JP3725234B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子核スピンの磁気共鳴現象に基づく医用の磁気共鳴イメージングに係り、とくに、複数種類の原子核スピン間の相互干渉に関する現象を積極的に取り入れて、インバージョンパルスを用いたＩＲ（反転回復）系列のパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医用磁気共鳴イメージングの一手法として、ＭＴ（Magnetization Transfer）効果を利用し生体のＭＴ効果の有無による異なるコントラスト像を得る手法が知られている。このイメージング法の具体的な一例は米国特許公報第５、０５０、６０９号（”Magnetization Transfer Contrast and Proton Relaxation and Use Thereof In Magnetic Resonance Imaging,” by Robert S.Balaban et al.)で開示されている
ＭＴＣ効果は"Forsen ＆ Hoffman"によるＳＴ（Saturation Transfer）法に端を発しており（Forsen et al., Journal of Chemical Physics, vol.39(11), pp.2892-2901(1963)）参照）、複数種の原子核プールとしての例えば自由水と高分子間のプロトン同士の化学的交換（chemical exchange）及び／又は交差緩和（cross relaxation)に基づいている。
【０００３】
自由水と高分子のプロトンのＭＲ（Magnetic Resonance）関係は、Ｔ２緩和（横緩和）時間の長い自由水（Ｔ２＝約１００msec）とＴ２緩和時間の短い高分子（Ｔ２＝約０．１〜０．２msec）が同じ周波数に共鳴している。図２４（ａ）の左側コラムに自由水と高分子の周波数スペクトラム上の関係を、同図（ａ）の右側コラムに磁化の交換・緩和関係を各々示す（同図（ｂ）（ｃ）についても同様）。自由水の信号値は、そのＴ２緩和時間が長いことに因って、フーリエ変換後の信号値は図示のように半値幅の狭い鋭いピークを示す。これに対し、プロテイン等の高分子間で動きの制限された（restricted）プロトンの信号値は、Ｔ２緩和時間が短いため、フーリエ変換後の信号値は半値幅が広く、スペクトラム上でピークとしては現れない。
【０００４】
従来のＭＴ効果を利用したイメージング法では、自由水のピ−クを中心周波数と考えたとき、同図（ｂ）に示すように周波数選択的プリパルス（ＭＴＣパルス）で自由水の共鳴周波数から例えば５００Ｈｚずれた周波数を励起する（off-resonance励起）。これにより自由水の磁化Ｈｆが高分子の磁化Ｈｒに移動し、同図（ｃ）に示すように高分子のプロトンからのＭＲ信号値は低下するが、自由水のプロトンからのＭＲ信号値はそれ以上の割合で低下する。したがって自由水と高分子間の化学的交換及び／又は交差緩和が反映される部位とそうでない部位とで信号値に差が生じるので、異なるコントラスト像が得られ、生体などの病巣部と正常組織との識別などに使用できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＭＴ効果は、異なる複数種類の原子核プールのスピン相互間の干渉の結果としてもたらされるものであるから、従来、ＭＴ効果の格別な影響を意識していなかったイメージングにおいても、実際はこのＭＴ効果の影響を受けている。
【０００６】
とくに、例えば、ＦＬＡＩＲ（Fluid-Attenuated Inversion-Recovery）法や高速ＦＬＡＩＲ（ｆａｓｔ ＦＬＡＩＲ）法では、印加する多数のインバージョンパルス（例えば１８０°ＲＦパルス）が隣接したスライス面に対してＭＴ効果を引き起こし、信号強度の低下を招いている。しかし、従来ではこのＭＴ効果を考慮しておらず、インバージョンパルスの印加間隔の不均一に因ってスライス間に感度むらを生じている。
【０００７】
また、高速ＦＬＡＩＲ法で実施するインバージョンパルスのみならず、ＦＳＥ（高速ＳＥ）法に係る複数の１８０°リフォーカスパルスもＭＴ効果を発生することが分かっており、これにより、例えば白質−灰白質間のコントラストに影響を及ぼす。逆の観点に立てば、ＭＴ効果を利用することで、画像化する組織間のコントラストを変えられる訳である。しかし、従来、ＩＲ系列のシーケンスにおいては、ＭＴ効果を活用したイメージング法の開発はなされていないのが現状である。
【０００８】
そこで、本発明の主目的は、インバージョンパルスを含むＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、ＭＴ効果に代表される、複数種類の原子核プール間の化学的交換及び／又は交差緩和の現象を積極的に利用したイメージングを行うようにすることである。
【０００９】
本発明の別の目的は、ＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、複数種類の原子核プール間の化学的交換および／または交差緩和の現象を利用して、例えば、白質／灰白質間などのコントラストを向上させたＭＲ画像を得ることである。
【００１０】
また本発明の別の目的は、ＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、複数種類の原子核プール間の化学的交換および／または交差緩和の現象を利用して、Ｓ／Ｎ比を向上させ、例えば、能神経組織の描出能を向上させたＭＲ画像を得ることである。
【００１１】
さらに本発明の別の目的は、ＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、Ｔ１強調像のコントラストをさらに強調するようにすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本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からＭＲ信号を収集するようにした装置であり、ＭＴ(magnetization transfer)効果を実質的に強調する１２５０Ｈｚよりも広く且つ１５３８Ｈｚよりも狭く設定されるか、又は、ＲＭＴ(reverse magnetization transfer)効果を実質的に強調する１０００Ｈｚよりも狭く且つ２２７Ｈｚよりも広く設定された周波数帯域のインバージョンパルスを含むインバージョンシーケンスを前記被検体に実行する手段と、このインバージョンシーケンスの実行後に、前記被検体から前記ＭＲ信号を収集するためのイメージングシーケンスを実行する手段と、を備えたことを特徴とする。
好適には、前記イメージングシーケンスは、エコー信号を収集するシーケンスである。このイメージングシーケンスは、例えば、高速ＳＥ法によるシーケンスである。この高速ＳＥ法の場合、高速ＳＥ法によるシーケンスにて印加する複数のＲＦリフォーカスパルスのそれぞれのフリップ角は、例えば、ＭＴ効果の抑制を考慮して、１８０°よりも小さい値に設定してある。また例えば、インバージョンパルスの周波数帯域は８００Ｈｚ以下であって且つ２２７Ｈｚよりも広い帯域に設定される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１実施例を、図１〜図２４を参照して説明する。
【００１４】
この実施例にかか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、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。
【００１５】
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が遊挿される円筒状の開口部のＺ軸方向に静磁場Ｈ0を発生させる。なお、この磁石部には、脂肪抑制を行う場合に必要な一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、シミングが行えるようになっている。
【００１６】
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を制御するためのシーケンサ５内の傾斜磁場シーケンサ５ａとを備える。この傾斜磁場シーケンサ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）から高速ＦＬＡＩＲ法などに係る収集パルス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−ケンサ５ａは、指令されたパルス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Ｈ０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ＧＳとし、Ｘ軸方向のそれを読出し用傾斜磁場ＧＲとし、さらにＹ軸方向のそれを位相エンコ−ド用傾斜磁場ＧＥとする。
【００１７】
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の動作を制御するためのシ−ケンサ５内の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ＭＲ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。
【００１８】
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。またコントローラ６は、入力器１３を介する対話形式で、図１８に示すスキャン計画の処理を実行する。
