JP3712491B2 - 磁気共鳴撮像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴撮像方法および装置に関し、特に、エコープラナー(echo planer) 法による磁気共鳴撮像方法およびエコープラナー法を実行する磁気共鳴撮像装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
エコープラナー法による磁気共鳴撮像すなわちエコープラナー・イメージング(echo planer imaging:EPI) は、被検体内のスピン(spin)を励起した後、勾配磁場の操作により磁気共鳴信号(エコー(echo)信号)を多数回繰返し発生させて、2次元フーリエ(Fourie)空間を満たすエコーデータ(echo data) を収集し、それを2次元逆フーリエ変換することにより画像を再構成するようになっている。このようなEPIは、1回の励起(ワンショット(one shot))で1画面分のエコーデータを収集するので、きわめて高速に磁気共鳴撮像を行うことができるという特徴を有する。
【0003】
EPIの1つの形態として、エコーデータを2次元フーリエ空間の半分の領域についてだけ収集し、このエコーデータについてのハーフフーリエ(half Fourie) 処理により画像を再構成するものがある。その場合、エコーデータは、位相エンコード(encode)軸(位相軸)上で半分にした領域、または、読み出し軸(周波数軸)上で半分にした領域に収集される。
【0004】
前者はいわゆるハーフエンコード(half encode) 法、後者はいわゆるハーフエコー(half echo) 法である。実際は、半分をやや越える領域例えば60%に相当する領域に収集される。これは、位相軸または周波数軸上の0点すなわち中心点を確実に捉えるためである。
【0005】
ハーフエンコード法およびハーフエコー法は、2次元フーリエ空間全体についてデータを収集するフルエンコード/フルエコー(full encode/full echo) 法に対比して、それぞれフラクショナル(fractional)エンコード法およびフラクショナルエコー法とも呼ばれる。
【0006】
ハーフエンコード法においてはハーフフーリエ処理は位相軸方向で行われ、ハーフエコー法においては周波数軸方向で行われる。具体的には、収集した半領域の実測データに基づき、位相補正等を経て、2次元逆フーリエ変換後の実部データにより画像を再構成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
再構成された画像のコントラスト(contrast)は、2次元フーリエ空間において位相エンコード量が0の領域およびその近傍領域のエコーデータによって支配される。そこで、スピンの励起からこの領域に属するエコーが発生するまでの時間を、通常のスピンエコー法において画像のコントラストを決定するエコータイム(echo time) TEに対応させて、実効的なエコータイムすなわち実効TEと呼んでいる。
【0008】
フルエンコード/フルエコーによりエコーデータを収集する場合は、2次元フーリエ空間におけるデータ収集のトラジェクトリ(trajectory)に合わせて、位相エンコード量を負の最大値から正の最大値まで例えば128ステップで順番に変化させてフルエコーを収集するので、位相エンコード量0のエコーは64ステップ目すなわちエコー収集期間の中央部で発生する。
【0009】
このため、実効TEが長くなるので、その間のエコー信号の減衰により、再構成画像は一般にコントラストが強く付き過ぎる傾向がある。さらに、フルエコーが測定されることによりエコーの長さが長くなる。このため、エコー同士の間隔が長くなって、位相エンコード量0のエコーとその他のエコーとの間の時間差が大きくなる。この時間差が大きいほどエコーは磁場不均一の影響を受け易くなり、その結果として再構成画像に歪等を生じる。
【0010】
ハーフエンコード方式は、位相エンコード数を半減したので実効TEが短縮されるものの、フルエコーを測定するのでエコー間隔が長く、磁場不均一の影響を受け易い点は変わらない。
【0011】
ハーフエコー方式は、エコーの長さが半分なのでエコー間隔が短いものの、フルエンコードが行われるので実効TEが長く、再構成画像のコントラストの問題は改善されない。
【0012】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、実効TEとエコー間隔が共に短いエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法、および実効TEとエコー間隔が共に短いエコープラナー法を実行する磁気共鳴撮像装置を実現することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
〔1〕上記の課題を解決する第1の発明は、エコープラナー法による磁気共鳴撮像方法であって、2次元フーリエ空間における互いに直交する2つの座標軸の一方においては50〜60%を占め他方においては75〜90%を占める領域に属する磁気共鳴信号を収集し、前記磁気共鳴信号についての前記一方の座標軸に関するハーフフーリエ処理に基づいて画像を再構成することを特徴とする。
