JP3524614B2 - 核磁気共鳴を用いた検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核磁気共鳴を用いた検
査方法、とくに核磁気共鳴を用いた３次元画像計測法に
係り、３次元画像の計測時間を短縮する方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージング（以下ＭＲＩ）装
置は、核磁気共鳴現象を利用して物体の断層像を計測す
る装置であり、通常は、特定のスライスの２次元画像を
計測するが、広い領域の画像が必要な場合には、２次元
マルチスライス画像又は３次元画像を計測する。２次元
マルチスライス画像計測は、磁化回復の待ち時間の間に
複数スライスの磁気共鳴信号の計測を行ない、１枚分の
２次元画像の計測時間で複数枚の２次元画像の計測がで
きる。この方法では、１画像に対応する領域はスピンを
励起する領域に一致するため、スライス厚が小さくなれ
ばＳ／Ｎが低下する。また、実質的な励起領域が重複す
る恐れがあるため、完全にギャップレスの計測は行えな
い。これに対して、３次元画像は広い領域を励起し、位
相符号化により複数枚の断層像の計測ができる。そのた
め信号の計測効率が高く、スライス厚が小さくてもＳ／
Ｎは大きくは低下せず、また完全にギャップレスでの計
測も可能である。以上の磁気共鳴イメージングの原理に
ついては、ＭＲＩ診断学（基礎と臨床）、６９−７８頁
（１９８８年）（朝倉書店）において詳しく述べられて
いる。ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナン
ス、第２９巻、３５５−３７３頁（１９７８年）（Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎ
ｃｅ、２９、ｐｐ３５５−３７３（１９７８））に記載
されている、エコープレーナー法等の高速法を３次元画
像計測に適用して、比較的短時間で３次元画像を得るこ
とができる。

【０００３】図３は、エコープレーナー法を３次元画像
計測に適用した場合のパルスシーケンスである。横軸は
時間を、縦軸は高周波パルスや傾斜磁場等の強度を表
す。図３において、３０１は励起高周波パルス、３０２
はスライス傾斜磁場、３０３は位相エンコード傾斜磁場
Ａ、３０４は位相エンコード傾斜磁場Ｂ、３０５はリー
ドアウト傾斜磁場、３０６は核磁気共鳴信号である。検
査対象にスライス傾斜磁場３０２と同時に励起高周波パ
ルス３０１を印加し、所定の領域を励起する。続いて、
スライス傾斜磁場３０２と同方向に位相エンコード傾斜
磁場３０３を印加して、核磁気共鳴信号３０６に上記の
スライス傾斜磁場３０２が印加される方向での位置情報
を付加する。次に、位相エンコ−ド傾斜磁場Ａ（３０
４）と同時にリードアウト傾斜磁場Ｂ（３０５）を印加
して、核磁気共鳴信号３０６を読みだす。核磁気共鳴信
号３０６は複数のエコー信号からなり、各エコーはリー
ドアウト傾斜磁場３０５の時間積分値がゼロになる時に
ピークをもつ。この時、各エコーはリードアウト傾斜磁
場３０５の印加方向の位置情報を有しており、またエコ
ー毎に位相エンコード傾斜磁場Ａ（３０４）の印加量が
異なるため、位相エンコード傾斜磁場Ａ（３０４）の印
加方向に対して異なる位置情報を有するエコーが複数計
測される。上記の操作を、位相エンコード傾斜磁場３０
３の印加量を変化させながら繰返し、計測した核磁気共
鳴信号を３次元フーリエ変換して、３次元画像が得られ
る。例えば繰返し時間１ｓ、繰返し回数を１６とする
と、上記の３次元画像の計測時間は１６ｓとなる。

【０００４】このようにエコープレーナー法を３次元画
像計測に適用すれば、比較的短時間で３次元画像が得ら
れる。しかし、これをマグネティック・レゾナンス・イ
ン・メディスン、第２５巻、３９０−３９７頁（１９９
２年）（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ
Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、２５、ｐｐ３９０−３９７（１９９
２））に記載されているような、脳機能計測等に適用す
るにはさらに計測時間を短縮する必要がある。血中のヘ
モグロビンは酸化状態の変化に伴い磁気的性質も変化
し、ＭＲＩ信号の強度に影響する。ＭＲＩを用いた脳機
能計測では、この現象を利用して大脳皮質上の活性化部
位を抽出する。広く行われている脳機能計測の手法で
は、被検者の２次元ＭＲＩ画像を連続的に計測しなが
ら、安静状態と刺激印加状態を繰り返し、刺激印加に同
期してＭＲＩ信号が増加した部位を活性化部位として抽
出する。ＭＲＩ画像はスライス方向に厚さを有するた
め、スライス方向の積分情報を捕らえることになる。従
って、スライス厚が小さ過ぎると、活性化部位を含むス
ライスを選択することが難しく、反対にスライス厚が大
き過ぎると、刺激印加に伴う信号増加量は小さくなるの
で、活性化部位が捕らえにくくなる。このような問題は
活性化部位を含む十分広い領域を、３次元的に計測する
ことで解決される。ただし、この場合には画像の計測時
間が問題となる。上記の脳機能計測におけるＭＲＩ画像
の計測間隔は短いほどよいが、一般的には１〜数ｓであ
る。しかし、上記したように３次元画像を計測するに
は、１０ｓ以上の時間を要する。位相エンコード傾斜磁
場３０３の印加量を変化させながら繰返す、繰返し時間
を短縮して、さらに計測時間を短縮することは可能であ
るが、この繰返し時間を短くするほど脳機能計測の活性
化部位抽出精度が劣化するので、１ｓ程度が望ましい。
従って、別の方法で計測時間を短縮する必要があった。