【００１９】
ここで、本実施形態で採用するイメージング法に関わる幾つかの特徴を説明しておく。
【００２０】
（１）適用できるシーケンス
本実施形態の磁気共鳴イメージング装置に適用できるシーケンスは、インバージョンパルス（ＩＲパルス）を用いたＩＲ（反転回復）系列のパルスシーケンスである。具体的には、インバージョンパルスとＦＥ法（またはｆａｓｔ ＦＥ法）とを組み合わせたシーケンス、インバージョンパルスとＳＥ法とを組み合わせたＦＬＡＩＲ法のシーケンス、インバージョンパルスと高速ＳＥ法とを組み合わせた高速ＦＬＡＩＲ法のシーケンス、インバージョンパルスとＥＰＩ（エコープラナーイメージング）法を組み合わせたシーケンスなどがある。
【００２１】
高速ＦＬＡＩＲ法の一つの態様として、その高速ＳＥ法をＰＡＳＴＡ（polarity altered spectral and spatial selective acquisition）法で実施するＩＲ系列シーケンスもある。
【００２２】
（２）シーケンスの入れ子構造
本実施形態ではマルチスライススキャンを、インバージョンパルスを使ったシーケンスで実行する。複数のスライス面それぞれに印加するインバージョンパルスを含む反転シーケンスと、その後のイメージング（信号収集）シーケンスはスライス面に対する印加順において入れ子方式（ｎｅｓｔｉｎｇ）を採用している。この入れ子方式として、ここでは、２通りのモード（シーケンシャルモード、インターリーブモード）が用意されている。
【００２３】
図２，図３にはシーケンシャルモードの入れ子方式のシーケンス例を示す。図２に示すように、インバージョンパルスを含む反転シーケンスをＩｎｖ１〜Ｉｎｖ７までの７個、これに対応するイメージングシーケンスをＩｍａｇｉｎｇ１〜Ｉｍａｇｉｎｇ７までの７個で表している。このシーケンスによりマルチスライススキャンされる隣接した７枚のスライス面１〜７を図３（ａ）に示す。
【００２４】
最初に、１番目のスライス面１に反転シーケンスＩｎｖ１が印加され、その後、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔを置いて、既に反転シーケンスＩｎｖ６を印加していたスライス面６にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ６を実行する。さらに、第２の調整時間ＴｒＷａｉｔを置いて、２番目のスライス面２に反転シーケンスＩｎｖ２を印加する。この後、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔを置いて、既に反転シーケンスＩｎｖ７を印加していたスライス面７にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ７を実行する。さらに第２の調整時間ＴｒＷａｉｔを置いて、３番目のスライス面３に反転シーケンスＩｎｖ３を印加する。さらに再び、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔの後、先程、反転シーケンスＩｎｖ１を印加したスライス面１にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ１を実行する。そして、再び第２の調整時間ＴｒＷａｉｔの後、４番目のスライス面４に反転シーケンスを印加する。以下、同様にしてパルス印加およびＭＲ信号収集を行い、５番目のスライス面にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ５を実行して、繰返し時間ＴＲを終える。
【００２５】
このように、シーケンシャルモードの入れ子方式のシーケンスの場合、一つの反転シーケンスＩｎｖ１とそのイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ１との反転時間ＴＩの間に、ほかの２面（スライス面６，７）に対するイメージングシーケンス（Ｉｍａｇｉｎｇ６，７）と別のほかの２面（スライス面２，３）に対する反転シーケンス（Ｉｎｖ２，３）が交互に入り、オフセット枚数Ｏffsetとしての２スライス面分のシーケンスが入れ子になる。しかも、収集されるスライス面の順序は、スライス面６、７、１〜５と連続的になる。スライス面１〜７に対する反転シーケンスの印加とイメージングシーケンスの実行とのタイミングを図３（ｂ）に模式的に示す。
【００２６】
一方、図４，図５にはインターリーブモードの入れ子方式のシーケンス例を示す。図４では上述と同じように、ＩＲパルスを含む反転シーケンスＩｎｖ１〜Ｉｎｖ７で示し、これに対応するイメージングシーケンスをＩｍａｇｉｎｇ１〜Ｉｍａｇｉｎｇ７で示す。図５（ａ）には、このシーケンスによりマルチスライススキャンされる隣接した７枚のスライス面１〜７を示している。
【００２７】
最初に、１番目のスライス面１に反転シーケンスＩｎｖ１が印加され、その後、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔを置いて、既に反転シーケンスＩｎｖ４を印加していた４番目のスライス面４にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ４を実行する。さらに、第２の調整時間ＴｒＷａｉｔを置いて、３番目のスライス面３に反転シーケンスＩｎｖ３を印加する。この後再び、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔを置いて、既に反転シーケンスＩｎｖ６を印加していた６番目のスライス面６にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ６を実行する。さらに第２の調整時間ＴｒＷａｉｔを置いて、５番目のスライス面５に反転シーケンスＩｎｖ５を印加する。さらに再び、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔの後、先程、反転シーケンスＩｎｖ１を印加した１番目のスライス面１にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ１を実行する。そして、再び第２の調整時間ＴｒＷａｉｔの後、７番目のスライス面７に反転シーケンスを印加する。以下、同様にしてパルス印加およびＭＲ信号収集を行い、２番目のスライス面にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ２を実行して、繰返し時間ＴＲを終える。
【００２８】
このインターリーブモードの入れ子方式の場合、一つの反転シーケンスＩｎｖ１とそのイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ１との反転時間ＴＩの間に、ほかの２面（スライス面４，６）に対するイメージングシーケンス（Ｉｍａｇｉｎｇ４，６）とは別のほかの２面（スライス面３，５）に対する反転シーケンス（Ｉｎｖ３，５）が交互に入り、オフセット枚数Ｏffsetとしての２スライス面分のシーケンスが入れ子になる。しかも、収集されるスライス面の順序は、スライス面４、６、１、３、５、７と１枚置きになる。スライス面１〜７に対する反転シーケンスの印加とイメージングシーケンスの実行とのタイミングを図５（ｂ）に模式的に示す。
【００２９】
（３）２つの調整時間ＴｉＷａｉｔ及びＴｒＷａｉｔの考慮
入れ子方式がシーケンシャルモードであってもインターリーブモードであっても、上述したように（図２、４）、２つの調整時間ＴｉＷａｉｔ、ＴｒＷａｉｔが各スライス面のイメージングシーケンス（または反転シーケンス）の時間的前後に設定されている。
【００３０】
これは、スライス枚数の極大化、複数のスライス面それぞれへのＭＴ効果の低減化かつ平均化、さらに繰返し時間ＴＲおよび反転時間ＴＩのユーザからみた設定の容易化を図ることを目的としたものである。本実施形態では、２つの調整時間ＴｉＷａｉｔ及び調整時間ＴｒＷａｉｔを使って、かかる目的を達成しており、その設定は以下の式に基づいている。
【００３１】
繰返し時間をＴＲ、反転時間をＴＩ、マルチスライス数をＮＳ、一つのスライス面に対する反転時間ＴＩ内に含まれる反転シーケンスＩｎｖの数をＴＩｏｆｆｓｅｔ、反転シーケンスＩｎｖの持続時間をＩｎｖＴｉｍｅ、イメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇの持続時間をＳｃａｎＴｉｍｅ、および第１、第２の調整時間をＴｉＷａｉｔ、調整時間ＴｒＷａｉｔとすると、繰返し時間ＴＲおよび反転時間ＴＩについて、次式が成立する。
【００３２】
【数１】
TR=NS(Invtime+ScanTime+TrWait+TiWait) ……（１）
【数２】
TI=TIoffset(Invtime+TiWait)+(TIoffset-1)(ScanTime+TrWait) ……（２）
この２式から第１の調整時間をＴｉＷａｉｔ、第２の調整時間ＴｒＷａｉｔが演算され、イメージングシーケンス（または反転シーケンス）の時間的前後に設定される。
【００３３】
ただし、後述するように、繰返し時間ＴＲおよび反転時間ＴＩとして、ユーザが最初に任意の値を指定するようにしている。このため、上記２式から演算される２つの調整時間ＴｉＷａｉｔ、ＴｒＷａｉｔは計算上では正、負、または零を取り得る。しかし、物理的な調整時間を設定するのであるから、調整時間ＴｉＷａｉｔ、ＴｒＷａｉｔの負の値は排除される（すなわち、正の値または零のみが採用される）。
【００３４】
