JP3542652B2

JP3542652B2 - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP3542652B2
Application number: JP02005195A
Authority: JP
Inventors: 鉄二塚元; 博司佐藤
Original assignee: ジーイー横河メディカルシステム株式会社
Priority date: 1995-02-08
Filing date: 1995-02-08
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JPH08206091A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ＭＲＡ（Magnetic Resonance Angiography）撮像方法およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に関する。さらに詳しくは、繰り返し時間をあまり延長せずに脂肪からのＮＭＲ信号の影響を抑制して良好な血流画像を得られるようにしたＭＲＡ撮像方法およびＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の高速撮像法を用いたＭＲＡ撮像方法の一例のパルスシーケンス図である。
このパルスシーケンスＰＳ３では、ＲＦパルスＲαとスライス選択勾配ｓｓ’とを印加して目的のスライスを励起し、位相エンコード勾配ｐｅを印加し、スライス厚方向エンコード勾配ｆｅを印加し、読み出し勾配ｒｄを印加しながらエコーＥよりＮＭＲ信号を収集する。このＮＭＲ信号は、ＴＯＦ（Time Of Flight）効果により、血流部分で強くなっている。これを、位相エンコード勾配ｐｅのエンコード量およびスライス厚方向エンコード勾配ｆｅのエンコード量を変えながら繰り返す。なお、ＴＥはエコー時間であり、ＴＲは繰り返し時間である。
そして、収集したＮＭＲ信号に基づいて３次元モデル（ボリュームモデル）を再構成し、ＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）処理を行って、血流画像を作成する。
なお、高速撮像法としては、例えばＧＲＡＳＳ（Gradient Recalled Acquisition in the Steady Ｓtate）法や，ＳＰＧＲ（SPoiled GRASS）法などを用いることが出来る。
【０００３】
図７は、従来の高速撮像法を用いたＭＲＡ撮像方法の他例のパルスシーケンス図である。
このパルスシーケンスＰＳ４では、まず、プリサチュレーション用パルスシーケンスＰＰで脂肪選択励起ＲＦパルスＲｅを印加して選択的に脂肪のみを励起し、スポイラ（ｓpoilar）ｓｐを印加し、脂肪からのＮＭＲ信号を弱める。次に、図６と同じパルスシーケンスによりＮＭＲ信号を収集する。これを、位相エンコード勾配ｐｅのエンコード量およびスライス厚方向エンコード勾配ｆｅのエンコード量を変えながら繰り返す。
そして、収集したＮＭＲ信号に基づいて３次元モデルを再構成し、ＭＩＰ処理を行って、血流画像を作成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記図６のパルスシーケンスＰＳ３の場合、繰り返し時間ＴＲが短い利点がある。しかし、脂肪からのＮＭＲ信号の影響によって血流が見え難くなることがある。例えば、頭部の血流画像を作成したとき、眼の周りの脂肪に邪魔されて、血流が見えにくくなる問題点がある。
一方、上記図７のパルスシーケンスＰＳ４の場合、脂肪からのＮＭＲ信号の影響を抑制しているため、脂肪に邪魔されない良好な血流画像が得られる。しかし、脂肪選択励起ＲＦパルスＲｅの印加時間が長いため、繰り返し時間ＴＲが長くなってしまう問題点がある。また、磁場中心から外れた場所での磁場不均一のために脂肪選択励起ＲＦパルスＲｅで水が励起されてしまい、その励起された水が目的のスライスに流入してくることで、正しいＴＯＦ効果が得られなくなる問題点もある。
そこで、この発明の目的は、繰り返し時間ＴＲをあまり延長せずに脂肪からのＮＭＲ信号の影響を抑制できると共に磁場不均一の影響を受けにくいようにしたＭＲＡ撮像方法およびＭＲＩ装置に関する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、この発明は、高速撮像法により発生させたＮＭＲ信号に基づいて血流イメージングを行うＭＲＡ撮像方法において、空間・周波数同時選択励起法を用いた高速撮像法により選択的に目的のスライス中の水のみを励起してＮＭＲ信号を発生させることを特徴とするＭＲＡ撮像方法を提供する。
【０００６】
第２の観点では、この発明は、高速撮像法によりＮＭＲ信号を発生させる励起手段と、前記ＮＭＲ信号を収集するＮＭＲ信号収集手段と、収集したＮＭＲ信号に基づいて血流イメージングを行う血流イメージング手段とを備えたＭＲＩ装置において、前記励起手段は、空間・周波数同時選択励起法を用いた高速撮像法により選択的に目的のスライス中の水のみを励起することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
【０００７】