【0014】
第1の発明では、一方の座標軸方向で50〜60%にし他方の座標軸方向で75〜90%にした2次元フーリエ空間上の領域に磁気共鳴信号を収集し、この磁気共鳴信号のハーフフーリエ処理によって画像を再構成する。このため、50〜60%にした座標軸に応じてハーフエンコード法またはハーフエコー法が行われ、また、75〜90%にした座標軸に応じて長さを75〜90%に短縮したエコーの収集または回数を75〜90%に削減した位相エンコードが行われる。すなわち、実効TEとエコー間隔が共に短いエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法を実現することができる。
【0015】
〔2〕上記の課題を解決する第2の発明は、第1の発明において、前記一方の座標軸が位相軸であり、前記他方の座標軸が周波数軸であることを特徴とする。
第2の発明では、50〜60%にした位相軸に応じてハーフエンコード法が行われ、75〜90%にした周波数軸に応じて長さを75〜90%に短縮したエコーの収集が行われる。すなわち、実効TEとエコー間隔が共に短いエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法を実現することができる。
【0016】
〔3〕上記の課題を解決する第3の発明は、第1の発明において、前記一方の座標軸が周波数軸であり、前記他方の座標軸が位相軸であることを特徴とする。第3の発明では、50〜60%にした周波数軸に応じてハーフエコー法が行われ、75〜90%にした位相軸に応じて回数を75〜90%に削減した位相エンコードが行われる。すなわち、実効TEとエコー間隔が共に短いエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法を実現することができる。
【0017】
〔4〕上記の課題を解決する第4の発明は、エコープラナー法を実行する磁気共鳴撮像装置であって、2次元フーリエ空間における互いに直交する2つの座標軸の一方においては50〜60%を占め他方においては75〜90%を占める領域に属する磁気共鳴信号を収集する信号収集手段と、前記磁気共鳴信号についての前記一方の座標軸に関するハーフフーリエ処理に基づいて画像を再構成する画像再構成手段とを具備することを特徴とする。
【0018】
第4の発明では、信号収集手段により一方の座標軸方向で50〜60%にし他方の座標軸方向で75〜90%にした2次元フーリエ空間上の領域に磁気共鳴信号を収集し、この磁気共鳴信号を画像再構成手段によりハーフフーリエ処理して画像を再構成する。このため、50〜60%にした座標軸に応じてハーフエンコード法またはハーフエコー法が行われ、75〜90%にした座標軸に応じて長さを75〜90%に短縮したエコーの収集または回数を75〜90%に削減した位相エンコードが行われる。すなわち、実効TEとエコー間隔が共に短いエコープラナー法を実行する磁気共鳴撮像装置を実現することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【0020】
図1に磁気共鳴撮像装置のブロック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。また、本装置の動作によって本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【0021】
〔構成〕
本装置の構成を説明する。図1に示すように、本装置においては概ね円筒形を成す静磁場発生部Mがその内部空間に均一な静磁場を形成するようになっている。静磁場発生部Mの内部には、概ね円筒形を成す勾配コイル(coil)部Gとボデイコイル(body coil) 部Bが中心軸を共有して配置されている。これら静磁場発生部M、勾配コイル部Gおよびボデイコイル部Bの内部に形成される概ね円柱状の空間に、被検体Oが図示しない搬入手段によって搬入されている。
【0022】
勾配コイル部Gには勾配駆動部GRが接続されている。勾配駆動部GRは勾配コイル部Gに駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるようになっている。発生する勾配磁場は、スライス(slice) 勾配磁場、読み出し(リードアウト(read out))勾配磁場および位相エンコード(フェーズエンコード(phase encode))勾配磁場の3種である。
【0023】
ボデイコイル部Bには送信部TRが接続されている。送信部TRはボデイコイル部Bに駆動信号(RF(radio freqency)信号)を与えてRF磁場を発生させ、それによって、被検体Oの体内のスピンを励起するようになっている。励起されたスピンが発生する磁気共鳴信号がボデイコイル部Bによって検出されるようになっている。ボデイコイル部Bには受信部RVが接続されている。受信部RVはボデイコイル部Bが検出した信号を受信するようになっている。