この時間値の条件を加味すると、スライス枚数ＮＳが指定値に一致するとは限らない。そこで、本実施形態では、指定された繰返し時間ＴＲ，反転時間ＴＩ、イメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇの持続時間をＳｃａｎＴｉｍｅ、および反転シーケンスＩｎｖの持続時間をＩｎｖＴｉｍｅの基で、上記２つの式から演算される可能なスライス枚数ＮＳ、オフセット枚数Ｏffset（反転時間ＴＩ内に入れ子にされるスライス枚数）、第１、第２の調整時間をＴｉＷａｉｔ、ＴｒＷａｉｔを提示する。
【００３５】
したがって、スライス枚数ＮＳは通常離散的となり、そのスライス枚数ＮＳとオフセット枚数Ｏffsetとの組として与えられる（図１９参照）。例えば、ＴＲ＝８０００ms、ＴＩ＝２０００ms、ＳｃａｎＴｉｍｅ＝２４０ms、ＩｎｖＴｉｍｅ＝１５msの場合、スキャン可能な最大スライス枚数（計算上、同一のオフセット枚数に対して最大に確保できるスライス枚数）ＮＳ＝２５枚を採るには、そのときのオフセット枚数＝７枚にする必要がある。また離散的なスライス枚数ＮＳは３枚、７枚、１０枚、１４枚、１７枚、２１枚、および２５枚となり、それらのスライス枚数ＮＳに対するオフセット枚数はそれぞれ１枚、…、７枚となる。つまり、スライス枚数と入れ子の数はセットで自動的に決定される。
【００３６】
このように自動設定されたスライス枚数ＮＳに対して、ユーザの所望するスライス枚数が必ずしも一致するとは限らない。収集したＭＲデータを記憶する記憶装置のメモリ領域の節約のためにも、スライス枚数は１枚ずつ可変できることが望ましい。この１枚可変の条件とＭＴ効果の平均化の条件とを両立させるために、本実施形態では以下の方式を採用する。すなわち、「ユーザが所望するスライス枚数ＮＳｄｅｓを満足させ（含む）かつ必要最小限の、自動演算されたスライス枚数（最大スライス枚数）ＮＳを自動的に指定するとともに、不要なスライス面が生じる場合、このスライス面を自動的に指定して、空打ちを指令する。」というものである。ここでの「空打ち」は、不要なスライス面に対して実際にＲＦパルスや傾斜磁場を印加するが、その結果生じるエコー信号は収集しない、または、収集したとしても記憶せず、画像再構成に関与させない、ことを言う。
【００３７】
（４）ＭＴ効果とＲＭＴ（Ｒｅｖｅｒｓｅ ＭＴ）効果
ＭＴ（Magnetization Transfer）効果は、例えば自由水と高分子のように、異なる種類の原子核プール間におけるプロトン同士の化学的交換および／または交差緩和の現象として説明されている。つまり、ＭＴ効果は、図６に示す如く設定された広帯域幅のインバージョンパルスを使って、例えば、自由水のプロトンの磁化を高分子のプロトンの磁化に移動させるもので、自由水からの信号値が下がる現象として知見されている（図２４参照）。
【００３８】
これに対し、上記の自由水と高分子との組み合わせで言えば、自由水からの信号値を上昇させるＭＴ効果（以下、この効果を「ＲＭＴ（Reverse ＭＴ）効果」と呼ぶ）が分かっている。
【００３９】
例えば、インバージョンパルス（例えば、１８０゜ＲＦパルス）は図７に示すように、シンク（sinc)関数のサイドロブを長くとって、そのローブ数を増加させ、全体としてパルス長を長く設定してある。このインバージョンパルスのパルス長の励起範囲は、図８に示す如く、被検体の対象とする原子核プール（例えば自由水のプロトンのプール）が有する周波数スペクトラム上の帯域幅に殆ど一致するように狭帯域幅に設定される。
【００４０】
いま、被検体内の、化学的交換及び／又は交差緩和の結合関係にある２種類の原子核の一方が自由水のプロトンであり、もう一方が高分子のプロトンであり、いま自由水のプロトンを対象原子核プールとする。この場合、インバージョンパルスのローブ数は例えば（−４、＋１）πで、パルス長２２msecに設定される。この結果、インバージョンパルスの励起帯域幅は２２７Ｈｚとなり、図８に示すように自由水のスペクトル曲線の帯域幅とほぼ合致する「狭帯域」となる。また、例えばπ数＝±２π且つパルス長＝１５ｍsecの場合、励起帯域幅＝２６７Ｈｚの「狭帯域」となる。
【００４１】
このインバージョンパルスとともにスライス用傾斜磁場を印加することで、被検体の所定スライス幅の領域が選択されるとともに、その面内の自由水のプロトンスピンが周波数選択的に励起され、−ｚ′軸（回転座標）までフリップする。このとき、インバージョンパルスは自由水のみを周波数選択的に充分に励起するのみであり、その帯域幅は図８に示すように狭いことから、高分子のプロトンスピンを励起させるのは極めて狭い帯域に限られる。つまり、高分子のプロトンスピンはインバージョンパルスによっては殆ど励起（飽和）されない。
【００４２】
従って、自由水のプロトンスピンによる磁化Ｈｆと高分子のプロトンスピンによる磁化Ｈｒとは励起前には図９（ａ）に示す如く互いの化学的な結合関係を維持しながら平衡状態にあったものが、励起後には、同図（ｂ）に示すごとく、励起されていない（飽和していない）高分子の磁化Ｈｒから充分に励起（飽和）された自由水の磁化Ｈｆに磁化の移動が起こる。
【００４３】
つまり、狭帯域インバージョンパルスによる励起時に極力、飽和させないように温存した高分子のスピンによる磁化Ｈｒを、励起後に化学的交換及び／又は交差緩和を介して自由水に移動させることができる。これによって、イメージングに反映される自由水のＭＲ信号（エコー信号）の値を従来の“negative”なＭＴ効果を使って収集した場合に比べて、高い信号値を得ることができる。
【００４４】
人体においてＭＴ効果が高いと報告されている部位は、脳白質／灰白質、肝臓、軟骨、腎臓等である。従って、これらの部位の信号値は従来の"negative"なＭＴ効果により低くなっていたことになる。ＲＭＴ効果を用いることでこれらの部位の信号は高くなる。
【００４５】
（５）インバージョンパルスの周波数帯域幅（ＢＷ）
従来のインバージョンパルスは、シンク関数で形成する場合、約１．０ｍｓｅｃ〜約０．８ｍｓｅｃのローブ長の範囲で通常、使用されていることが知られている。すなわち、周波数帯域幅に直すと、約１０００Ｈｚ〜約１２５０Ｈｚ（通常帯域幅）に相当する。インバージョンパルスのサイドロブによりスペクトラム波形が整えられる。
【００４６】
本発明で着目しているインバージョンパルスの周波数帯域幅は、狭帯域幅側が約１０００Ｈｚ以下、広帯域幅側が約１２５０Ｈｚ以上である。とくに、狭帯域幅側については、ＲＭＴ効果が実質的に顕著に現れてくる８００Ｈｚ以下が望ましい。他方、広帯域幅側については、通常帯域幅の領域で既にある程度のＭＴ効果が在ると考えられるので、その通常帯域幅以上に積極的に設定することが本発明の一つの特徴である。
【００４７】
反転シーケンスで使われるインバージョンパルスの周波数帯域幅と原子核スピンの化学的変換および／または交差緩和の現象（ＭＴ効果およびＲＭＴ効果）との関係を説明する。
【００４８】
インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域（ここでは１０００Ｈｚ以上）に設定すると、ＭＴ効果が増強（またはＲＭＴ効果が低下）することが確認されている。
【００４９】
図１０には、高速ＦＬＡＩＲ法におけるインバージョンパルスの周波数帯域幅の変化に対する、頭部の白質（Ｗ）および灰白質（Ｇ）の信号値（任意値）の変化を表している。この実験は、０．５Ｔの磁気共鳴イメージング装置を使い、高速ＦＬＡＩＲ法のパラメータをＴＲ＝６０００ｍｓ，ＴＩ＝１７００ｍｓ，ＮＳ＝１５，インバージョンパルス（±３π、τ長可変）に設定して実施された。インバージョンパルスの周波数帯域幅ＢＷは３８５Ｈｚ〜１５３８Ｈｚまで変化させた。
【００５０】
この実験結果から明らかなように、信号強度はインバージョンパルスの周波数帯域幅の変化に応じて変わることが分かる。周波数帯域幅＝８００Ｈｚ付近ではＭＴ効果とＲＭＴ効果が均衡しており、これよりも帯域幅が広くまたは狭くなると、信号値はその帯域幅の変化に応じて上昇する。インバージョンパルスの周波数帯域幅を広くすると（とくに、１０００Ｈｚ以上）、制限された（restricted）プロトン放射を引き起こし、その結果、ＭＴ効果がより高くなり、より短いＴ１appになる。Ｔ１appが短くなると、回復も早くなるから、１７００ｍｓのＴＩ時間を待つことで、信号値（Ｓ／Ｎ比）が向上する。
【００５１】
反対に、周波数帯域幅を８００Ｈｚ以下に設定すると、ＲＭＴ効果により信号値が上がる。
【００５２】
（６）ＩＲ系列シーケンスにおけるＳＥ(FSE)法の９０°ＲＦパルスの周波数帯域幅
ＦＬＡＩＲ法またはｆａｓｔ ＦＬＡＩＲ法においては、インバージョンパルスの周波数帯域幅を変化させたときの信号値は定性的に図１０に示すように、略Ｖ字状に変わる。さらに、ＳＥ（またはＦＳＥ）法の９０°ＲＦパルスの周波数帯域幅を変えて、かかる測定を行うと、その略Ｖ字状の曲線が図１０上で横軸方向に移動して表される。したがって、インバージョンパルスおよび９０°ＲＦパルスの両方の周波数帯域幅をパラメータとして画像のコントラストを決めることができる。つまり、コントラストを決める自由度が上がる。
【００５３】
（７）ＭＴ効果の応用
インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化することで、収集する信号値が低下するＭＴ効果をイメージングに反映させることができる。その原理を図１１に説明する。同図のグラフは、例えば、１．５Ｔ、ＴＲ＝およそ７０００ｍｓ、ＴＩ＝２０００ｍｓのスキャン条件で得られる。
【００５４】