【０００５】これを解決するための一手法が、マグネテ
ィック・レゾナンス・イン・メディスン、第３２巻、６
６８−６７１頁（１９９４年）（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒ
ｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、３２、ｐ
ｐ６６８−６７１（１９９４））に述べられている。こ
の手法では、１回の励起で３次元画像を構成するのに必
要な信号を計測する。図２を用いてこの手法を説明す
る。図２において、２０１は励起高周波パルス、２０２
はスライス傾斜磁場、２０３は位相エンコード傾斜磁場
Ａ、２０４は位相エンコード傾斜磁場Ｂ、２０５はリー
ドアウト傾斜磁場、２０６は核磁気共鳴信号である。検
査対象にスライス傾斜磁場２０２と同時に励起高周波パ
ルス２０１を印加し、所定の領域を励起する。次に、位
相エンコ−ド傾斜磁場Ｂ（２０４）と同時にリードアウ
ト傾斜磁場２０５を印加して、核磁気共鳴信号２０６を
読みだす。核磁気共鳴信号２０６は複数のエコー信号か
らなり、各エコーはリードアウト傾斜磁場２０５の時間
積分値がゼロになる時にピークをもつ。この時、各エコ
ーはリードアウト傾斜磁場２０５の印加方向の位置情報
を有しており、またエコー毎に位相エンコード傾斜磁場
Ｂ（２０４）の印加量が異なるため、位相エンコード傾
斜磁場Ｂ（２０４）の印加方向に対して異なる位置情報
を有するエコーが複数計測される。所定の個数のエコー
を計測した後、スライス傾斜磁場２０２と同方向に位相
エンコード傾斜磁場Ａ（２０３）を印加して、同様のエ
コー計測を行う。この操作を繰返し行うことにより、位
相エンコード傾斜磁場Ａ（２０３）の印加量の異なるエ
コー列が得られ、核磁気共鳴信号２０６にスライス方向
の位置情報が付加される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図２に示した従来法に
よる３次元画像計測の高速化は、３次元画像の構成に必
要な信号の計測を１回の励起で行う。しかし、上記の位
相エンコード傾斜磁場２０３の印加量の異なるエコーで
は、横緩和や静磁場不均一の影響が著しく異なるため、
スライス方向にボケが生じ、実質的な空間分解能は低下
するという問題があった。また、ＭＲ信号は横緩和や静
磁場不均一の影響で減衰するため、１回の励起で信号計
測が可能な時間は限られている。このため、上記の従来
法で最低限の空間分解能を確保するためには、２次元の
エコープレーナー法で通常用いられている傾斜磁場強度
及びスイッチング時間よりも厳しい条件を用いる必要が
あり、装置の性能を高める必要があった。本発明の目的
は、通常のエコープレーナー装置を使用して、スライス
方向及びスライス面内の空間分解能の劣化を招くことな
く、高速で３次元画像計測方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明の核磁気共鳴を
用いた検査方法は、リードアウト傾斜磁場の反転時にス
ライス方向の位相エンコード傾斜磁場を印加して、１回
の励起中に図１における複数の繰返しに相当する計測を
行ない、繰返し回数を減らし、計測時間を短縮すること
に特徴がある。

【０００８】

【作用】本発明の内容を、計測の繰返し回数を、従来例
の１／２にする場合を例にとって、図１を使用して以下
説明する。検査対象にスライス傾斜磁場（Ｇｓ）１０２
と同時に励起高周波パルス１０１を印加し、所定の領域
を励起する。続いてスライス傾斜磁場１０２と同方向に
位相エンコード傾斜磁場Ａ（１０３）を印加して、核磁
気共鳴信号１０７に上記と同方向の位置情報を付加す
る。次に、位相エンコ−ド傾斜磁場Ａ（１０４）及び位
相エンコ−ド傾斜磁場（Ｇｅ）Ｂ（１０５）と同時にリ
ードアウト傾斜磁場（Ｇｒ）１０６を印加して、核磁気
共鳴信号１０７が読みだす。核磁気共鳴信号１０７は複
数のエコー信号からなり、各エコーはリードアウト傾斜
磁場１０６の積分値がゼロになる時にピークをもつ。こ
の時、各エコーはリードアウト傾斜磁場１０６の印加方
向の位置情報を有しており、またエコー毎に位相エンコ
ード傾斜磁場Ａ（１０４）又は位相エンコード傾斜磁場
Ｂ（１０５）の印加量が異なるため、位相エンコード傾
斜磁場Ａ（１０４）及び位相エンコード傾斜磁場Ｂ（１
０５）の印加方向に対して、異なる位置情報を有するエ
コーが複数計測される。