なお、空間・周波数同時選択励起法は、例えば「Craig H. Mayer, John M. Pauly, Albert Macovski, and Dwighy G. Nishimura "Simultaneous Spatial andSpectral Selective Excitation", Magnetic Resonance in Medicine, vol. 15,pp. 287-304, 1990.」に記載されている。
【０００８】
【作用】
この発明のＭＲＡ撮像方法およびＭＲＩ装置では、高速撮像法における励起のパルスシーケンスに対して空間・周波数同時選択励起法を適用し、目的のスライス中の水のみを選択的に励起するようにした。
目的のスライス中の水のみを選択的に励起するから、脂肪からのＮＭＲ信号の影響を抑制できる。また、空間・周波数同時選択励起法を適用すると、高速撮像法における通常の励起のパルスシーケンスよりも所要時間が長くなるが、脂肪を選択励起するプリサチュレーション用パルスシーケンスを高速撮像法のパルスシーケンスの前に加えるよりは繰り返し時間ＴＲを短くできる。例えば、通常の高速撮像法のパルスシーケンスの繰り返し時間ＴＲが１２ｍｓ〜２２ｍｓとするとき、脂肪を選択励起するプリサチュレーション用パルスシーケンスを前に加えた場合の繰り返し時間ＴＲは３５ｍｓ〜４５ｍｓ程度となり、励起にパルスシーケンスに空間・周波数同時選択励起法を適用した場合の繰り返し時間ＴＲは２３ｍｓ〜３３ｍｓ程度になる。従って、繰り返し時間ＴＲをあまり延長せずに脂肪からのＮＭＲ信号の影響を抑制できる。
また、空間・周波数同時選択励起法では複数回の励起を行うが、これらの励起は全て空間選択励起であるためスライス外の水や脂肪を励起することはない。このため、磁場不均一のために目的のスライス外で水が励起されることがなくなり、励起された水が目的のスライスに流入してくることもなくなる。従って、正しいＴＯＦ効果が得られるようになる。
【０００９】
【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、この発明一実施例のＭＲＩ装置のブロック図である。
このＭＲＩ装置１００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軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各コイルを備えており、これらの組み合わせによりスライス軸，ワープ軸，リード軸が決まる）と、被検体内の原子核のスピンを励起するためのＲＦパルスを送信する送信コイルと、被検体からのＮＭＲ信号を受信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。
【００１０】
計算機７は、空間・周波数同時選択励起法を用いた高速撮像法のパルスシーケンスを計画し、シーケンス記憶回路８に渡す。
シーケンス記憶回路８は、パルスシーケンスを記憶し、そのパルス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の搬送波出力信号を所定タイミング・所定包絡線形状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、目的のスライス中の水のみを選択励起する。
【００１１】
前置増幅器５は、前記マグネットアセンブリ１の受信コイルで受信した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の搬送波出力信号を参照信号とし、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、アナログ信号をディジタル信号のデータに変換し、計算機７に入力する。
【００１２】
計算機７は、Ａ／Ｄ変換器１１からデータを読み込み、画像再構成演算を行い、血流画像を作成する。この血流画像は、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。
【００１３】
図２に、空間・周波数同時選択励起法を用いた高速撮像法のパルスシーケンスの一例を示す。
このパルスシーケンスＰＳ１では、ＲＦパルスＲae１とスライス選択勾配ｓｓ１とを印加して、目的のスライス中の水のみを励起する。次に、位相エンコード勾配ｐｅを印加し、スライス厚方向エンコード勾配ｆｅを印加し、読み出し勾配ｒｄを印加しながらエコーＥよりＮＭＲ信号を収集する。このＮＭＲ信号は、ＴＯＦ効果により、血流部分で強くなっている。これを、位相エンコード勾配ｐｅのエンコード量およびスライス厚方向エンコード勾配ｆｅのエンコード量を変えながら繰り返す。
そして、収集したＮＭＲ信号に基づいて３次元モデルを再構成し、ＭＩＰ処理を行って、血流画像を作成する。
【００１４】
図３に、空間・周波数同時選択励起法によるＲＦパルスＲae１とスライス選択勾配ｓｓ１の波形例を示す。
水と脂肪の共鳴周波数の差を２３０Ｈｚとするとき、ピーク間隔Δｔは約２．２ｍｓである。包絡線Ｈの時間幅Ｔは、繰り返し時間ＴＲを短くするためには短い方がよいが、水を十分に励起し且つ脂肪は励起しないようにするには長い方がよい。そこで、両者のバランスを考えると、ピーク数を６個程度にするのが好ましく、この場合、包絡線Ｈの時間幅Ｔは約１３ｍｓとなる。
【００１５】