例えば高速ＦＬＡＩＲ法の場合、インバージョンパルスのローブ長を短くすることなどによって、周波数帯域幅を例えば１２５０Ｈｚ以上の広帯域に設定する。この広帯域化に拠って、前述したようにＭＴ効果がより高められる。高速ＦＬＡＩＲ法の場合、そのＦＳＥシーケンスに因ってもＭＴ効果が高められる。スキャン部位が頭部であるとし、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化しない通常帯域（およそ１０００〜１２５０Ｈｚ）のときの白質（Ｗ）および灰白質（Ｇ）の縦緩和Ｍｚ′（すなわち信号値）の曲線をａおよびｂとし、広帯域化したときのそれらの曲線をａ′およびｂ′とする。ＭＴ効果の発生度合いは白質（Ｗ）＞灰白質（Ｇ）であるから、広帯域化することによって、白質（Ｗ）の方が灰白質（Ｇ）よりも信号値の低下の度合いが大きい。例えば反転時間ＴＩ＝２０００ｍｓで観測した場合、通常帯域幅のときに白質（Ｗ）および灰白質（Ｇ）間の信号値差が同図中のＡであるとすると、広帯域化したときのそれはＢ（＞Ａ）となる。したがって、この信号値差Ａ，Ｂの大小をコントラストに反映させることができる。つまり、白質／灰白質間のコントラストを向上させる。
【００５５】
（８）ＲＭＴ効果の応用
また、インバージョンパルスの周波数帯域幅を狭帯域化することで、収集する信号値が上がるＲＭＴ効果をイメージングに反映させることができる。その原理を図１２に説明する。スキャン条件は例えば図１１と同じに設定される。
【００５６】
例えば高速ＦＬＡＩＲ法の場合、インバージョンパルスのローブ長を長く設定することなどによって、周波数帯域幅を１０００Ｈｚ以下の狭帯域に設定する。この狭帯域化に拠って、前述したようにＲＭＴ効果が一層顕著になる。高速ＦＬＡＩＲ法の場合、そのＦＳＥシーケンスに因ってもＲＭＴ効果が高められる。スキャン部位が頭部であるとし、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化しない通常帯域幅（およそ１０００〜１２５０Ｈｚ）のときの白質（Ｗ）および灰白質（Ｇ）の縦緩和Ｍｚ′（すなわち信号値）の曲線をａおよびｂとし、狭帯域化されたときのそれらの曲線をａ′およびｂ′とする。ＲＭＴ効果の発生度合いは白質（Ｗ）＞灰白質（Ｇ）であるから、狭帯域化することによって、白質（Ｗ）の方が灰白質（Ｇ）よりも信号値の上昇の度合いが大きい。例えば反転時間ＴＩ＝２０００ｍｓで観測した場合、通常帯域幅のときに脳基底核と白質（Ｗ）との間の信号値差が同図中のＡであるとすると、狭帯域化したときのそれはＢ（＞Ａ）となる。したがって、脳基底核と白質（Ｗ）とのコントラストが向上し、白質（Ｗ）の中に在る神経組織の描出度が良くなる。これは、ＲＭＴ効果に拠り、白質の見掛け上のＴ１が長くなり、信号値を長く維持できるので、白質／脳神経組織のコントラストが向上するためであると考えられる。
【００５７】
（９）インバージョンパルスのフリップ角
ＩＲ系列による頭部撮影の場合、通常、インバージョンパルスは脳脊髄液（ＣＳＦ:Cerebral Spinal Fluid）からのＭＲ信号を零にするために使用される。このため、反転時間ＴＩ（インバージョンパルスからＦＥＳシーケンスまでの時間）は、図１３に示すように、縦緩和の回復曲線上のナル・ポイント（Null Point）までの時間に設定される。「インバージョンパルスのフリップ角ＦＡ＜１８０°」に設定すると、ＭＴ効果またはＲＭＴ効果を強調した上で、ナル・ポイントを速めることができる。インバージョンパルスのフリップ角としては、１５０°に下げることで、フリップ角１８０°の場合よりも繰返し時間ＴＲを短縮できるから、スキャン時間が短くなる。
【００５８】
（１０）反転時間ＴＩの調整
「ＦＬＡＩＲ法」または「高速ＦＬＡＩＲ法」としてＩＲ系列を実施する場合、反転時間ＴＩはインバージョンパルスからナル・ポイント（Null Point）までの期間に設定される（図１３参照）。しかし、反転時間ＴＩをそれよりも短くする「short ＴＩ時間」とすることで、異なるパラメータを強調できる。ＦＬＡＩＲ法において「short ＴＩ時間」に設定すると、Ｔ１コントラストがさらに強調されたＴ１強調像が得られる。また高速ＦＬＡＩＲ法において「short ＴＩ時間」に設定すると、Ｔ２コントラストが強調されたＴ２強調像が得られる。
【００５９】
この「short ＴＩ時間」の手法にも、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化（ＭＴ効果の促進）または狭帯域化（ＲＭＴ効果の促進）する技術を使うことができる。
【００６０】
（１１）ＰＡＳＴＡ法による脂肪抑制
上述したＩＲ系列のパルスシーケンスに、脂肪抑制法の一つであるＰＡＳＴＡ（Polarity altered spectral and spatial selective acquisition）法を組み込みことができる。ＰＡＳＴＡ法は例えば、「ＳＭＲ １９９５ ＃６５７“A polarity Altered Spectral and Spatial Selective Acquisition Technique”」により示されているが、その概要を図１４〜図１７に基づいて説明する。
【００６１】
図１４はＳＥ法を使って実施される、脂肪抑制効果を有するＰＡＳＴＡ法のパルスシーケンスを示す。図１５は９０°ＲＦ励起パルス及び１８０°ＲＦリフォーカスパルスのスピン反転の周波数帯域を示す。９０°ＲＦパルスは周波数帯域で矩形を示すようにシンク関数波形で形成され、エコー時間ＴＥを短縮させるため、時間軸上で左右非対象に整形される。例えば９０°ＲＦパルスは、１．５Ｔに対して、パルス全長１６ｍｓ、τ長＝４ｍｓ、ＢＷ＝２５０Ｈｚに設定される。９０°ＲＦパルスはまた、その周波数帯域がスライス方向の第１の傾斜磁場Ｇ90の存在下ではスライス中心において水スピンを励起し、かつ脂肪スピンを励起しない狭帯域ΔＦ90に設定される。これに対し、１８０°ＲＦパルスの帯域ΔＦ180は９０°ＲＦパルスのそれΔＦ90より広く設定される。
【００６２】
脂肪信号の収集を抑制するため、スライス方向の第２の傾斜磁場Ｇ180は第１の傾斜磁場Ｇ90に対して極性を反転するとともに、第２の傾斜磁場Ｇ180の強度は第１の傾斜磁場Ｇ90の強度のｎ倍（ｎ＞２）に設定されている。この強度比に基づくスライス位置と周波数の関係を図１６に示す。
【００６３】
次いでスピンの挙動を説明する。図１７（ａ）の初期状態から第１の傾斜磁場Ｇ90の存在下で９０°ＲＦ励起パルスが印加されると、水スピンは図１６のＡ−Ａ′のスライス位置で（図１７（ｂ））、脂肪スピンは化学シフトのために図１６のＣ−Ｃ′のスライス位置で（図１７（ｄ）、それぞれ回転座標のＸ′軸上に倒される。
【００６４】
次いで、逆極性の第２の傾斜磁場Ｇ180の存在下で１８０°ＲＦリフォーカスパルスが印加されると、水スピンは図１６のＨ−Ｈ′のスライス位置で（図１７（ｃ））、脂肪スピンは化学シフトに因り図１６のＩ−Ｉ′のスライス位置で（図１７（ｅ））１８０°反転される。
【００６５】
つまり図１６に示すように、スライス位置Ｈ−Ｈ′はＡ−Ａ′に含まれるので、スライス位置Ｈ−Ｈ′の範囲の水スピンはＸ′軸から−Ｘ′軸に反転され、位相収束に拠りエコーを発生させる。これに対して、スライス位置Ｉ−Ｉ′はＣ−Ｃ′とはスライス位置的に重ならないので、スライス位置Ｉ−Ｉ′の範囲の脂肪スピンは９０°ＲＦパルスの影響を受けておらず、１８０°ＲＦパルスによってＺ′軸から−Ｚ′軸に反転するのみである。つまり、この脂肪スピンはＸ′Ｙ′回転成分を持たないので、ＸＹ面に平行に配置された高周波コイル７にはエコー信号として検出されない。さらに、スライス位置Ｃ−Ｃ′の範囲の脂肪スピンは９０°ＲＦパルスの影響を受けるのみであり、１８０°ＲＦパルスの影響を受けないから、Ｘ軸上にフリップした後、図１７（ｅ）に示すようにＸ′軸の回りにばらついていくだけで、エコー信号を発生させない。これにより、収集するエコー信号はその殆どがスライス面Ａ−Ａ′の水のエコー信号のみとなり、脂肪からのエコー信号の混濁を効率良く抑制できる。
【００６６】
ＰＡＳＴＡ法の場合には、静磁場をシミングしなくても水の周波数選択励起が的確に掛かり、効果的な脂肪抑制が可能になる。
【００６７】
次に、本実施形態の全体動作を図１８〜図２３を参照して説明する。
【００６８】
コントローラ６はマルチスライススキャンに係る図１８の処理を実施する。まず、同図のステップ１０１にて、入力器１３を介してオペレータから指令されるスキャン条件を入力する。このスキャン条件としては、ＩＲ系列のパルスシーケンス、このシーケンスで使うインバージョンパルスの周波数帯域幅（広い、通常、狭い）およびフリップ角、ならびにＰＡＳＴＡ法の実施の有無などである。指定シーケンスがＦＬＡＩＲ法またはｆａｓｔ ＦＬＡＩＲ法の場合、ＳＥ法またはＦＳＥ法の９０°ＲＦパルスの周波数帯域幅の値も広い、通常、または狭い値に指定される。この周波数帯域幅、フリップ角の大きさ、およびＰＡＳＴＡ法の実施の有無がＭＲ画像に及ぼす影響は前述した通りである。そこで、これらのパラメータは、得たいＭＲ画像の特質に応じてオペレータにより指定される。
【００６９】
次いでステップ１０２に移行し、コントローラは、入力器１３を通して、マルチスライススキャンに関する入れ子方式の指定情報を入力する。入れ子方式としては、前述したように、「シーケンシャル・モード」（図２、３参照）および「インターリーブ・モード」（図４、５参照）が用意されている。この情報入力により、いずれかの入れ子方式が決定される。
【００７０】
さらにステップ１０３にて、指定されたＩＲ系列のパルスシーケンスに関わるパラメータを入力器１３から入力する。このパラメータには、例えば図１９に示すように（同図は高速ＦＬＡＩＲ法を例示している）、繰返し時間ＴＲ，反転時間ＴＩ、反転シーケンスの時間ＩnvTime、およびイメージングシーケンス（例えばＦＳＥ法）の時間ＳcanTimeが含まれる。