【０００９】図１の例ではリードアウト傾斜磁場１０６
の奇数回目の反転時と偶数回目の反転時に、逆符号で大
きさの等しい位相エンコード傾斜磁場Ａ（１０４）を印
加するので、スライス方向に対して２種類の位置情報を
含む信号が１回の励起中に計測できる。この時、位相エ
ンコード傾斜磁場Ｂ（１０５）はリードアウト傾斜磁場
１０６の偶数回目の反転時に印加すればよい。以上の操
作を、位相エンコード傾斜磁場Ａ（１０３）の印加量を
変化させながら繰返し、計測した核磁気共鳴信号を３次
元フーリエ変換して３次元画像が得られる。スライス方
向のマトリクス数が１６の場合、本発明では、計測の繰
返し回数は８回となる。以上では、計測の繰返し回数を
従来例の１／２にする場合を例にとって説明したが、さ
らに１／ｎに拡張することも容易である。

【００１０】本発明では、図２に示す従来例の方法と異
なり、時間的に隣合うエコーにおいて、スライス方向の
位相エンコード傾斜磁場の印加量が異なるようにしたの
で、横緩和や静磁場不均一の影響はこれらのエコー間で
大きな差異は無く、スライス方向のボケの問題は解決さ
れ、スライス方向のボケはない。繰返し計測を行うた
め、計測時間は図２の方法よりは長くなるが、計測の繰
返し回数は、図３の方法に比べると半分以下になる。

【００１１】

【実施例】 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
先ず、本願発明の核磁気共鳴を用いた検査方法の概要に
ついて説明する。本願発明の第１の方法は、検査対象に
第１の方向に第１のスライス傾斜磁場（Ｇｓ）を励起高
周波パルスと同時に印加して所定の領域（スライス、又
は体積）の核スピンを励起する第１のステップと、第１
の方向に第１の位相エンコード傾斜磁場Ａと、第２の方
向に第２の位相エンコードＢ傾斜磁場（Ｇｅ）と、第３
の方向に第１のリードアウト傾斜磁場（Ｇｒ）とを印加
する第２のステップと、第２のリードアウト傾斜磁場を
極性反転を繰返しながら第３の方向に印加した状態で、
第１の方向に第３の位相エンコード傾斜磁場Ａを、第２
の方向に第４の位相エンコード傾斜磁場Ｂを、それぞれ
印加し、第１、第２の方向で位相エンコードを付与し
て、核磁気共鳴信号を検出する第３のステップと、を有
し、第２のステップにおいて、印加される第１の位相エ
ンコード傾斜磁場Ａを変化させながら、第１から第３の
ステップを繰返して得る核磁気共鳴信号から検査対象の
３次元画像を得る方法である。

【００１２】この第１の方法では、（１）第３のステッ
プで印加される、第１の方向に印加される第３の位相エ
ンコード傾斜磁場Ａ、及び第２の方向に印加される第４
の位相エンコード傾斜磁場Ｂは、それぞれ複数のパルス
からなるパルス系列であること、（２）第１の方向、及
び第２の方向は、直交する方向であること、（３）第１
から第３のステップは、特定の刺激を脳に印加しながら
時系列的に行なわれる脳機能計測であること、（４）第
３のステップで印加される、第１の方向に印加される第
３の位相エンコード傾斜磁場Ａ、及び第２の方向に印加
される第４の位相エンコード傾斜磁場Ｂは、それぞれ複
数のパルスからなるパルス系列であること、（５）第３
のステップで印加される、第１の方向に印加される第３
の位相エンコード傾斜磁場Ａ、及び第２の方向に印加さ
れる第４の位相エンコード傾斜磁場Ｂは、それぞれ複数
のパルスからなるパルス系列であり、第３のステップに
おいて第１の方向に印加される第３の位相エンコード傾
斜磁場Ａは、第３のステップにおいて第３の方向に印加
される第２のリードアウト傾斜磁場の印加開始時及び極
性反転毎に印加され、第３のステップにおいて第２の方
向に印加される第４の位相エンコード傾斜磁場Ｂは、第
２のリードアウト傾斜磁場の（ｉ×ｎ）回目（ｎは自然
数、ｉ＝１、２、…）の極性反転に同期して印加される
こと、（６）ｎを自然数、ｉ＝０、１、２、…、ｘ＝
１、２、…、ｎとするとき、（ｉ×ｎ）回目から（ｉ×
ｎ＋ｘ）回目の極性反転時までに印加される、第１の方
向に印加される第３の位相エンコード傾斜磁場Ａのパル
スの印加量の積分値は、異なるｘに対してはそれぞれ異
なること、（７）ｎを自然数、ｉ＝０、１、２、…、ｘ
＝１、２、…、ｎとするとき、（ｉ×ｎ）回目から（ｉ
×ｎ＋ｘ）回目の極性反転時までに印加される、第１の
方向に印加される第３の位相エンコード傾斜磁場Ａのパ
ルスの印加量の積分値は、異なるｘに対してはそれぞれ
異なり、積分値の組は、すべてのｉに対して等しいこ
と、（８）第３のステップで得る核磁気共鳴信号から３
次元画像を得る際に、ハーフフーリエ法（この方法で
は、核磁気共鳴信号がサンプリングされ計測される位相
空間（ｋｘ、ｋｙ、ｋｚ）における信号Ｓ（ｋｘ、ｋ
ｙ、ｋｚ）の複素共役をＳ＊とすると、後で説明する
（数１）の関係があり、例えば、スライス方向がＺ方向
であるとき、ｋｚが正又は負の位相空間の信号のみ計測
し、残りの領域の信号は（数１）の関係を用いて求める
ことができ、計測時間を半分にできる。）を適用するこ
と、等に特徴がある。