【0024】
受信部RVにはアナログ・ディジタル(analog-to-digital) 変換部ADが接続されている。アナログ・ディジタル変換部ADは受信部RVの出力信号をディジタル信号に変換するようになっている。アナログ・ディジタル変換部ADはコンピュータCOMに接続されている。
【0025】
コンピュータCOMはアナログ・ディジタル変換部ADからディジタル信号を入力して、それを図示しないメモリ(memory)に記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成されている。このデータ空間は2次元フーリエ空間を構成する。コンピュータCOMは、この2次元フーリエ空間のデータに所定のデータ処理を行って被検体Oに関する画像を再構成する。
【0026】
コンピュータCOMには制御部CNTが接続されている。制御部CNTには勾配駆動部GR、送信部TR、受信部RVおよびアナログ・ディジタル変換部ADが接続されている。制御部CNTは、コンピュータCOMから与えられた指令に基づいて勾配駆動部GR、送信部TR、受信部RVおよびアナログ・ディジタル変換部ADをそれぞれ制御するようになっている。
【0027】
静磁場発生部M、勾配コイル部G、勾配駆動部GR、ボデイコイル部B、送信部TR、受信部RV、アナログ・ディジタル変換部AD、制御部CNTおよびコンピュータCOMは、本発明における信号収集手段の実施の形態の一例である。また、コンピュータCOMは、本発明における画像再構成手段の実施の形態の一例である。
【0028】
コンピュータCOMには表示部DISと操作部OPが接続されている。表示部DISはコンピュータCOMから出力される再構成画像を含む各種の情報を表示するようになっている。操作部OPは操作者によって操作され、各種の指令や情報等をコンピュータCOMに入力するようになっている。
【0029】
〔動作〕
(ハーフエンコード/フラクショナルエコー)
本装置の動作を説明する。図2にエコープラナー法によるパルスシーケンス(pulse sequece) の一例を示す。このパルスシーケンスはスピンエコーを収集するためのものである。
【0030】
同図において、横軸は時間、縦軸は信号強度を示す。また、(a)はRFパルスとエコー信号、(b)はリードアウト勾配磁場(リードアウト勾配)およびディフェーズ勾配磁場(ディフェーズ勾配)、(c)はフェーズエンコード勾配を示す。なお、スライス勾配については図示を省略する。また、エコー信号はRFパルスに比べて遙かに信号強度が小さいが、便宜的に同等の振幅で示す。後述する他のパルスシーケンスにおいても同様である。
【0031】
RFパルスのシーケンスは送信部TRの動作を示す。リードアウト勾配とフェーズエンコード勾配のシーケンスは勾配駆動部GRの動作を示す。後述する他のパルスシーケンスにおいても同様である。
【0032】
図3にスピンの挙動を概念的に示す。同図において、x’,y’,z’は、回転座標系における互いに垂直な3つの座標軸を示す。以下、図2および図3を用いて動作を説明する。
【0033】
図2に示すように、時刻t1において90°パルスによりスピンの励起が行われる。これによって、図3の(a)に示すように、z’方向を向いていたスピンが90°倒れてy’方向を向く。
【0034】
次に、時刻t2においてディフェーズ勾配とフェーズエンコード勾配が所定時間印加される。これによって、図3の(b)に示すようにスピンの位相が分散(ディフェーズ)する。
【0035】
次に、時刻t3において180°パルスによりスピンの反転が行われる。これによって、図3の(c)に示すように、スピンのy’方向の向きが反転する。
次に、時刻t4においてリードアウト勾配が印加される。リードアウト勾配は時刻t6でその極性が反転するまで一定値を保つ。このリードアウト勾配の印加期間中にスピンの位相変化が継続し、図3の(d)に示すように、分散していた位相が収束する。
【0036】
時刻t5において、リードアウト勾配の積分値が時刻t2で印加したディフェーズ勾配の積分値に等しくなり、図3の(e)に示すように、スピンの位相が揃う。この時点で最初の磁気共鳴信号(スピンエコー信号)のピーク(peak)が生じる。
【0037】
時刻t5を過ぎると、図3の(f)に示すように、スピンの位相変化の継続により位相が分散してエコー信号は減衰する。
時刻t4からt6までのリードアウト勾配印加期間中にエコー信号の読み出しが行われる。エコー信号の読み出しは、ボデイコイル部B−受信部RV−アナログ・ディジタル変換部AD−コンピュータCOMの系統によって行われる。以下同様である。
【0038】
この期間のエコー信号を、時間軸を拡大して示せば図4のようになる。ただし、エコー信号は正確な波形図ではなく概念図で示す。同図に示すように、エコー信号は時刻t4からt5にかけて次第に振幅が増加してピークに達し、時刻t5から時刻t6にかけて振幅が減衰する。
【0039】
時刻t4からt5までの時間は、時刻t5からt6までの時間の例えば50%になっている。そうなるように、時刻t2におけるディフェーズ勾配が設定されている。