【００７１】
繰返し時間ＴＲ，反転時間ＴＩについては、オペレータが任意の時間を指定できる。このため、多くの場合、ＴＲ＝８０００ms、ＴＩ＝２０００msといった、きっかりした切りの良い時間値を指定できる。
【００７２】
これらステップ１０１〜１０３の入力処理が済むと、コントローラ６はその処理をステップ１０４、１０５に順次移行させる。ステップ１０４では、入力データＴＲ，ＴＩ，ＩnvTime，ＳcanTimeを使い、前記（１），（２）式に基づいてスライス枚数ＮＳと、このスライス枚数ＮＳと組を成すオフセット枚数Ｏffset、調整時間ＴrWait，ＴiWaitとの推奨する一覧データが演算される。ステップ１０５では、それらの一覧データが装置側からオペレータへの推奨値リストとして表示器１２を介して表示される。この表示例を図２０に示す。
【００７３】
次いで、コントローラはステップ１０６にてオペレータからの応答を待つ。オペレータが、推奨値リストに所望枚数（スライス枚数、オフセット枚数）の組を見い出せず、パラメータを変えて再度、演算を行いたいとするとき（ステップ１０６でＮＯ）、その処理はステップ１０３に戻される。これに対して、推奨値リストに所望枚数の組が在るとき（ステップ１０６でＹＥＳ）、ステップ１０７の処理に移行する。
【００７４】
ステップ１０７では、オペレータの指定する所望スライス枚数ＮＳdesを入力する。この後、ステップ１０８にて、その所望スライス枚数ＮＳdesを包含する最小のスライス枚数ＮＳsel（同一組で指定されたオフセット枚数に対しては最大のスライス枚数）を、推奨値リストのデータ組から選択する。
【００７５】
そしてステップ１０９で、ＮＳdes＜ＮＳselか否かを判断する。この判断がＮＯとなるときは、ＮＳdes＝ＮＳselである。すなわち、オペレータが所望するスライス枚数ＮＳdesが推奨値リストのあるスライス枚数にそのまま一致する場合である。このときは続くステップ１１０の処理がスキップされる。
【００７６】
反対にステップ１０９でＹＥＳとなるときは、装置側で自動的に決めた推奨スライス枚数ＮＳselがオペレータの所望するスライス枚数ＮＳdesよりも多い。例えば、オペレータがＮＳdes＝１５枚を所望したのに、装置側の自動指定がＮＳsel＝１７枚となっている場合である。
【００７７】
この場合、コントローラ６はステップ１１０の処理を行う。いま、ＮＳdes＝１５枚およびＮＳsel＝１７枚であるとすると、２枚多いことになる。そこで、この多い分の２枚のスライス面を空打ちの面として指定する。この空打ちのスライス面の枚数および位置は、コントローラ６が予め記憶している設定モードに基づいて自動的に決める。この設定モードとして、空打ちスライス面を、ｉ）スライス方向の両端部に設定する、ｉｉ）スライス方向の片側端部に設定する、ｉｉｉ）空打ち枚数が１枚となる場合には、スライス方向の予め決めた片側端部に設定する、などがある。なお、この設定モードもその都度オペレータに指定させるようにすることも可能である。
【００７８】
このようにしてスキャン準備が済むと、ステップ１１１で、指定されたＩＲ系列のマルチスライススキャンが実施される。このスキャンでは、上述の処理で指定されたスキャン条件、入れ子方式、シーケンスパラメータ、空打ち（必要ある場合のみ）が取り込まれる。
【００７９】
いま、「高速ＦＬＡＩＲ法」が「シーケンシャル」な入れ子方式の基で指定されているとして、その具体的なシーケンス例を図２、３、１９に基づき説明する。このシーケンスは、傾斜磁場シーケンサ５ａ及びＲＦシーケンサ５ｂが共働して担当する。
【００８０】
最初に、スライス面１に対する反転シーケンスＩｎｖ１が実施される。この反転シーケンスＩｎｖ１は、例えば１８０°ＲＦパルスで構成されるインバージョンパルスＩＰとスライス用傾斜磁場Ｇｓとから成り、両者が並行して印加される。インバージョンパルスＩｎｖ１は送信機８Ｔから高周波コイル７を介して、またスライス用傾斜磁場Ｇｓは傾斜磁場電源４から傾斜磁場コイル３ｚ、３ｚを介してそれぞれ印加される。
【００８１】
インバージョンパルスＩＰは、オペレータからの入力情報に応じて、その周波数帯域幅が広帯域化または狭帯域化され、および／またはそのフリップ角が１８０°または１８０°よりも小さい値に自動的に設定されている。そのほかのインバージョンパルスも同様である。スライス用傾斜磁場Ｇｓはスライス面１を選択励起できるようにその波形面積が設定されている。
【００８２】
この反転シーケンスＩｎｖ１が終わると、自動的に演算された第１の調整時間ＴiWaitの間待機する。この待機の後、前回の繰返し時間ＴＲの間に反転励起させていたスライス面６のイメージングシーケンスＩmaging６をＦＳＥ法で実施する。
【００８３】
すなわち、最初にスライス用傾斜磁場Ｇｓとともに９０°ＲＦパルスが印加される。これにより、被検体のスライス面６が選択されるとともに、その面内のプロトンスピンが励起され、ｙ′軸（回転座標）までフリップする。シーケンス上では次いで、スライス用傾斜磁場Ｇｓが反転される。その後、読出し用傾斜磁場Ｇｒが傾斜磁場コイル３ｘ、３ｘを介して印加される。これはスライス面内のＧｒ方向に並んだスピンの位相が各エコーの中心時刻においてそろうようにするための印加である。
【００８４】
次いで、スライス用傾斜磁場Ｇｓとともに最初の１８０゜ＲＦパルスが印加される。これにより、プロトンスピンが１８０度、ｙ′軸の回りに回転する。さらに、最初の位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ＝Ａが傾斜磁場電源４から傾斜磁場コイル３ｙ、３ｙを介して被検体Ｐに印加された後、傾斜磁場コイル３ｘ、３ｘを介して印加される読出し用傾斜磁場Ｇｒとともに、最初のスピンエコー信号Ｒ１が高周波コイル７を介して収集される。
【００８５】
この後、反転させた位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ＝−Ａを印加させる。これは疑似エコー（stimulated echo)による画質劣化を避けるため、１８０゜ＲＦパルスの印加時にｋ空間上の位相エンコード方向の中心位置（ｋｅ＝０）にエンコード位置を引き戻すためである。
【００８６】
次いで、スライス用傾斜磁場Ｇｓとともに２番目の１８０゜ＲＦパルスを印加した後、２番目の位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ＝Ｂを印加する。そして、２番目のスピンエコー信号Ｒ２が、読出し用傾斜磁場Ｇｒの印加とともに、高周波コイル７を介して収集される。
【００８７】
同様に、３番目及び４番目のスピンエコー信号Ｒ３、Ｒ４が収集される。
【００８８】
なお、このイメージングシーケンスは、前述した図１８の処理で脂肪抑制のためのＰＡＳＴＡ法が指令されていた場合、図１９には示していないが、９０°ＲＦ励起パルスが狭帯域に設定され、しかも、９０°ＲＦ励起パルスと１８０°ＲＦリフォーカスパルスに並行して印加するスライス用傾斜磁場Ｇｓ90、Ｇｓ180の大きさ及び極性が前述したものに調整される。
【００８９】
このようにしてスライス面６に対するイメージングシーケンス６が実行された後、第２の調整時間ＴrWaitの間待機する。この待機が完了すると、今度はスライス面２に対するインバージョンパルスＩＰがスライス用傾斜磁場Ｇｓとともに印加される。この磁場Ｇｓは、スライス面１に隣接するスライス面２を選択励起するようにその磁場波形の大きさが設定されている。
【００９０】
この反転シーケンスＩｎｖ２の後、再び第１の調整時間ＴiWaitの間待機する。そして、前回の繰返し時間ＴＲで反転励起されていたスライス面７のイメージングシーケンスＩmaging７が実行される。
【００９１】
以下、同様の繰返しであることから、図３（ａ）に示す７枚のスライス面１〜７のプロトンが、同図（ｂ）に示すように、隣接順にかつ一定間隔ｔａ毎に反転され、イメージング処理も隣接順にかつ一定間隔ｔｂ毎に実行される。
【００９２】
これらの処理はさらに、一定の繰返し時間ＴＲ毎に７枚のスライス面１〜７に対して繰り返される。
【００９３】
このように収集されたマルチスライススキャンのエコー信号は順次、受信機８Ｒに送られ、そこで増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅などの処理を受けた後、Ａ／Ｄ変換されてエコーデータに生成される。このエコーデータは演算ユニット１０で、フーリエ変換可能な、ｋ空間に対応したメモリ領域にデータが配置される。そして２次元フーリエ変換により実空間の画像に再構成される。この画像は記憶ユニット１３に記憶されるとともに、表示器１４に表示される。
【００９４】
なお、「インターリーブ」モードの入れ子方式が指定された場合、図５（ａ）に示す７枚のスライス面１〜７のプロトンが、同図（ｂ）に示すように、１枚置きに反転され、イメージング処理も１枚置きに実行される。「シーケンシャル」モードとは異なり、１スライス面置きの反転および信号収集となるから、隣接スライス間の反転までの空き時間は一定間隔ｔａ′（＞ｔａ：図３（ｂ））であり、そのイメージング処理までの空き時間は一定間隔ｔｂ′（＞ｔｂ：図３（ｂ））である。つまり、それらの時間は「シーケンシャル」モードのときに比べて長くなる。
【００９５】
なお、診断のときには、インバージョンパルスの周波数帯域幅を通常幅からずらしてＭＴ効果またはＲＭＴ効果を強調した場合と、その周波数帯域幅を通常幅に設定した場合との両方についてイメージングが実施される。これにより得られるコントラストの異なる複数種の画像が読影に供される。
【００９６】
本実施形態によれば、以下の利点がある。