【００１３】本願発明の第２の方法は、検査対象に第１
の方向に第１のスライス傾斜磁場（Ｇｓ）を励起高周波
パルスと同時に印加して所定の領域（スライス、又は体
積）の核スピンを励起する第１のステップと、第１の方
向に第１の位相エンコード傾斜磁場Ａと、第２の方向に
第２の位相エンコード傾斜磁場Ｂ（Ｇｅ）と、第３の方
向に第１のリードアウト傾斜磁場（Ｇｒ）とを印加する
第２のステップと、反転高周波パルスを印加する第３の
ステップと、第２のリードアウト傾斜磁場を極性反転を
繰返しながら第３の方向に印加した状態で、第１の方向
に前記第３の位相エンコード傾斜磁場Ａを、第２の方向
に第４の位相エンコード傾斜磁場Ｂを、それぞれ印加
し、第１、第２の方向で位相エンコードを付与して、核
磁気共鳴信号を検出する第４のステップと、を有し、第
２のステップにおいて、印加される第１の位相エンコー
ド傾斜磁場Ａを変化させながら、第１から第４のステッ
プを繰返して得る核磁気共鳴信号から検査対象の３次元
画像を得る方法である。

【００１４】この第２の方法では、（１）第４のステッ
プで印加される、第１の方向に印加される第３の位相エ
ンコード傾斜磁場Ａ、及び第２の方向に印加される第４
の位相エンコード傾斜磁場Ｂは、それぞれ複数のパルス
からなるパルス系列であること、（２）第４のステップ
で印加される、第１の方向に印加される第３の位相エン
コード傾斜磁場Ａ、及び第２の方向に印加される第４の
位相エンコード傾斜磁場Ｂは、それぞれ複数のパルスか
らなるパルス系列であり、第４のステップにおいて第１
の方向に印加される第３の位相エンコード傾斜磁場Ａ
は、第４のステップにおいて第３の方向に印加される第
２のリードアウト傾斜磁場の印加開始時及び極性反転毎
に印加され、第４のステップにおいて第２の方向に印加
される第４の位相エンコード傾斜磁場Ｂは、第２のリー
ドアウト傾斜磁場の（ｉ×ｎ）回目（ｎは自然数、ｉ＝
１、２、…）の極性反転に同期して印加されること、
（３）ｎを自然数、ｉ＝０、１、２、…、ｘ＝１、２、
…、ｎとするとき、（ｉ×ｎ）回目から（ｉ×ｎ＋ｘ）
回目の極性反転時までに印加される、第１の方向に印加
される第３の位相エンコード傾斜磁場Ａのパルスの印加
量の積分値は、異なるｘに対してはそれぞれ異なるこ
と、（４）ｎを自然数、ｉ＝０、１、２、…、ｘ＝１、
２、…、ｎとするとき、（ｉ×ｎ）回目から（ｉ×ｎ＋
ｘ）回目の極性反転時までに印加される、第１の方向に
印加される第３の位相エンコード傾斜磁場Ａのパルスの
印加量の積分値は、異なるｘに対してはそれぞれ異な
り、積分値の組は、すべてのｉに対して等しいこと、
（５）第４のステップで得る核磁気共鳴信号から３次元
画像を得る際に、上記第１の方法と同様に、ハーフフー
リエ法を適用すること、（６）第１の方向、及び第２の
方向は、直交する方向であること、（７）反転高周波パ
ルスは、第１方向に印加される第２のスライス傾斜磁場
と同時に印加されること、（８）第１から第４のステッ
プは、特定の刺激を脳に印加しながら時系列的に行なわ
れる脳機能計測である、等に特徴がある。

【００１５】図４は、本発明が適用される核磁気共鳴を
用いた検査装置の一例を示す構成図である。図４におい
て、４０１は静磁場を発生するコイル、４０２は３方向
に傾斜磁場を発生するコイル、４０３は検査対象であ
る。検査対象４０３はコイル４０１、及び４０２内に設
置される。シーケンサ４０４は傾斜磁場電源４０５、高
周波発信器４０６に命令を送り、傾斜磁場及び高周波磁
場を発生する。傾斜磁場は傾斜磁場を発生するコイル４
０２より発生され、検査対象から発生した信号に位置情
報を付加する。高周波磁場は、高周波変調器４０７、高
周波増幅器４０８を経て高周波送信器４０９により、検
査対象４０３に印加される。検査対象から発生した信号
は受信器４１０によって受波され、増幅器４１１、位相
検波器４１２、ＡＤ変換器４１３を通ってＣＰＵ４１４
に送られ、ここで信号処理が行われる。必要に応じて、
記憶媒体４１５に信号や測定条件を記憶させることもで
きる。