【0040】
これによって、エコー信号はピークに関して非対称的に読み出される。この読出の時間軸は、後述する2次元フーリエ空間における周波数軸(リードアウト軸)に対応する。以下同様である。
【0041】
エコー信号は、ピークに関して対称的に読み出す通常のエコー、すなわち50%側も100%側と同じ長さになるように読み出すフルエコーに比べて、全長が75%に短縮されたものとなる。すなわち、75%フラクショナルエコーが得られる。
【0042】
図2に戻って、時刻t6でのリードアウト勾配の極性反転に合わせて、フェーズエンコード勾配が短時間印加され、これによってフェーズエンコードが1ステップ進められる。このフェーズエンコード勾配はブリップパルス(blip pulse)と呼ばれる。
【0043】
時刻t6からt8までの負極性のリードアウト勾配によって2番目のエコー信号の読み出しが行われる。負極性のリードアウト勾配の振幅の絶対値は、正極性の振幅と同一になっている。また、時刻t6からt8までの時間は時刻t4からt6までの時間に等しくなっている。
【0044】
このリードアウト勾配によって、図3の(f)に示したように分散したスピンの位相の引き戻しが行われる。これによって、図3の(f)における矢印とは逆方向に位相が変化して、同図の(e)の状態となり、さらにそこを過ぎて(d)の状態になる。ただし、スピンの位相変化の方向は矢印とは逆である。
【0045】
このため、エコー信号は時刻t7でピークに達し、そこから時刻t8にかけて減衰する。時刻t6からt7までのリードアウト勾配の積分値は、時刻t5からt6までのリードアウト勾配の積分値と相殺する関係になる。
【0046】
時刻t6からt8までの期間のエコー信号を、時間軸を拡大して示せば図5のようになる。時刻t7からt8までの時間は時刻t6からt7までの時間の例えば50%になる。すなわち、ピークに関して非対称的にエコー信号が読み出され、1番目と同様に、全長が75%に短縮されたフラクショナルエコーが読み出される。
【0047】
以下同様にして、リードアウト勾配の極性反転とブリップパルスの印加が繰返され、図3の(d)→(e)→(f)→(e)→(f)→(d)…の繰返しにより、図2に示すように、複数のエコー信号が順次読み出される。このようなリードアウト勾配の操作によるエコー信号の読み出しは、後述する他のパルスシーケンスにおいても同様である。
【0048】
エコー信号のピークは、隣合うもの同士で互いに鏡像となる位置に生じる。このため、エコー間隔すなわちエコーピークの間隔が交互に変化するが、実効的なエコー間隔はその平均となる。そして、平均エコー間隔は1つのエコー読み出し期間の中央とその次のエコー読み出し期間の中央との間隔で与えられる。
【0049】
ここで、フルエコーの長さの75%に短縮したエコー信号を読み出していることにより、エコー読み出し期間はフルエコーの場合の75%に短縮されており、したがって、エコー間隔もフルエコーの場合の75%に短縮される。
【0050】
エコーピークは、フェーズエンコード量に応じて、例えば破線で示すような包絡線envに沿って変化する。ここでは、1番目のエコーと2番目のエコーのフェーズエンコード量が0に関して互いに対称的になっているため、包絡線envは、それらエコーの中間すなわち時刻t6において最大値を持つ。したがって、90°パルスの印加時刻t1から時刻t6までの時間が実効TEとなる。
【0051】
このようなエコー信号の読み出しに伴って、2次元フーリエ空間では所定の軌跡(トラジェクトリ)に沿ってエコーデータの収集が進行する。それを図6に示す。図6において、kは2次元フーリエ空間である。これはkスペース(k-space) とも呼ばれる。kx,kyは2次元フーリエ空間kにおける互いに直交する2つの座標軸であり、kxが周波数軸(リードアウト軸)、kyが位相軸(フェーズエンコード軸)である。
【0052】
エコーデータ収集のトラジェクトリtrjは、例えばkx=−50,ky=20の点から始まる。なお、座標の単位は%である。kx=−50は図4に示したエコー信号の左端に相当する。ky=20は図4に示したエコー信号のフェーズエンコード量である。これは時刻t2におけるフェーズエンコード勾配によって決定される。
【0053】
時刻t4からt6までのリードアウト期間中のエコー信号の読み出し(エコーデータの収集)に伴って、トラジェクトリtrjは矢印に沿ってkx=100まで到達する。途中のkx=0の点が時刻t5の時点に相当し、ここでピーク値が収集される。
【0054】
時刻t6におけるフェーズエンコードによってトラジェクトリが1ステップ(step)下がり、次に、時刻t6からt8までのリードアウト期間中に、図5に示したエコーについてのデータ収集が行われ、トラジェクトリtrjは矢印に沿ってkx=−50まで到達する。途中のkx=0の点が時刻t7の時点に相当し、ここでピーク値が収集される。
【0055】