【００９７】
最初に、上述した入れ子方式の利点を、従来のＩＲ系列のマルチスライススキャンとの対比で説明する。図２２は従来の通常の（入れ子方式ではない）方式であり、一定の繰返し時間ＴＲの間に、反転シーケンスとイメージングシーケンスとの対が、一つの調整時間ＴrWaitを置きながら順に繰り返される。図２３は入れ子方式の従来例を示すものである。しかしながら、図２２の例では、マルチスライス枚数が少ないし、図２３の例では、隣接スライス間に印加されるシーケンスが不定期になるから、スライス間の感度むらが生じる。
【００９８】
しかし、本実施形態によれば、シーケンシャルモード、インターリーブモードいずれの入れ子方式においても、隣接したスライス面に印加されるインバージョンパルスの周期ｔａ，ｔａ′が極力長く設定されているため、あるスライス面に印加されるインバージョンパルスが隣接したスライス面に及ぼすＭＴ効果（またはＲＭＴ効果）の影響を極力低減させることができる。とくに、インターリーブモードのときにその効果が顕著になる。加えて、全てのスライス面でＭＴ効果（またはＲＭＴ効果）の影響が均一化されているため、かかる効果に因るスライス面間の感度むらが殆ど無く、安定した画質を提供できる。
【００９９】
ところで、高速ＦＬＡＩＲ法における入れ子方式として、Ｊ．Listerudらにより一つの提案がなされている（＃６４３ ＳＭＲ′９５，abstract "Optimized Inter-Leaved Fluid Attenuation with Inversion Recovery (OIL FLAIR)"）。しかし、この従来方式では、繰返し時間ＴＲをオペレータが任意に設定できる方式になっていない。繰返し時間ＴＲはシーケンスの組み方の結果として得られる方式であるため、繰返し時間ＴＲの値が半端になり、その設定の自由度が非常に低く、使用上の制約が多い。さらに、上述したＭＴ効果やＲＭＴ効果への配慮はなされておらず、それらを無視した状態でシーケンスが決められている。
【０１００】
これに対して、本実施形態における入れ子方式では、繰返し時間ＴＲおよび反転時間ＴＩをオペレータが最初に設定できる。このため、多くの場合、ＴＲ＝８０００ms、ＴＩ＝２０００msなど、切りの良いきっかりした時間を設定でき、その設定自由度も高い。その上、ＭＴ効果やＲＭＴ効果を前述した如くスライス面間において最低レベルで均一化させ、感度むらを排除できる。
【０１０１】
さらに、時間の高い設定自由度およびスライス間の感度の向上かつ均一化を与えられた条件下で保持した状態にて、最大のスライス枚数を設定できる。仮に、オペレータがその最大のスライス枚数を所望するとき、その枚数のスライス面がスキャンされる。しかし、オペレータが所望する枚数がその最大のスライス枚数よりも少ないときは、余ったスライス面の位置を自動的に決めて、空打ちを指定する。例えば、前述した図３（ａ）または図５（ａ）において、最大で７枚のスライス面１〜７をスキャンできるのに、オペレータが５枚をしたとする（オフセット枚数Ｏffset＝２）。この場合、例えば両端のスライス面１および７に空打ちが指令される。空打ちを行うと、画像再構成には無関係になるが、スライス面１および７に実際のＭＴ効果またはＲＭＴ効果は生じる。これにより、隣接するスライス面２および６に与えるスピンレベルの化学的交換または／および交差緩和の影響が、ほかのスライス面３〜５と殆ど同一になる。したがって、スライス面間の感度むらも極力低く押さえた状態で一定に保持できる。
【０１０２】
また、本実施形態によれば、必要に応じて、ＭＴ効果やＲＭＴ効果を積極的に利用しており、これにより、例えば、頭部における白質／灰白質のコントラストや、実質部と脳深部の基底核とのコントラストを向上させることができ、従来に無い診断上有効なＭＲ画像を提供できる。さらに、必要に応じて、インバージョンパルスのフリップ角を１８０°よりも小さくすることで、ＣＳＦ信号のナル・ポイントを速め、ＴＩ時間を短縮して繰り返し時間ＴＲを短縮させることができる。さらに、必要に応じて、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域または狭帯域に設定することで、積極的に「short ＴＩ時間」の状態にし、Ｔ1強調像を得ることもできる。さらにまた、必要に応じて、ＩＲ系列のＳＥシーケンスまたはＦＳＥシーケンスにＰＡＳＴＡ法を実施でき、上述した様々な効果とともに脂肪抑制の効果も得られる。
【０１０３】
なお、本発明に係る入れ子方式のシーケンス、インバージョンパルスの周波数帯域幅の広狭、インバージョンパルスのフリップ角の設定（＜１８０°）、およびＰＡＳＴＡ法の実施の有無は、互いに独立して実施してもよいし、適宜な事項同士を組み合わせて実施してもよい。また、マルチスライススキャンに代えて、シングルスライススキャンを実施してもよい。さらに、イメージングシーケンスとしてＥＰＩ法（ＦＥ系、ＳＥ系）を採用してもよい。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気共鳴イメージング装置によれば、インバージョンパルスを含むＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、複数種類の原子核プール間の化学的交換および／または交差緩和の現象（ＭＴ効果、ＲＭＴ効果）を積極的に利用したイメージングを行うことができ、例えば、白質／灰白質間などのコントラストを向上させたり、Ｓ／Ｎ比を向上させたりして、例えば、能神経組織の描出能を向上させ、従来には無い高品質のＭＲ画像を得ることができる。
【０１０５】
また本発明によれば、ＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいてＴ１強調像の強調度をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概略ブロック図。
【図２】 入れ子方式（シーケンシャルモード）に係る高速ＦＬＡＩＲ法の一例を示すパルスシーケンス。
【図３】 シーケンシャルモードのときの複数のスライス面およびスライス位置と時間の関係を説明する図。
【図４】 入れ子方式（インターリーブモード）に係る高速ＦＬＡＩＲ法の一例を示すパルスシーケンス。
【図５】 インターリーブモードのときの複数のスライス面およびスライス位置と時間の関係を説明する図。
【図６】 広帯域幅のインバージョンパルスの周波数特性の一例を示す図。
【図７】 インバージョンパルスの一例を示す波形図。
【図８】 狭帯域インバージョンパルスの励起範囲を示す図。
【図９】 "Reverse MTC効果"に係る励起前後の磁化状態を説明する図。
【図１０】 インバージョンパルスの周波数帯域幅の変化とＭＲ信号値の関係例を示す実験グラフ。
【図１１】 インバージョンパルスを広帯域に設定したときのＭＴ効果を説明する図。
【図１２】 インバージョンパルスを狭帯域に設定したときのＲＭＴ効果を説明する図。
【図１３】 インバージョンパルスのフリップ角の変化とＴＩ時間の変化を説明する図。
【図１４】 ＰＡＳＴＡ法を説明するパルスシーケンス。
【図１５】 ＰＡＳＴＡ法に係る狭帯域９０°ＲＦ励起パルスの帯域を説明する図。
【図１６】 ＰＡＳＴＡ法における水と脂肪のスライス位置の違いを説明する図。
【図１７】 ＰＡＳＴＡ法における水と脂肪のプロトンスピンの挙動を説明する図。
【図１８】 本実施形態におけるスキャン準備を例示する概略フローチャート。
【図１９】 高速ＦＬＡＩＲ法の詳細な一例を部分的に示すフローチャート。
【図２０】 表示器への推奨データの表示例を示す図。
【図２１】 空打ちのスライス位置を例示する説明図。
【図２２】 従来のＩＲ系列のシーケンスの一例を本実施形態と対比的に示す図。
【図２３】 従来のＩＲ系列のシーケンスの別の例を本実施形態と対比的に示す図。
【図２４】 ＭＴ効果をスピンの挙動およびスペクトル分布から説明する図。
【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
１３ 入力器
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子核スピンの磁気共鳴現象に基づく医用の磁気共鳴イメージングに係り、とくに、複数種類の原子核スピン間の相互干渉に関する現象を積極的に取り入れて、インバージョンパルスを用いたＩＲ（反転回復）系列のパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医用磁気共鳴イメージングの一手法として、ＭＴ（Magnetization Transfer）効果を利用し生体のＭＴ効果の有無による異なるコントラスト像を得る手法が知られている。このイメージング法の具体的な一例は米国特許公報第５、０５０、６０９号（”Magnetization Transfer Contrast and Proton Relaxation and Use Thereof In Magnetic Resonance Imaging,” by Robert S.Balaban et al.)で開示されている
ＭＴＣ効果は"Forsen ＆ Hoffman"によるＳＴ（Saturation Transfer）法に端を発しており（Forsen et al., Journal of Chemical Physics, vol.39(11), pp.2892-2901(1963)）参照）、複数種の原子核プールとしての例えば自由水と高分子間のプロトン同士の化学的交換（chemical exchange）及び／又は交差緩和（cross relaxation)に基づいている。
【０００３】