【００１６】先に述べたように、脳機能計測の３次元化
を行うには、数秒以内で３次元画像を計測することが望
ましい。図１に本発明の一実施例である３次元画像計測
パルスシーケンスをす。このパルスシーケンスでは、計
測の繰返し回数は、図３に示す従来例の１／２にするこ
とができる。動作の詳細は、作用の説明において既に説
明した通りである。

【００１７】図３に示す従来のパルスシーケンスを用い
た場合の３次元位相空間におけるスキャン方法を図５
に、図１に示す本発明のパルスシーケンスを用いた場合
の３次元位相空間におけるスキャン方法を図６に、それ
ぞれ示す。図５及び図６において、ｋｘはリードアウト
傾斜磁場１０６の印加方向の位相軸、ｋｙは位相エンコ
ード傾斜磁場１０４の印加方向の位相軸、ｋｚは位相エ
ンコード傾斜磁場１０３及び１０５の印加方向の位相軸
を示す。図３に示す従来例の方法では、図５に示すよう
に、１回の励起でｋｚ軸に直交する位相平面５０１上の
各点の計測を行い、次の励起で位相平面５０２上の各点
の計測を行う。これに対して、図１に示す本発明の方法
では、第６図に示すように、１回の励起で位相平面６０
１及び６０２上の計測を行う。図１に示す位相エンコー
ド傾斜磁場１０５の印加に伴い、計測点は位相平面６０
１と６０２間を移動する。次に、図１に示す位相エンコ
ード１０３の印加量を変えて同様の計測を行う場合に
は、図６の位相平面６０３及び６０４上の計測を行うこ
とになる。このようなスキャンを繰り返すことにより、
図６の３次元位相空間の全域を計測できる。スライス方
向のマトリクス数が１６の場合、図１に示す方法では、
計測の繰返し回数は８回となる。以上は、計測の繰返し
回数を、従来例の１／２にする場合の例であるが、さら
に１／ｎに拡張することも容易である。例えば、計測の
繰返し時間を１ｓとすると、計測の繰返し回数を１／４
にすれば計測時間は４ｓになる。

【００１８】上記のｎが３以上の時には、位相エンコー
ド傾斜磁場１０５及び１０４の印加の手順は、複数通り
可能である。以下に、ｎ＝４の場合を例にとって説明す
る。

【００１９】図７において、スライス傾斜磁場７０２と
同方向に位相エンコード傾斜磁場Ａ（７０３及び７０
４）を印加する。また、スライス傾斜磁場７０２と直交
する方向に、位相エンコード傾斜磁場Ｂ（７０５）を印
加する。リードアウト傾斜磁場７０６の反転に伴って位
相エンコード傾斜磁場Ａ（７０４）及び位相エンコード
傾斜磁場Ｂ（７０５）を印加する。１番目のエコー計測
時には位相エンコード傾斜磁場Ａ（７０４）は印加され
ていないので、スライス方向の位相情報は位相エンコー
ド傾斜磁場Ａ（７０３）によって与えられる。この時の
スライス方向の位相量をｋ１とする。続いてリードアウ
ト傾斜磁場７０６の反転に伴って位相エンコード傾斜磁
場Ａ（７０４）を印加し、２、３、４番目のエコーを計
測する。この時に印加される位相エンコード傾斜磁場Ａ
（７０４）の印加量、即ち強度と時間の積は等しく、こ
の値をΔｇとする。また、この印加量Δｇに対応するス
ライス方向の位相の変化量をΔｋとする。この時、スラ
イス方向の位相量はそれぞれ、ｋ１＋Δｋ、ｋ１＋２×
Δｋ、ｋ１＋３×Δｋとなる。次のリードアウト傾斜磁
場７０６の反転に伴って、印加する位相エンコード傾斜
磁場Ａ（７０４）の印加量は（−３×Δｇ）であるか
ら、５番目のエコー計測時におけるスライス方向の位相
量は、１番目のエコー計測時と同様にｋ１である。この
時、位相エンコード傾斜磁場Ａ（７０４）と同時に位相
エンコード傾斜磁場Ｂ（７０５）を印加するので、位相
エンコード傾斜磁場（Ｇｅ）Ｂの方向の位相量は変化す
る。６、７、８番目のエコー計測時には、スライス方向
の位相量はそれぞれ、ｋ１＋Δｋ、ｋ１＋２×Δｋ、ｋ
１＋３×Δｋであり、位相エンコード傾斜磁場（Ｇｅ）
Ｂ方向の位相量は１番目のエコー計測時と等しい。この
場合、１回の励起で２５６番目のエコーまで計測する
と、位相エンコード傾斜磁場（Ｇｓ）Ａの方向の位相量
が４通り、位相エンコード傾斜磁場（Ｇｅ）Ｂの方向の
位相量が６４通りの信号が計測できる。位相エンコード
傾斜磁場Ａ（７０３）の印加量を変えて、この操作を４
回繰り返すことにより、位相エンコード傾斜磁場（Ｇ
ｓ）Ａの方向の画素数が１６、位相エンコード傾斜磁場
（Ｇｅ）Ｂの方向の画素数が６４の３次元画像の撮影に
必要な位相空間領域の信号が計測できる。以上の計測に
おいて、１、２、３、４番目のエコー計測時におけるス
ライス方向の位相量は、ｋ１、ｋ１＋Δｋ、ｋ１＋２×
Δｋ、ｋ１＋３×Δｋのいずれかになっていればよい。
例えば、図８に示すように、位相エンコード傾斜磁場
（Ｇｓ）Ａを印加することもできる。この場合、リード
アウト傾斜磁場８０６の印加開始時の位相エンコード傾
斜磁場Ａ（Ｇｓ）８０４の印加量をΔｇとすると、リー
ドアウト傾斜磁場８０６の１、２、３回目の極性反転時
における位相エンコード傾斜磁場Ａ（８０４）の印加量
は、それぞれ２×Δｇ、（−３×Δｇ）、２×Δｇとな
る。従って、１、２、３、４番目のエコー計測時におけ
るスライス方向の位相量は、それぞれｋ１＋Δｋ、ｋ１
＋３×Δｋ、ｋ１、ｋ１＋２×Δｋとなる。同様に５、
６、７、８番目のエコー計測時におけるスライス方向の
位相量も、ｋ１、ｋ１＋Δｋ、ｋ１＋２×Δｋ、ｋ１＋
３×Δｋのいずれかになっていればよく、どのような順
番でも構わない。