以下同様に、フェーズエンコードの度に順次ky軸に沿って下方に遷移しながら、kx軸に沿って2次元フーリエ空間kへのデータ収集が行われる。これによって、2次元フーリエ空間k上では、ky軸上では60%を占め、kx軸上では75%を占める領域にエコーデータが収集される。これはハーフエンコード法に類似したデータ収集となる。ただし、本来のハーフエンコード法と相違する点は、エコーがフルエコーではなく、いわば75%エコーになっている点である。すなわち、75%のフラクショナルエコーを用いたハーフエンコード法となる。
【0056】
このようなエコーデータに基づいて、コンピュータCOMにより画像の再構成が行われる。画像再構成はハーフフーリエ処理によって行われる。ハーフフーリエ処理は、2次元フーリエ空間の半分の領域のデータから完全な画像を再構成する手法として確立しているので、それをそのまま利用する。なお、この場合のハーフフーリエ処理はky軸方向で行われる。これによって、ky軸の60%の範囲についての実測データから画像を再構成することができる。
【0057】
再構成された画像は、ハーフエンコード法の性質を引き継いで、実効TEが短いという特徴を有する。これによって、コントラストが適正な画像が得られる。さらに、エコーが75%エコーであることにより、エコー間隔が通常のハーフエンコード法の場合よりも短いので、磁場不均一の影響が緩和され歪等の少ない画像が得られる。
【0058】
kスペースにおけるエコーデータの収集領域は図6に示したものに限らず、例えば図7に斜線で示す領域としても良い。この領域は、図6に示したデータ収集領域とはkx軸に関して対称の関係にある。
【0059】
収集されたデータが75%エコーであることによりkx軸の25%については実測データが欠落するが、この程度のデータ欠落では再構成画像に生じるリンギング(ringing) 等のアーチファクト(artifact)は実用上問題にならない。
【0060】
エコーの長さを75%より短くすることにより、さらに磁場不均一の影響を受けにくくすることができる。ただし、その反面でデータ欠落によるアーチファクトが増加する。アーチファクトの低減にはエコーの長さを75%よりも長くするのが効果的であるが、磁場不均一の影響を受け易くなる。そこで、両者のかねあいで、エコーの長さについては75〜90%の範囲に設定するのが好ましい。また、ハーフエンコードは位相軸の0点を確実に捉える範囲でできるだけ短いことが望ましい。この観点から50〜60%の範囲に設定するのが好ましい。
【0061】
以上は、スピンエコーを利用するEPIの例であるが、グラディエントエコー(gradient echo) を利用するEPIについても同様のことが行える。次に、その動作を説明する。パルスシーケンスは例えば図8に示すようなものが用いられる。
【0062】
図8に示すように、時刻t1においてα°パルスによりスピンが励起され、時刻t2においてフェーズエンコード勾配が所定時間印加され、時刻t3において負極性のディフェーズ勾配が印加され、時刻t4でリードアウト勾配が印加される。
【0063】
リードアウト勾配は時刻t6で極性が反転するまで一定値を保つ。途中の時刻t5において、リードアウト勾配の積分値が時刻t3からt4までのディフェーズ勾配の積分値と相殺し、この時点で最初のエコー信号(グラディエントエコー)のピークが生じる。エコー信号は時刻t5を過ぎると減衰する。
【0064】
時刻t4からt6までの期間中にエコー信号の読み出しが行われる。この期間のエコー信号を、時間軸を拡大して示せば図4で示したものと同様になる。すなわち、同図に示したように、エコー信号は時刻t4からt5にかけて次第に振幅が増加してピークに達し、時刻t5から時刻t6にかけて振幅が減衰する。時刻t4からt5までの時間は、時刻t5からt6までの時間の例えば50%になっている。そうなるように、時刻t3からt4までのディフェーズ勾配が設定されている。これによって、75%のフラクショナルエコーが読み出される。
【0065】
図8に戻って、時刻t6でのリードアウト勾配の極性反転に合わせて、ブリップパルスが印加され、フェーズエンコードが1ステップ進められる。
時刻t6からt8までの負極性のリードアウト勾配によって2番目のエコー信号の読み出しが行われる。リードアウト勾配の振幅の絶対値は正極性の振幅と同一になっている。時刻t6からt8までの時間は時刻t4からt6までの時間に等しくなっている。エコー信号は時刻t7でピークに達し、そこから時刻t8にかけて減衰する。時刻t6からt7までのリードアウト勾配の積分値は、時刻t5からt6までのリードアウト勾配の積分値と相殺する。
【0066】
時刻t6からt8までの期間のエコー信号を、時間軸を拡大して示せば図5に示したものと同様になる。すなわち、75%のフラクショナルエコーが読み出される。このエコー信号のピークは1番目のエコーのピークの鏡像の位置に生じる。
【0067】
以下同様にして、リードアウト勾配の極性反転とブリップパルスの印加が繰返され、複数のエコー信号が順次読み出される。これによって、図2の場合と同様なエコー信号列が読み出される。したがって、2次元フーリエ空間におけるデータ収集も図6に示したものと同様に行われる。すなわち、グラディエントエコーを利用する場合も、前述のスピンエコーの場合と同様に、実効TEとエコー間隔が共に短いEPIを行うことができる。
