JP3526335B2 - 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、高速スピンエコー法
（以下、fastSE法という）を採用した磁気共鳴イメージ
ング装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】fastSE法は、１回の90°パルスに続いて
エコー時間の異なる複数（この数は一般にマルチエコー
数と称される）のスピンエコー信号を得るイメージング
手法である。なお、ここではマルチエコー数は５と仮定
して説明することにする。まず、90°パルスを＋ｘ軸に
加えて磁化をｙ軸へ倒し、τ時間後に 180°パルスをそ
の位相をｙ軸に加えて磁化を 180°ｙ軸の回りに回転さ
せ、 180°パルスからτ時間後にｙ軸上に集まる磁化か
らの第１のスピンエコー信号を得る。そして、最初の 1
80°パルスから２・τ時間後に再度 180°パルスをその
位相をｙ軸に加えて磁化を 180°ｙ軸の回りに回転さ
せ、２回目の 180°パルスから２・τ時間後にｙ軸上に
集まる磁化からの第２のスピンエコー信号を得る。同様
に 180°パルスを繰り返し加えながら、第３、第４、第
５のスピンエコー信号を連続的に得る。１枚の画像を再
構成するのに必要なデータを得るためには、このような
90°パルスから始まる一連のパルスシーケンスが所定回
数、通常５１回繰り返され、第１乃至第５のスピンエコ
ー信号がそれぞれ５１個ずつ、合計２５５個のスピンエ
コー信号が得られる。この２５５個のスピンエコー信号
にはそれぞれ、位相エンコードが段階的に増加（又は減
少）するように与えられる。 【０００３】スピンエコー信号は受信器で増幅及びＡＤ
変換を受けて生データとして、ｋ空間に次々と書き込ま
れる。図４にｋ空間上のデータ配置と各データの極性を
示している。ｋ空間はマルチエコー数に応じて第１から
第５の５つのセグメントSG1〜SG5 に分割されている。
位相エンコードのかけ方に応じて、５１個の第１のスピ
ンエコー信号の生データ（第１のスピンエコー信号と略
す）は第１のセグメントに位相エンコード軸Ｅに沿って
配列される。他のスピンエコー信号も同様に、第２のス
ピンエコー信号は第２のセグメントに、第３のスピンエ
コー信号は第３のセグメントに、第４のスピンエコー信
号は第４のセグメントに、第５のスピンエコー信号は第
５のセグメントにそれぞれ書き込まれる。このようなｋ
空間上のデータ分布を位相エンコード軸Ｅと周波数軸
（リードアウト軸）Ｒに関して２次元フーリエ変換（２
ＤＦＴ）をかけることにより、画像が生成される。 【０００４】ここでデータ収集においては、ハードウエ
アの性能により若干の直流ノイズ（ＤＣノイズ）がスピ
ンエコー信号に混入してしまう。ＤＣノイズは位相エン
コードの影響を受けないので、全てのスピンエコー信号
に混入する。ＤＣノイズが混入したままで画像化した場
合、位相エンコード軸Ｅの中心に相当する位置にライン
状のアーチファクトが発生してしまう。 【０００５】このアーチファクトを除去するために、通
常のスピンエコー法では90°パルスの位相を−ｘ軸と＋
ｘ軸とで反転しながらスピンエコー信号を収集し、アベ
レージング数が奇数のときにはスピンエコー信号の極性
が位相エンコード軸Ｅに沿って交互になるように配列
し、アベレージング数が偶数のときには極性を反転させ
たスピンエコー信号を減算するようにしている。 【０００６】fastSE法では、奇数アベレージング数で繰
り返し数Ｎが奇数の場合、各セグメントの境界部分で隣
り合う２つのスピンエコー信号が同極性となって、上述
したアーチファクトを除去することはできなかった。 【０００７】また、３次元フーリエ変換法（３ＤＦＴ
法）のようにスライス厚が厚い場合には、 180°パルス
印加後にスピンエコー信号に流れ込むＦＩＤ成分が大き
くなり、これに起因してアーチファクトが発生する。こ
のアーチファクトを抑制する方法として、（１）偶数個
の信号でアベレージング（平均加算）し、奇数番目と偶
数番目の収集でＲＦパルスの位相を反転させることでＦ
ＩＤ成分を打ち消すというもの、（２）隣り合う位相エ
ンコードライン間でＲＦパルスの位相を反転させ、１ラ
イン毎にＦＩＤ成分を打ち消し合うようにシーケンス制
御を行うもの、（３） 180°パルス印加後、スポイラー