【００２０】以上図１、図７、図８により説明した手法
で、３次元画像を連続的に計測しながら、安静状態と運
動刺激などの刺激印加状態とを繰返し、刺激印加に同期
して信号が増加した部位を抽出することにより、３次元
的な脳機能計測を従来の半分以下の時間分解能で行うこ
とができる。

【００２１】また、以上説明した本発明の手法に、メデ
ィカル・フィジックス、第１１巻、１−１４頁（１９８
４年）（Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ、１１、ｐｐ
１−１４（１９８４））に記載されているような、ハー
フフーリエ法を用いることにより、さらに計測時間を短
縮できる。即ち、ＭＲＩでは位相空間（ｋｘ，ｋｙ，ｋ
ｚ）における信号Ｓ（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ）のサンプリン
グを行うが、この信号Ｓの複素共役をＳ＊とすると、
（数１）の関係がある。

【００２２】

【数１】 Ｓ（−ｋｘ，−ｋｙ，−ｋｚ）＝Ｓ＊（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ） …（数１） そこで、Ｚをスライス方向として、ｋｚが正又は負の位
相空間の信号のみ計測し、残りの領域の信号は（数１）
の関係を用いて求めることにより、計測時間を半分にで
きる。

【００２３】図１に示すパルスシーケンスは、グラディ
エントエコーのエコープレーナー法を用いた場合の実施
例であるが、本発明の方法は、スピンエコーのエコープ
レーナー法にも適用できる。この場合のパルスシーケン
スの例を図９に示す。検査対象にスライス傾斜磁場９０
２と同時に励起高周波パルス９０１を印加し、所定の領
域を励起する。一定の時間の後、スライス傾斜磁場９０
４と同時に反転高周波パルス９０３を印加し、核磁化を
反転する。続いて、スライス傾斜磁場９０２と同方向に
位相エンコード傾斜磁場Ａ（９０５）を印加して、核磁
気共鳴信号９０９に上記の同方向の位置情報を付加す
る。次に、位相エンコード傾斜磁場Ａ（９０６）及び位
相エンコード傾斜磁場Ｂ（９０７）と同時にリードアウ
ト傾斜磁場９０８を印加して、核磁気共鳴信号９０９が
読みだす。核磁気共鳴信号９０９は複数のエコーからな
り、各エコーはリードアウト傾斜磁場９０８の積分値が
ゼロになる時にピークをもつ。この時、各エコーはリー
ドアウト傾斜磁場９０８の印加方向の位置情報を有して
おり、またエコー毎に位相エンコード傾斜磁場Ａ（９０
６）又は位相エンコード傾斜磁場Ｂ（９０７）の印加量
が異なるため、位相エンコード傾斜磁場Ａ（９０６）及
び位相エンコード傾斜磁場Ｂ（９０７）の印加方向に対
して異なる位置情報を有する複数のエコーが計測され
る。図９の例では、リードアウト傾斜磁場９０８の奇数
回目の反転時と偶数回目の反転時に逆符号で大きさが等
しい位相エンコード傾斜磁場Ａ（９０６）を印加するの
で、スライス方向に対して２種類の位置情報を含む信号
が１回の励起中に計測できる。この時、位相エンコード
傾斜磁場Ｂ（９０７）はリードアウト傾斜磁場９０８の
偶数回目の反転時に印加すればよい。以上の操作を、位
相エンコード傾斜磁場Ａ（９０５）の印加量を変化させ
ながら繰返し、計測した核磁気共鳴信号に３次元フーリ
エ変換を施すことにより、３次元画像が得られる。