【0068】
(ハーフエコー/フラクショナルエンコード)
次に、他のパルスシーケンスによる本装置の動作について説明する。図9に他のパルスシーケンス一例を示す。このパルスシーケンスはスピンエコーを収集するものである。
【0069】
同図に示すように、時刻t1において90°パルスによりスピンの励起が行われる。次に、時刻t2においてディフェーズ勾配とフェーズエンコード勾配が印加される。次に、時刻t3において180°パルスによりスピンの反転が行われる。
【0070】
次に、時刻t4においてリードアウト勾配が印加される。リードアウト勾配は時刻t6で極性が反転するまで一定値を保つ。途中の時刻t5において、リードアウト勾配の積分値が時刻t2で印加したディフェーズ勾配の積分値に等しくなり、この時点で最初のエコー信号のピークが生じる。エコー信号は時刻t5を過ぎると減衰する。
【0071】
時刻t4からt6までのリードアウト勾配印加期間中にエコー信号の読み出しが行われる。この期間のエコー信号を、時間軸を拡大して示せば図10のようになる。同図に示すように、エコー信号は時刻t4からt5にかけて振幅が増加してピークに達し、時刻t5から時刻t6にかけて振幅が減衰する。時刻t4からt5までの時間は、時刻t5からt6までの時間の例えば20%になっている。そうなるように、時刻t2におけるディフェーズ勾配が設定されている。
【0072】
これによって、エコー信号はピークに関して非対称的に読み出される。このようなエコー信号は、フルエコーに比べて全長が60%に短縮されたものとなり、60%フラクショナルエコーすなわちハーフエコーとなる。
【0073】
図9に戻って、時刻t6でのリードアウト勾配の極性反転に合わせて、ブリップパルスが印加されフェーズエンコードが1ステップ進められる。
時刻t6からt8までの負極性のリードアウト勾配によって2番目のエコー信号の読み出しが行われる。リードアウト勾配の振幅の絶対値は正極性の振幅と同一になっている。時刻t6からt8までの時間は時刻t4からt6までの時間に等しくなっている。
【0074】
エコー信号は時刻t7でピークに達し、そこから時刻t8にかけて減衰する。時刻t6からt7までの負極性のリードアウト勾配の積分値は、時刻t5からt6までの正極性のリードアウト勾配の積分値と相殺する。
【0075】
時刻t6からt8までの期間のエコー信号を、時間軸を拡大して示せば図11のようになる。ここで、時刻t7からt8までの時間は時刻t6からt7までの時間の例えば20%になる。すなわち、ピークに関して非対称的にエコー信号が読み出され、1番目と同様に、全長が60%に短縮されたハーフエコーが読み出される。このエコー信号のピークは1番目のエコーのピークの鏡像の位置に生じる。
【0076】
以下同様にして、リードアウト勾配の極性反転とブリップパルス印加が繰返され、複数のエコー信号が順次読み出される。このとき、エコー信号のピークは隣接するもの同士で互いに鏡像となる位置に生じる。このため、エコー間隔が交互に変化するが、実効的にはそれらの平均で与えられる。平均のエコー間隔は1つのエコー読み出し期間の中央とその次のエコー読み出し期間の中央との間隔で与えられる。
【0077】
ここで、フルエコーの60%に短縮したエコー信号を読み出していることにより、エコー読み出し期間はフルエコーの場合の60%に短縮されており、このため、エコー間隔もフルエコーの場合の60%に短縮される。
【0078】
エコーピークは、フェーズエンコード量に従って、例えば破線で示すような包絡線envに沿って変化する。この包絡線envは例えば3番目のエコーと4番目のエコーの中間、すなわち時刻t10において最大値を持つ。したがって、90°パルスの印加時刻t1から時刻t10までの時間が実効TEとなる。
【0079】
このようなエコー信号の読み出しに伴って、2次元フーリエ空間では所定のトラジェクトリに沿ってエコーデータの収集が進行する。それを図12に示す。同図におけるkスペースの表現法は図6と同様である。
【0080】
エコーデータ収集のトラジェクトリtrjは、例えばkx=−20,ky=50の点から始まる。kx=−20は図10に示したエコー信号の左端に相当する。ky=50は図10に示したエコー信号のフェーズエンコード量である。これは時刻t2におけるフェーズエンコード勾配によって決定される。
【0081】
時刻t4からt6までのエコーデータの収集に伴って、トラジェクトリtrjは矢印に沿ってkx=100まで到達する。途中のkx=0の点が時刻t5に相当し、ここでピーク値が収集される。
【0082】
時刻t6におけるフェーズエンコードによってトラジェクトリが1ステップ下がり、次に、時刻t6からt8までのリードアウト期間中に、図11に示したエコーについてのデータ収集が行われ、トラジェクトリtrjは矢印に沿ってkx=−20まで到達する。途中のkx=0の点が時刻t7に相当し、ここでピーク値が収集される。
【0083】