パルスを使ってＦＩＤ成分の位相を強制的に乱しＦＩＤ
成分を抑制するというもの、がある。 【０００８】しかし、上記方法（１）では、アベレージ
数が最低、２のアベレージングを要求するので、撮像時
間が長期化してしまう。上記方法（２）では、fastSE法
において 180°パルス印加後、エンコーディングにより
ＦＩＤ成分まで位相エンコードをかけられるため、アー
チファクトを除去できない。上記方法（３）では、ＣＦ
ＡＳＴ(CSF Artifact Suppression Technigue)がスポイ
ラーパルスの印加方向に関しては使えないという制約を
受ける。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＦＩ
Ｄ成分の混入を抑えたfastSE法を採用した磁気共鳴イメ
ージング装置を提供することである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、９０°パルス
に続いて１８０°パルスを繰り返し加えながら第１から
第ｎのスピンエコー信号を順番に収集し、さらに前記９
０°パルスから始まる一連のパルスシーケンスを繰り返
すことにより、１枚の画像を再構成するのに必要な位相
エンコードの異なる複数のスピンエコー信号を収集する
高速スピンエコー法を採用した磁気共鳴イメージング装
置において、スライス用傾斜磁場及びリードアウト用傾
斜磁場の＋極性の面積と−極性の面積とが等しくなるよ
うなシーケンスにより前記収集を行うようにして、前記
１８０°パルス印加後に流れ込むＦＩＤ成分を前記スピ
ンエコー信号と同じ時点で発生させ、且つ前記スピンエ
コー信号と同じ位相又は１８０°ずれた位相を有するエ
コーとして発生させることを特徴とする。 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【作用】本発明によると、スライス用傾斜磁場及びリー
ドアウト用傾斜磁場の＋極性の面積と−極性の面積とが
等しくなるように操作することで、１８０°パルス印加
後に流れ込むＦＩＤ成分をスピンエコー信号と同じ時点
で、スピンエコー信号と同じ位相又は１８０°ずれた位
相で発生させることができる。それにより、従来ではア
ーチファクトを発生させていたＦＩＤ成分を有効活用す
ることができる。 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【実施例】以下、図面を参照して本発明による磁気共鳴
イメージング装置の一実施例を説明する。図１に本実施
例に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を示す。被検
体Ｐを収容できるように円筒状の内部空間を有するガン
トリ２０には、静磁場磁石１、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸傾斜磁場コ
イル２、ＲＦコイル３が装備される。常電導磁石又は超
電導磁石である静磁場磁石１は、静磁場制御装置４から
電流供給を受けて円筒内部に通常、Ｚ軸に沿って静磁場
を形成可能に構成されている。Ｘ・Ｙ・Ｚ軸傾斜磁場コ
イル２は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸それぞれに対応する傾斜磁場電
源７，８，９から電流供給を受けて、任意に撮影断面を
決めたり、磁気共鳴信号（ここではスピンエコー信号）
に空間的位置情報を与えるためのＸ、Ｙ、Ｚ各軸の傾斜
磁場を作る３組のコイルから構成されている。多くの場
合、、Ｘ、Ｙ、Ｚ各軸の傾斜磁場はそれぞれ、リードア
ウト用傾斜磁場Ｇr 、位相エンコード用傾斜磁場Ｇe 、
スライス用傾斜磁場Ｇs として用いられる。これら３方
向の磁場強度が全て線形に変化する領域（撮影可能領
域）内で磁気共鳴信号の収集が可能である。磁気共鳴信
号の収集時には、被検体Ｐは寝台１３の天板に載置され
た状態で、天板のスライドに伴って撮像可能領域に挿入
される。 【００１７】ＲＦコイル３は、ＲＦパルス（高周波磁場
または回転磁場ともいう）を被検体に送信し、被検体か
らの磁気共鳴信号を受信するためのＸＹ面に平行に配置
されたコイルである。このように送受信にＲＦコイル３
を兼用するのではなく、送信用コイルと受信用コイルと