自由水と高分子のプロトンのＭＲ（Magnetic Resonance）関係は、Ｔ２緩和（横緩和）時間の長い自由水（Ｔ２＝約１００msec）とＴ２緩和時間の短い高分子（Ｔ２＝約０．１〜０．２msec）が同じ周波数に共鳴している。図２４（ａ）の左側コラムに自由水と高分子の周波数スペクトラム上の関係を、同図（ａ）の右側コラムに磁化の交換・緩和関係を各々示す（同図（ｂ）（ｃ）についても同様）。自由水の信号値は、そのＴ２緩和時間が長いことに因って、フーリエ変換後の信号値は図示のように半値幅の狭い鋭いピークを示す。これに対し、プロテイン等の高分子間で動きの制限された（restricted）プロトンの信号値は、Ｔ２緩和時間が短いため、フーリエ変換後の信号値は半値幅が広く、スペクトラム上でピークとしては現れない。
【０００４】
従来のＭＴ効果を利用したイメージング法では、自由水のピ−クを中心周波数と考えたとき、同図（ｂ）に示すように周波数選択的プリパルス（ＭＴＣパルス）で自由水の共鳴周波数から例えば５００Ｈｚずれた周波数を励起する（off-resonance励起）。これにより自由水の磁化Ｈｆが高分子の磁化Ｈｒに移動し、同図（ｃ）に示すように高分子のプロトンからのＭＲ信号値は低下するが、自由水のプロトンからのＭＲ信号値はそれ以上の割合で低下する。したがって自由水と高分子間の化学的交換及び／又は交差緩和が反映される部位とそうでない部位とで信号値に差が生じるので、異なるコントラスト像が得られ、生体などの病巣部と正常組織との識別などに使用できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＭＴ効果は、異なる複数種類の原子核プールのスピン相互間の干渉の結果としてもたらされるものであるから、従来、ＭＴ効果の格別な影響を意識していなかったイメージングにおいても、実際はこのＭＴ効果の影響を受けている。
【０００６】
とくに、例えば、ＦＬＡＩＲ（Fluid-Attenuated Inversion-Recovery）法や高速ＦＬＡＩＲ（ｆａｓｔ ＦＬＡＩＲ）法では、印加する多数のインバージョンパルス（例えば１８０°ＲＦパルス）が隣接したスライス面に対してＭＴ効果を引き起こし、信号強度の低下を招いている。しかし、従来ではこのＭＴ効果を考慮しておらず、インバージョンパルスの印加間隔の不均一に因ってスライス間に感度むらを生じている。
【０００７】
また、高速ＦＬＡＩＲ法で実施するインバージョンパルスのみならず、ＦＳＥ（高速ＳＥ）法に係る複数の１８０°リフォーカスパルスもＭＴ効果を発生することが分かっており、これにより、例えば白質−灰白質間のコントラストに影響を及ぼす。逆の観点に立てば、ＭＴ効果を利用することで、画像化する組織間のコントラストを変えられる訳である。しかし、従来、ＩＲ系列のシーケンスにおいては、ＭＴ効果を活用したイメージング法の開発はなされていないのが現状である。
【０００８】
そこで、本発明の主目的は、インバージョンパルスを含むＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、ＭＴ効果に代表される、複数種類の原子核プール間の化学的交換及び／又は交差緩和の現象を積極的に利用したイメージングを行うようにすることである。
【０００９】
本発明の別の目的は、ＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、複数種類の原子核プール間の化学的交換および／または交差緩和の現象を利用して、例えば、白質／灰白質間などのコントラストを向上させたＭＲ画像を得ることである。
【００１０】
また本発明の別の目的は、ＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、複数種類の原子核プール間の化学的交換および／または交差緩和の現象を利用して、Ｓ／Ｎ比を向上させ、例えば、能神経組織の描出能を向上させたＭＲ画像を得ることである。
【００１１】
さらに本発明の別の目的は、ＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、Ｔ１強調像のコントラストをさらに強調するようにすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本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からＭＲ信号を収集するようにした装置であり、ＭＴ(magnetization transfer)効果を実質的に強調する１２５０Ｈｚよりも広く且つ１５３８Ｈｚよりも狭く設定されるか、又は、ＲＭＴ(reverse magnetization transfer)効果を実質的に強調する１０００Ｈｚよりも狭く且つ２２７Ｈｚよりも広く設定された周波数帯域のインバージョンパルスを含むインバージョンシーケンスを前記被検体に実行する手段と、このインバージョンシーケンスの実行後に、前記被検体から前記ＭＲ信号を収集するためのイメージングシーケンスを実行する手段と、を備えたことを特徴とする。
好適には、前記イメージングシーケンスは、エコー信号を収集するシーケンスである。このイメージングシーケンスは、例えば、高速ＳＥ法によるシーケンスである。この高速ＳＥ法の場合、高速ＳＥ法によるシーケンスにて印加する複数のＲＦリフォーカスパルスのそれぞれのフリップ角は、例えば、ＭＴ効果の抑制を考慮して、１８０°よりも小さい値に設定してある。また例えば、インバージョンパルスの周波数帯域は８００Ｈｚ以下であって且つ２２７Ｈｚよりも広い帯域に設定される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１実施例を、図１〜図２４を参照して説明する。
【００１４】
この実施例にかか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、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。
【００１５】
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が遊挿される円筒状の開口部のＺ軸方向に静磁場Ｈ0を発生させる。なお、この磁石部には、脂肪抑制を行う場合に必要な一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、シミングが行えるようになっている。
【００１６】
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を制御するためのシーケンサ５内の傾斜磁場シーケンサ５ａとを備える。この傾斜磁場シーケンサ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）から高速ＦＬＡＩＲ法などに係る収集パルス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−ケンサ５ａは、指令されたパルス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Ｈ０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ＧＳとし、Ｘ軸方向のそれを読出し用傾斜磁場ＧＲとし、さらにＹ軸方向のそれを位相エンコ−ド用傾斜磁場ＧＥとする。
【００１７】
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の動作を制御するためのシ−ケンサ５内の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ＭＲ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。
【００１８】
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。またコントローラ６は、入力器１３を介する対話形式で、図１８に示すスキャン計画の処理を実行する。
【００１９】
ここで、本実施形態で採用するイメージング法に関わる幾つかの特徴を説明しておく。
【００２０】
（１）適用できるシーケンス
本実施形態の磁気共鳴イメージング装置に適用できるシーケンスは、インバージョンパルス（ＩＲパルス）を用いたＩＲ（反転回復）系列のパルスシーケンスである。具体的には、インバージョンパルスとＦＥ法（またはｆａｓｔ ＦＥ法）とを組み合わせたシーケンス、インバージョンパルスとＳＥ法とを組み合わせたＦＬＡＩＲ法のシーケンス、インバージョンパルスと高速ＳＥ法とを組み合わせた高速ＦＬＡＩＲ法のシーケンス、インバージョンパルスとＥＰＩ（エコープラナーイメージング）法を組み合わせたシーケンスなどがある。
【００２１】
高速ＦＬＡＩＲ法の一つの態様として、その高速ＳＥ法をＰＡＳＴＡ（polarity altered spectral and spatial selective acquisition）法で実施するＩＲ系列シーケンスもある。
【００２２】
（２）シーケンスの入れ子構造
本実施形態ではマルチスライススキャンを、インバージョンパルスを使ったシーケンスで実行する。複数のスライス面それぞれに印加するインバージョンパルスを含む反転シーケンスと、その後のイメージング（信号収集）シーケンスはスライス面に対する印加順において入れ子方式（ｎｅｓｔｉｎｇ）を採用している。この入れ子方式として、ここでは、２通りのモード（シーケンシャルモード、インターリーブモード）が用意されている。
【００２３】