以下同様に、フェーズエンコードの度に順次ky軸に沿って下方に遷移しながら、kx軸に沿って2次元フーリエ空間kへのデータ収集が行われる。これによって、2次元フーリエ空間k上では、ky軸上ではその75%を占め、kx軸上では60%を占める領域にエコーデータが収集される。
【0084】
すなわち、ハーフエコー法に類似したデータ収集が行われる。本来のハーフエコー法との相違点は、フェーズエンコードがフルエンコードではなく、いわば75%エンコードになっている点である。すなわち、75%のフラクショナルエンコードによるハーフエコー法となる。
【0085】
このようなエコーデータに基づいて、コンピュータCOMにより画像の再構成が行われる。画像再構成はハーフフーリエ処理によって行われる。ハーフフーリエ処理はkx軸方向において行われる。これによって、kx軸の左80%についての実測データを必要とせずに画像を再構成することができる。
【0086】
再構成された画像は、ハーフエコー法の性質を引き継いで、エコー間隔が短いという特徴を有する。これによって、磁場不均一の影響が小さい画像が得られる。さらに、75%のフラクショナルエンコードであることにより、実効TEが通常のハーフエコー法の場合よりも短くなるのでコントラストが適切な画像が得られる。
【0087】
kスペースにおけるエコーデータの収集領域は図12に示したものに限らず、例えば図13に斜線で示す領域としても良い。この領域は、図12に示したデータ収集領域とはkx軸に関して対称の関係にある。
【0088】
75%のフラクショナルエンコードであることによりky軸の25%については実測データが欠落しているが、この程度のデータ欠落によるリンギング等の画像アーチファクトは実用的には無視できる程度である。
【0089】
フラクショナルの程度を75%より短縮するほど画像コントラストの適正化が容易になるが、反面、データ欠落によるアーチファクトが増加する。そこで、フラクショナルの程度については75〜90%の範囲に設定するのが、両者のかねあいが妥当な点で好ましい。また、ハーフエコーは周波数軸の0点を確実に捉える範囲でできるだけ短いことが良い。この観点から50〜60%の範囲に設定するのが好ましい。
【0090】
上記は、スピンエコーを利用するEPIの例であるが、グラディエントエコーを利用するEPIについても同様のことが行える。次に、その動作を説明する。パルスシーケンスは例えば図14に示すようなものが用いられる。
【0091】
図14に示すように、時刻t1においてα°パルスによりスピンが励起され、時刻t2においてフェーズエンコード勾配が所定時間印加され、時刻t3において負極性のディフェーズ勾配が印加され、時刻t4でリードアウト勾配が印加される。
【0092】
リードアウト勾配は時刻t6まで一定値を保つ。途中の時刻t5において、リードアウト勾配の積分値が時刻t3からt4までの積分値と相殺し、この時点で最初のエコー信号(グラディエントエコー)のピークが生じる。エコー信号は時刻t5を過ぎると減衰する。
【0093】
時刻t4からt6までの期間中にエコー信号の読み出しが行われる。この期間のエコー信号を、時間軸を拡大して示せば図10で示したものと同様になる。すなわち、同図に示したように、エコー信号は時刻t4からt5にかけて次第に振幅が増加してピークに達し、時刻t5から時刻t6にかけて振幅が減衰する。時刻t4からt5までの時間は、時刻t5からt6までの時間の例えば20%になっている。そうなるように、時刻t3からt4までのディフェーズ勾配が設定されている。これによって、60%フラクショナルエコーすなわちハーフエコーが読み出される。
【0094】
図14に戻って、時刻t6でのリードアウト勾配の極性反転に合わせて、ブリップパルスが印加され、フェーズエンコードが1ステップ進められる。
時刻t6からt8までの負極性のリードアウト勾配によって2番目のエコー信号の読み出しが行われる。リードアウト勾配の振幅の絶対値は正極性の振幅と同一になっている。時刻t6からt8までの時間は時刻t4からt6までの時間に等しくなっている。エコー信号は時刻t7でピークに達し、そこから時刻t8にかけて減衰する。時刻t6からt7までのリードアウト勾配の積分値は、時刻t5からt6までのリードアウト勾配の積分値と相殺する。
【0095】
時刻t6からt8までの期間のエコー信号を、時間軸を拡大して示せば図11に示したものと同様になる。すなわち、60%エコーが読み出される。このエコー信号のピークは1番目のエコーのピークの鏡像の位置に生じる。
【0096】
以下同様にして、リードアウト勾配の極性反転とフェーズエンコード勾配の印加が繰返され、複数のエコー信号が順次読み出される。これによって、図9の場合と同様なエコー信号列が読み出される。したがって、2次元フーリエ空間におけるデータ収集も図12に示したものと同様に行われる。すなわち、グラディエントエコーを利用する場合も、前述のスピンエコーの場合と同様に、エコー間隔と実効TEが短い共にEPIを行うことができる。