を別体で設けてもよい。送信器５は、対象原子核に固有
のラーモア周波数に応じた高周波パルスをＲＦコイル３
に供給して、対象原子核のスピンを励起状態にするため
のものであり、通常、スライス選択励起法に対応して、
さらに高周波パルスを周波数調整、及びシンク関数等に
基づいて振幅調整する機能を有している。受信器６は、
励起後のスピンのＸＹ面への回転成分によりＲＦコイル
３に誘起される磁気共鳴信号を受信し、これを増幅及び
検波し、さらにアナログ／ディジタル変換する機能を有
している、コンピュータシステム１１は、受信器６でデ
ィジタル化されたデータを取り込み、これを２次元又は
３次元フーリエ変換（２ＤＦＴ、３ＤＦＴ）することに
より磁気共鳴画像（Ｔ2 強調画像）を再構成する。この
画像は表示部１２にビジュアルに表示される。シーケン
サ１０は、送信器５、受信器６、ＸＹＺ各軸の傾斜磁場
電源７，８，９の各動作タイミングを制御して、本実施
例により改良された高速スピンエコー法（以下、fastSE
法という）に準じたパルスシーケンスを実行し、磁気共
鳴信号を収集させる。 【００１８】図２に本実施例により改良されたfastSE法
のパルスシーケンスを示す。fastSE法は、１回の90°パ
ルスに続いてエコー時間の異なる複数（この数は一般に
マルチエコー数と称される）のスピンエコー信号を得る
イメージング手法である。なお、ここではマルチエコー
数は５と仮定して説明することにする。 【００１９】まず、90°パルスを＋ｘ軸に加えて磁化を
ｙ軸へ倒し、τ時間後に１回目の 180°パルスをその位
相を−ｘ軸に反転して加えて、磁化を 180°−ｘ軸の回
りに回転させ、この 180°パルスからτ時間後にｙ軸上
に集まる磁化からの第１のスピンエコー信号Ｓ1 を得
る。そして、最初の 180°パルスから２・τ時間後に２
回目の 180°パルスをその位相を＋ｘ軸に反転して加え
て磁化を 180°＋ｘ軸の回りに回転させ、２回目の 180
°パルスから２・τ時間後にｙ軸上に集まる磁化からの
第２のスピンエコー信号Ｓ2 を得る。同様に 180°パル
スを−ｘ軸と＋ｘ軸に交互に繰り返し加えながら、第
３、第４、第５のスピンエコー信号Ｓ3 ，Ｓ4 ，Ｓ5 を
連続的に得る。第１から第５のスピンエコー信号の極性
は、各々の直前の 180°パルスの位相（−ｘ軸、＋ｘ
軸）に応じて順番に反転していくことになる。 【００２０】本実施例では、１枚の画像を再構成するの
に必要なデータを得るために、このような90°パルスか
ら始まる一連のパルスシーケンスを偶数回、ここでは５
２回繰り返すことを特徴の１つとしている。これにより
第１乃至第５のスピンエコー信号がそれぞれ５２個ず
つ、合計２６０個のスピンエコー信号が得られる。この
２６０個のスピンエコー信号にはそれぞれ、位相エンコ
ードが段階的に増加（又は減少）するように与えられ、
また後述するようにる。 【００２１】スピンエコー信号は受信器６で増幅及びＡ
Ｄ変換を受けて生データとして、コンピュータシステム
１１のメモリにおいて定義されるｋ空間に、与えられた
位相エンコードにしたがって次々と書き込まれる。図３
にｋ空間上のデータ配置と各データの極性を示してい
る。ｋ空間はマルチエコー数に応じて第１から第５の５
つのセグメントSG1 〜SG5 に分割されている。なお、図
３では位相エンコードの絶対値の大きいｋ空間上で両端
に位置する２ライン分のデータを破棄するものとして、
第１セグメントSG1 は５０ライン、第５セグメントSG5
は５０ラインとして示しているが、全てのデータを破棄
することなく、位相エンコード数２６０として再構成に
使用してもよい。 【００２２】位相エンコードのかけ方に応じて、５０個
の第１のスピンエコー信号の生データは第１のセグメン
トに位相エンコード軸Ｅに沿って配列される。他のスピ
ンエコー信号の生データも同様に、第２のスピンエコー
信号の生データは第２のセグメントに、第３のスピンエ
コー信号の生データは第３のセグメントに、第４のスピ
ンエコー信号の生データは第４のセグメントに、第５の
スピンエコー信号の生データは第５のセグメントにそれ
ぞれ書き込まれる。コンピュータシステム１１では、こ
のようなｋ空間上のデータ分布を位相エンコード軸Ｅと
周波数軸（リードアウト軸）Ｒに関して２次元フーリエ
変換（２ＤＦＴ）をかけることにより、画像が生成され