【００２４】なお、図１、図７、図８、図９において、
第１方向に印加する第１の位相エンコード傾斜磁場と、
第２の方向に印加する第２の位相エンコード傾斜磁場
と、第３の方向に印加する第１のリードアウト傾斜磁場
とは、第１の方向に印加する第１のスライス傾斜磁場
と、第３の方向に印加する第２のリードアウト傾斜磁場
との間であれば、どこに時点で印加しても構わない。

【００２５】また、上記の第１のスライス傾斜磁場は、
符号の異なる２つのパルスからなるが、符号反転後であ
れば、第２の方向に印加する第２の位相エンコード傾斜
磁場、第３の方向に印加する第１のリードアウト傾斜磁
場は、上記の第１のスライス傾斜磁場と同時点で印加し
てもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、リードアウト傾斜磁場の反
転時にスライス方向の位相エンコード傾斜磁場を印加し
て、１回の励起中に複数の繰返しに相当する計測を行う
ので、スライス方向及びスライス面内のボケを生じるこ
となく、３次元画像の計測時間を短縮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による３次元画像計測パルスシーケン
ス。

【図２】従来法による３次元画像計測パルスシーケン
ス。

【図３】従来法による３次元画像計測パルスシーケン
ス。

【図４】本発明が適用される検査装置の構成を示す図。

【図５】従来法による３次元計測空間のスキャン方法を
示す図。

【図６】本発明による３次元計測空間のスキャン方法を
示す図。

【図７】本発明による他の３次元画像計測パルスシーケ
ンス。

【図８】本発明による他の３次元画像計測パルスシーケ
ンス。

【図９】本発明による他の３次元画像計測パルスシーケ
ンス。

【符号の説明】

１０１…励起高周波パルス、１０２…スライス傾斜磁
場、１０３…位相エンコード傾斜磁場Ａ、１０４…位相
エンコード傾斜磁場Ａ、１０５…位相エンコード傾斜磁
場Ｂ、１０６…リードアウト傾斜磁場、１０７…核磁気
共鳴信号、２０１…励起高周波パルス、２０２…スライ
ス傾斜磁場、２０３…位相エンコード傾斜磁場Ａ、２０
４…位相エンコード傾斜磁場Ｂ、２０５…リードアウト
傾斜磁場、２０６…核磁気共鳴信号、３０１…励起高周
波パルス、３０２…スライス傾斜磁場、３０３…位相エ
ンコード傾斜磁場Ａ、３０４…位相エンコード傾斜磁場
Ｂ、３０５…リードアウト傾斜磁場、３０６…核磁気共
鳴信号、４０１…静磁場発生コイル、４０２…傾斜磁場
発生コイル、４０３…検査対象、４０４…シーケンサ、
４０５…傾斜磁場電源、４０６…高周波発信器、４０７
…高周波変調器、４０８…高周波増幅器、４０９…高周
波送信器、４１０…受信器、４１１…増幅器、４１２…
位相検波器、４１３…ＡＤ変換器、４１４…ＣＰＵ、４
１５…記憶媒体、５０１…位相平面、５０２…位相平
面、５０３…位相平面、５０４…位相平面、６０１…位
相平面、６０２…位相平面、６０３…位相平面、６０４
…位相平面、７０１…励起高周波パルス、７０２…スラ
イス傾斜磁場、７０３…位相エンコード傾斜磁場Ａ、７
０４…位相エンコード傾斜磁場Ａ、７０５…位相エンコ
ード傾斜磁場Ｂ、７０６…リードアウト傾斜磁場、７０
７…核磁気共鳴信号、８０１…励起高周波パルス、８０
２…スライス傾斜磁場、８０３…位相エンコード傾斜磁
場Ａ、８０４…位相エンコード傾斜磁場Ａ、８０５…位
相エンコード傾斜磁場Ｂ、８０６…リードアウト傾斜磁
場、８０７…核磁気共鳴信号、９０１…励起高周波パル
ス、９０２…スライス傾斜磁場、９０３…反転高周波パ
ルス、９０４…スライス傾斜磁場、９０５…位相エンコ
ード傾斜磁場Ａ、９０６…位相エンコード傾斜磁場Ａ、
９０７…位相エンコード傾斜磁場Ｂ、９０８…リードア
ウト傾斜磁場、９０９…核磁気共鳴信号。