【0097】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、第1の発明によれば、一方の座標軸方向で50〜60%にし他方の座標軸方向で75〜90%にした2次元フーリエ空間上の領域に磁気共鳴信号を収集し、この磁気共鳴信号のハーフフーリエ処理によって画像を再構成するようにしたので、50〜60%にした座標軸に応じてハーフエンコード法またはハーフエコー法が行われ、また、75〜90%にした座標軸に応じて長さを75〜90%に短縮したエコーの収集または回数を75〜90%に削減した位相エンコードが行われる。すなわち、実効TEとエコー間隔が共に短いエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法を実現することができる。
【0098】
また、第2の発明によれば、50〜60%にした位相軸に応じてハーフエンコード法を行い、75〜90%にした周波数軸に応じて長さを75〜90%に短縮したエコーの収集を行うようにしたので、実効TEとエコー間隔が共に短いエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法を実現することができる。
【0099】
また、第3の発明によれば、50〜60%にした周波数軸に応じてハーフエコー法を行い、75〜90%にした位相軸に応じて回数を75〜90%に削減した位相エンコードを行うようにしたので、実効TEとエコー間隔が共に短いエコープラナー法による磁気共鳴撮像方法を実現することができる。
【0100】
また、第4の発明によれば、信号収集手段により一方の座標軸方向で50〜60%にし他方の座標軸方向で75〜90%にした2次元フーリエ空間上の領域に磁気共鳴信号を収集し、この磁気共鳴信号を画像再構成手段によりハーフフーリエ処理して画像を再構成するようにしたので、50〜60%にした座標軸に応じてハーフエンコード法またはハーフエコー法が行われ、75〜90%にした座標軸に応じて長さを75〜90%に短縮したエコーの収集または回数を75〜90%に削減した位相エンコードが行われる。すなわち、実効TEとエコー間隔が共に短いエコープラナー法を実行する磁気共鳴撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図2】 本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスを示す図である。
【図3】 スピンエコー法を実行したときのスピンの挙動を示す概念図である。
【図4】 本発明の実施の形態の一例の装置によって読み出されるエコー信号の概念図である。
【図5】 本発明の実施の形態の一例の装置によって読み出されるエコー信号の概念図である。
【図6】 本発明の実施の形態の一例の装置による2次元フーリエ空間におけるデータ収集の概念図である。
【図7】 2次元フーリエ空間におけるデータ収集領域の概念図である。
【図8】 本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスを示す図である。
【図9】 本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスを示す図である。
【図10】 本発明の実施の形態の一例の装置によって読み出されるエコー信号の概念図である。
【図11】 本発明の実施の形態の一例の装置によって読み出されるエコー信号の概念図である。
【図12】 本発明の実施の形態の一例の装置による2次元フーリエ空間におけるデータ収集の概念図である。
【図13】 2次元フーリエ空間におけるデータ収集領域の概念図である。
【図14】 本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスを示す図である。
【符号の説明】
O 被検体
M 静磁場発生部
G 勾配コイル部
B ボデイコイル部
GR 勾配駆動部
TR 送信部
RV 受信部
AD アナログ・ディジタル変換部
CNT 制御部
COM コンピュータ
DIS 表示部
OP 操作部
Claims (3)
- エコープラナー法を実行する磁気共鳴撮像装置であって、
2次元フーリエ空間における互いに直交する2つの座標軸の一方においては50〜60%を占め他方においては75〜90%を占める領域に属する磁気共鳴信号を収集する信号収集手段と、
前記磁気共鳴信号についての前記一方の座標軸に関するハーフフーリエ処理に基づいて画像を再構成する画像再構成手段と、
を具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 - 前記一方の座標軸が位相軸であり、前記他方の座標軸が周波数軸である、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。 - 前記一方の座標軸が周波数軸であり、前記他方の座標軸が位相軸である、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。
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