る。 【００２３】ここで既述したようにデータ収集において
は、ハードウエアの性能により若干の直流ノイズ（ＤＣ
ノイズ）がスピンエコー信号に混入してしまう。ＤＣノ
イズは位相エンコードの影響を受けないので、全てのス
ピンエコー信号に混入する。ＤＣノイズが混入したまま
で画像化した場合、位相エンコード軸Ｅの中心に相当す
る位置にライン状のアーチファクトが発生してしまう。 【００２４】本実施例では、ＲＦパルスの位相を反転し
ながら加えることで、スピンエコー信号が極性反転しな
がら得られ、また上記一連のパルスシーケンスを偶数回
繰り返し実行する。これにより図３に示されているよう
に各セグメントの境界部分で隣り合う２つのデータ（ス
ピンエコー信号）の極性は反転（同極性でない）するこ
とになり、ＤＣノイズが位相エンコード方向に最高周波
数として表れ、上述したアーチファクトの除去を可能に
する。これは、アベレージ数が１であってもアーチファ
クトの除去を可能にして、撮像時間の短縮にも寄与する
ことになる。 【００２５】また本実施例では、各ＲＦパルスの印加の
中心時点において、スライス方向、リードアウト方向、
エンコード方向の３方向に関して磁気モーメントがゼロ
になるように傾斜磁場ＧS ，Ｇ R 各々の＋極性の面積
（面積＝振幅×印加時間）と−極性の面積とが等しく、
例えばＡ＝Ｂ，Ｃ＝Ｄ，Ｅ＝Ｆ，Ｇ＝Ｈとなるように、
パルスシーケンスが組み立てられ、またＲＦパルスの位
相がスピンエコーに対して直交するようにパルスシーケ
ンスが組み立てられている。これにより、True-FISP と
呼ばれるシーケンスのように、ＦＩＤ成分がスピンエコ
ー信号と同じ時点で発生し、且つスピンエコー信号と同
じ位相（又は 180°がずれた位相）を有するエコーとし
て形成され、したがってＦＩＤ成分の混入が抑制され 1
80°パルス印加後にスピンエコー信号に流れ込むＦＩＤ
成分によるアーチファクトが解消されるばかりでなく、
ＦＩＤ成分が画像にとって有効な信号として活用できる
ようになる。本発明は上述の実施例に限定されることな
く種々変形して実施可能である 【００２６】 【発明の効果】本発明によると、スライス用傾斜磁場及
びリードアウト用傾斜磁場の＋極性の面積と−極性の面
積とが等しくなるように操作することで、１８０°パル
ス印加後に流れ込むＦＩＤ成分をスピンエコー信号と同
じ時点で、スピンエコー信号と同じ位相又は１８０°ず
れた位相で発生させることができる。それにより、従来
ではアーチファクトを発生させていたＦＩＤ成分を有効
活用することができる。 【００２７】 【００２８】

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による磁気共鳴イメージング装置の一実
施例の構成図。 【図２】本実施例のパルスシーケンスを示す図。 【図３】ｋ空間上でのデータ配置を示す図。 【図４】従来のｋ空間上でのデータ配置を示す図。 【符号の説明】 １…静磁場磁石、 ２…ＸＹＺ軸傾斜磁
場コイル、３…ＲＦコイル、 ４…静磁
場制御装置、５…送信器、 ６…受
信器、７，８，９…傾斜磁場電源、 １０…シーケ
ンサ、１１…コンピュータシステム、 １２…表示
部、１３…寝台、 ２０…ガント
リ。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ９０°パルスに続いて１８０°パルスを
   繰り返し加えながら第１から第ｎのスピンエコー信号を
   順番に収集し、さらに前記９０°パルスから始まる一連
   のパルスシーケンスを繰り返すことにより、１枚の画像
   を再構成するのに必要な位相エンコードの異なる複数の
   スピンエコー信号を収集する高速スピンエコー法を採用
   した磁気共鳴イメージング装置において、スライス用傾斜磁場及びリードアウト用傾斜磁場の＋極
   性の面積と−極性の面積とが等しくなるようなシーケン
   スにより前記収集を行うようにして、 前記１８０°パル
   ス印加後に流れ込むＦＩＤ成分を前記スピンエコー信号
   と同じ時点で発生させ、且つ前記スピンエコー信号と同
   じ位相又は１８０°ずれた位相を有するエコーとして発
   生させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。