図４の（ａ）は、上記ＲＦパルスＲae１のスペクトラルプロファイル（Spectral Profile）である。Ｌｍはメインローブであり、Ｌｓはサイドローブである。Ωは、ＲＦパルスＲae１の勾配変調周波数（ｇradient modulation frequency）であり、Ω＝１／（２・Δｔ）の関係がある。
図４の（ｂ）は、水のスペクトラルＳｗと脂肪のスペクトラルＳｆを示す。水の共鳴周波数ωｗと脂肪の共鳴周波数ωｆの間には２３０Ｈｚの周波数差がある。
そこで、水を充分に励起し且つ脂肪を励起しないためには、勾配変調周波数Ωが２３０Ｈｚになるようにピーク間隔Δｔを設定し、且つ、水のスペクトラルＳｗがメインローブＬｍに入り脂肪のスペクトラルＳｆがメインローブＬｍとサイドローブＬｓの谷に入るように包絡線Ｈの時間幅Ｔを設定すればよい。図３の例では、ピーク間隔Δｔ＝１／（２・２３０Ｈｚ）＝約２．２ｍｓである。また、台形波のスライス選択勾配ｓｓ１の振幅を周期Δｔで６回交互に正負反転させるから、包絡線Ｈの時間幅Ｔ＝６×２．２ｍｓ＝約１３ｍｓである。
【００１６】
以上のＭＲＩ装置１００によれば、目的のスライス中の水のみを選択的に励起するから、脂肪からのＮＭＲ信号の影響を抑制できる。また、繰り返し時間ＴＲを短縮することが出来る。従って、繰り返し時間ＴＲをあまり延長せずに脂肪からのＮＭＲ信号の影響を抑制できる。また、ＲＦパルスＲae１とスライス選択勾配ｓｓ１とを印加して６回の励起を行うが、これらの励起は全て空間選択励起であるためスライス外の水や脂肪を励起することはない。このため、磁場不均一のために目的のスライス外で水が励起されることがなくなり、励起された水が目的のスライスに流入してくることもなくなる。従って、正しいＴＯＦ効果が得られるようになる。
【００１７】
図５に、空間・周波数同時選択励起法を用いた高速撮像法のパルスシーケンスの他例を示す。
このパルスシーケンスＰＳ２では、「John Pauly, Petric Le Roux, Dwighy G. Nishimura, and Albert Macovski "Parameter Relation for the Shinnar-LeRoux Selective Excitation Pulse Design Algorithm", IEEE Transactions onMedical Imaging, vol. 10, pp. 53-65, March 1991.」に記載の方法で設計した最小位相（ｍinimum phase）の非対称ＲＦパルスＲae２を用いる。それ以外は図２のパルスシーケンスＰＳ１と同じである。
これによれば、非対称ＲＦパルスＲae２を用いるためエコー時間ＴＥを短縮でき、図２のパルスシーケンスＰＳ１とは異なったコントラストの血流画像を得ることが出来る。
【００１８】
他の実施例としては、矩形波またはサイン波のスライス選択勾配を用いるものが挙げられる。
また、スライス厚方向エンコード勾配ｆｅを省略して、２次元のデータを収集し、２次元の血流イメージングを行うものが挙げられる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明のＭＲＡ撮像方法およびＭＲＩ装置によれば、繰り返し時間をあまり延長せずに、脂肪からのＮＭＲ信号の影響を抑制できる。また、磁場不均一の影響を受けずに、正しいＴＯＦ効果を得られる。この結果、スキャン時間を短縮できると共に、血流画像の画質を向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のＭＲＩ装置の一実施例のブロック図である。
【図２】この発明の空間・周波数同時選択励起法を用いた高速撮像法によるＭＲＡ撮像パルスシーケンスの一例を示すパルスシーケンス図である。
【図３】空間・周波数同時選択励起法によるＲＦパルスとスライス選択勾配の波形の例示図である。
【図４】図３のＲＦパルスのスペクトラルと水のスペクトラルと脂肪のスペクトラルの説明図である。
【図５】この発明の空間・周波数同時選択励起法を用いた高速撮像法によるＭＲＡ撮像パルスシーケンスの他例を示すパルスシーケンス図である。
【図６】従来の高速撮像法によるＭＲＡ撮像パルスシーケンスの一例を示すパルスシーケンス図である。
【図７】従来の高速撮像法によるＭＲＡ撮像パルスシーケンスの他例を示すパルスシーケンス図である。
【符号の説明】
１００ＭＲＩ装置
１マグネットアセンブリ
３勾配磁場駆動回路
７計算機
８シーケンス記憶回路
Ｒae１，Ｒae２，Ｒα，Ｒe ＲＦパルス
ｓｓ１，ｓｓ２，ｓｓスライス選択勾配
ｐｅ位相エンコード勾配
ｆｅスライス厚方向エンコード勾配
ｒｄ読み出し勾配
ＴＲ繰り返し時間

Claims

高速撮像法によりＮＭＲ信号を発生させる励起手段と、前記ＮＭＲ信号を収集するＮＭＲ信号収集手段と、収集したＮＭＲ信号に基づいて血流イメージングを行う血流イメージングとを備えたＭＲＩ装置において、
前記励起手段は、所定の期間に正の波状の波形が６個あり、その所定の期間の中心に近づくほどその波形の振幅が大きくなるＲＦパルスと、前記ＲＦパルスに対応しており、前記所定の期間に正負交互に反転する台形の波形が６個あり、その波形の振幅が一定であるスライス選択勾配と、を有する空間・周波数同時選択励起法を用いた高速撮像法により選択的に目的のスライス中の水のみを励起することを特徴とするＭＲＩ装置。
請求項１に記載のＭＲＩ装置において、前記ＲＦパルス及び前記スライス選択勾配の所定の期間は約１３ｍｓであることを特徴とするＭＲＩ装置。