装置。
7. 【請求項７】 前記基準ピークは前記水又は脂肪の共鳴
   曲線である請求項６記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 【請求項８】 前記基準ピークは前記被検体の体外に当
   該被検体と共に置かれた参照用の試薬の共鳴曲線である
   請求項６記載の磁気共鳴イメージング装置。