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Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場、傾斜磁場、及び高周波磁場の各
   磁場発生手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出
   する信号検出手段と、該信号検出手段の検出信号の処理
   を行う計算機とを有する核磁気共鳴検査装置において、 前記検査対象に第１の方向に第１のスライス傾斜磁場を
   励起高周波パルスと同時に印加して所定の領域の核スピ
   ンを励起する第１のステップと、前記第１の方向に第１
   の位相エンコード傾斜磁場と、第２の方向に第２の位相
   エンコード傾斜磁場と、第３の方向に第１のリードアウ
   ト傾斜磁場とを印加する第２のステップと、第２のリー
   ドアウト傾斜磁場を極性反転を繰返しながら前記第３の
   方向に印加した状態で、前記第１の方向に第３の位相エ
   ンコード傾斜磁場を、前記第２の方向に第４の位相エン
   コード傾斜磁場を、それぞれ印加し、前記第１、第２の
   方向で位相エンコードを付与して、前記核磁気共鳴信号
   を検出する第３のステップと、を有し、前記第２のステ
   ップにおいて、印加される前記第１のエンコード傾斜磁
   場を変化させながら、前記第１から第３のステップを繰
   返して得る前記核磁気共鳴信号から前記検査対象の３次
   元画像を得る手段を有し、 前記第３のステップで印加される、前記第１の方向に印
   加される前記第３の位相エンコード傾斜磁場、及び前記
   第２の方向に印加される第４の位相エンコード傾斜磁場
   は、それぞれ複数のパルスからなるパルス系列であり、
   前記第３のステップにおいて前記第１の方向に印加され
   る第３の位相エンコード傾斜磁場は、前記第３のステッ
   プにおいて前記第３の方向に印加される前記第２のリー
   ドアウト傾斜磁場の前記極性反転毎又は印加開始時及び
   前記極性反転毎に印加され、前記第３のステップにおい
   て前記第２の方向に印加される前記第４の位相エンコー
   ド傾斜磁場は、前記第２のリードアウト傾斜磁場の（ｉ
   ×ｎ）回目（ｎは自然数、ｉ＝１、２、…）の前記極性
   反転に同期して印加されることを特徴とする核磁気共鳴
   検査装置。
2. 【請求項２】 静磁場、傾斜磁場、及び高周波磁場の各
   磁場発生手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出
   する信号検出手段と、該信号検出手段の検出信号の処理
   を行う計算機とを有する核磁気共鳴検査装置において、 前記検査対象に第１の方向に第１のスライス傾斜磁場を
   励起高周波パルスと同時に印加して所定の領域の核スピ
   ンを励起する第１のステップと、反転高周波パルスを印
   加する第２のステップと、前記第１の方向に第１の位相
   エンコード傾斜磁場と、第２の方向に第２の位相エンコ
   ード傾斜磁場と、第３の方向に第１のリードアウト傾斜
   磁場とを印加する第３のステップと、第２のリードアウ
   ト傾斜磁場を極性反転を繰返しながら前記第３の方向に
   印加した状態で、前記第１の方向に第３の位相エンコー
   ド傾斜磁場を、前記第２の方向に第４の位相エンコード
   傾斜磁場を、それぞれ印加し、前記第１、第２の方向で
   位相エンコードを付与して、前記核磁気共鳴信号を検出
   する第４のステップと、を有し、前記第３のステップに
   おいて、印加される前記第１の位相エンコード傾斜磁場
   を変化させながら、前記第１から第４のステップを繰返
   して得る前記核磁気共鳴信号から前記検査対象の３次元
   画像を得る手段を有し、 前記第４のステップで印加される、前記第１の方向に印
   加される前記第３の位相エンコード傾斜磁場、及び前記
   第２の方向に印加される第４の位相エンコード傾斜磁場
   は、それぞれ複数のパルスからなるパルス系列であり、
   前記第４のステップにおいて前記第１の方向に印加され
   る第３の位相エンコード傾斜磁場は、前記第４のステッ
   プにおいて前記第３の方向に印加される前記第２のリー
   ドアウト傾斜磁場の前記極性反転毎又は印加開始時及び
   前記極性反転毎に印加され、前記第４のステップにおい
   て前記第２の方向に印加される前記第４の位相エンコー
   ド傾斜磁場は、前記第２のリードアウト傾斜磁場の（ｉ
   ×ｎ）回目（ｎは自然数、ｉ＝１、２、…）の前記極性
   反転に同期して印加されることを特徴とする核磁気共鳴
   検査装置。
3. 【請求項３】 ｎを自然数、ｉ＝０、１、２、…、ｘ＝
   １、２、…、ｎとするとき、（ｉ×ｎ）回目から（ｉ×
   ｎ＋ｘ）回目の前記極性反転時までに印加される、前記
   第１の方向に印加される前記第３の位相エンコード傾斜
   磁場のパルスの印加量の積分値は、異なるｘに対しては
   それぞれ異なることを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載の核磁気 共鳴検査装置。
4. 【請求項４】 ｎを自然数、ｉ＝０、１、２、…、ｘ＝
   １、２、…、ｎとするとき、（ｉ×ｎ）回目から（ｉ×
   ｎ＋ｘ）回目の前記極性反転時までに印加される、前記
   第１の方向に印加される前記第３の位相エンコード傾斜
   磁場のパルスの印加量の積分値は、異なるｘに対しては
   それぞれ異なり、前記積分値の組は、すべてのｉに対し
   て等しいことを特徴とする請求項１または請求項２に記
   載の核磁気共鳴検査装置。
5. 【請求項５】 前記各ステップは、特定の刺激を脳に印
   加しながら時系列的に行なわれることを特徴とする請求
   項１乃至４に記載の核磁気共鳴検査装置。