図２，図３にはシーケンシャルモードの入れ子方式のシーケンス例を示す。図２に示すように、インバージョンパルスを含む反転シーケンスをＩｎｖ１〜Ｉｎｖ７までの７個、これに対応するイメージングシーケンスをＩｍａｇｉｎｇ１〜Ｉｍａｇｉｎｇ７までの７個で表している。このシーケンスによりマルチスライススキャンされる隣接した７枚のスライス面１〜７を図３（ａ）に示す。
【００２４】
最初に、１番目のスライス面１に反転シーケンスＩｎｖ１が印加され、その後、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔを置いて、既に反転シーケンスＩｎｖ６を印加していたスライス面６にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ６を実行する。さらに、第２の調整時間ＴｒＷａｉｔを置いて、２番目のスライス面２に反転シーケンスＩｎｖ２を印加する。この後、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔを置いて、既に反転シーケンスＩｎｖ７を印加していたスライス面７にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ７を実行する。さらに第２の調整時間ＴｒＷａｉｔを置いて、３番目のスライス面３に反転シーケンスＩｎｖ３を印加する。さらに再び、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔの後、先程、反転シーケンスＩｎｖ１を印加したスライス面１にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ１を実行する。そして、再び第２の調整時間ＴｒＷａｉｔの後、４番目のスライス面４に反転シーケンスを印加する。以下、同様にしてパルス印加およびＭＲ信号収集を行い、５番目のスライス面にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ５を実行して、繰返し時間ＴＲを終える。
【００２５】
このように、シーケンシャルモードの入れ子方式のシーケンスの場合、一つの反転シーケンスＩｎｖ１とそのイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ１との反転時間ＴＩの間に、ほかの２面（スライス面６，７）に対するイメージングシーケンス（Ｉｍａｇｉｎｇ６，７）と別のほかの２面（スライス面２，３）に対する反転シーケンス（Ｉｎｖ２，３）が交互に入り、オフセット枚数Ｏffsetとしての２スライス面分のシーケンスが入れ子になる。しかも、収集されるスライス面の順序は、スライス面６、７、１〜５と連続的になる。スライス面１〜７に対する反転シーケンスの印加とイメージングシーケンスの実行とのタイミングを図３（ｂ）に模式的に示す。
【００２６】
一方、図４，図５にはインターリーブモードの入れ子方式のシーケンス例を示す。図４では上述と同じように、ＩＲパルスを含む反転シーケンスＩｎｖ１〜Ｉｎｖ７で示し、これに対応するイメージングシーケンスをＩｍａｇｉｎｇ１〜Ｉｍａｇｉｎｇ７で示す。図５（ａ）には、このシーケンスによりマルチスライススキャンされる隣接した７枚のスライス面１〜７を示している。
【００２７】
最初に、１番目のスライス面１に反転シーケンスＩｎｖ１が印加され、その後、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔを置いて、既に反転シーケンスＩｎｖ４を印加していた４番目のスライス面４にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ４を実行する。さらに、第２の調整時間ＴｒＷａｉｔを置いて、３番目のスライス面３に反転シーケンスＩｎｖ３を印加する。この後再び、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔを置いて、既に反転シーケンスＩｎｖ６を印加していた６番目のスライス面６にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ６を実行する。さらに第２の調整時間ＴｒＷａｉｔを置いて、５番目のスライス面５に反転シーケンスＩｎｖ５を印加する。さらに再び、第１の調整時間ＴｉＷａｉｔの後、先程、反転シーケンスＩｎｖ１を印加した１番目のスライス面１にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ１を実行する。そして、再び第２の調整時間ＴｒＷａｉｔの後、７番目のスライス面７に反転シーケンスを印加する。以下、同様にしてパルス印加およびＭＲ信号収集を行い、２番目のスライス面にイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ２を実行して、繰返し時間ＴＲを終える。
【００２８】
このインターリーブモードの入れ子方式の場合、一つの反転シーケンスＩｎｖ１とそのイメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇ１との反転時間ＴＩの間に、ほかの２面（スライス面４，６）に対するイメージングシーケンス（Ｉｍａｇｉｎｇ４，６）とは別のほかの２面（スライス面３，５）に対する反転シーケンス（Ｉｎｖ３，５）が交互に入り、オフセット枚数Ｏffsetとしての２スライス面分のシーケンスが入れ子になる。しかも、収集されるスライス面の順序は、スライス面４、６、１、３、５、７と１枚置きになる。スライス面１〜７に対する反転シーケンスの印加とイメージングシーケンスの実行とのタイミングを図５（ｂ）に模式的に示す。
【００２９】
（３）２つの調整時間ＴｉＷａｉｔ及びＴｒＷａｉｔの考慮
入れ子方式がシーケンシャルモードであってもインターリーブモードであっても、上述したように（図２、４）、２つの調整時間ＴｉＷａｉｔ、ＴｒＷａｉｔが各スライス面のイメージングシーケンス（または反転シーケンス）の時間的前後に設定されている。
【００３０】
これは、スライス枚数の極大化、複数のスライス面それぞれへのＭＴ効果の低減化かつ平均化、さらに繰返し時間ＴＲおよび反転時間ＴＩのユーザからみた設定の容易化を図ることを目的としたものである。本実施形態では、２つの調整時間ＴｉＷａｉｔ及び調整時間ＴｒＷａｉｔを使って、かかる目的を達成しており、その設定は以下の式に基づいている。
【００３１】
繰返し時間をＴＲ、反転時間をＴＩ、マルチスライス数をＮＳ、一つのスライス面に対する反転時間ＴＩ内に含まれる反転シーケンスＩｎｖの数をＴＩｏｆｆｓｅｔ、反転シーケンスＩｎｖの持続時間をＩｎｖＴｉｍｅ、イメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇの持続時間をＳｃａｎＴｉｍｅ、および第１、第２の調整時間をＴｉＷａｉｔ、調整時間ＴｒＷａｉｔとすると、繰返し時間ＴＲおよび反転時間ＴＩについて、次式が成立する。
【００３２】
【数１】
TR=NS(Invtime+ScanTime+TrWait+TiWait) ……（１）
【数２】
TI=TIoffset(Invtime+TiWait)+(TIoffset-1)(ScanTime+TrWait) ……（２）
この２式から第１の調整時間をＴｉＷａｉｔ、第２の調整時間ＴｒＷａｉｔが演算され、イメージングシーケンス（または反転シーケンス）の時間的前後に設定される。
【００３３】
ただし、後述するように、繰返し時間ＴＲおよび反転時間ＴＩとして、ユーザが最初に任意の値を指定するようにしている。このため、上記２式から演算される２つの調整時間ＴｉＷａｉｔ、ＴｒＷａｉｔは計算上では正、負、または零を取り得る。しかし、物理的な調整時間を設定するのであるから、調整時間ＴｉＷａｉｔ、ＴｒＷａｉｔの負の値は排除される（すなわち、正の値または零のみが採用される）。
【００３４】
この時間値の条件を加味すると、スライス枚数ＮＳが指定値に一致するとは限らない。そこで、本実施形態では、指定された繰返し時間ＴＲ，反転時間ＴＩ、イメージングシーケンスＩｍａｇｉｎｇの持続時間をＳｃａｎＴｉｍｅ、および反転シーケンスＩｎｖの持続時間をＩｎｖＴｉｍｅの基で、上記２つの式から演算される可能なスライス枚数ＮＳ、オフセット枚数Ｏffset（反転時間ＴＩ内に入れ子にされるスライス枚数）、第１、第２の調整時間をＴｉＷａｉｔ、ＴｒＷａｉｔを提示する。
【００３５】
したがって、スライス枚数ＮＳは通常離散的となり、そのスライス枚数ＮＳとオフセット枚数Ｏffsetとの組として与えられる（図１９参照）。例えば、ＴＲ＝８０００ms、ＴＩ＝２０００ms、ＳｃａｎＴｉｍｅ＝２４０ms、ＩｎｖＴｉｍｅ＝１５msの場合、スキャン可能な最大スライス枚数（計算上、同一のオフセット枚数に対して最大に確保できるスライス枚数）ＮＳ＝２５枚を採るには、そのときのオフセット枚数＝７枚にする必要がある。また離散的なスライス枚数ＮＳは３枚、７枚、１０枚、１４枚、１７枚、２１枚、および２５枚となり、それらのスライス枚数ＮＳに対するオフセット枚数はそれぞれ１枚、…、７枚となる。つまり、スライス枚数と入れ子の数はセットで自動的に決定される。
【００３６】
このように自動設定されたスライス枚数ＮＳに対して、ユーザの所望するスライス枚数が必ずしも一致するとは限らない。収集したＭＲデータを記憶する記憶装置のメモリ領域の節約のためにも、スライス枚数は１枚ずつ可変できることが望ましい。この１枚可変の条件とＭＴ効果の平均化の条件とを両立させるために、本実施形態では以下の方式を採用する。すなわち、「ユーザが所望するスライス枚数ＮＳｄｅｓを満足させ（含む）かつ必要最小限の、自動演算されたスライス枚数（最大スライス枚数）ＮＳを自動的に指定するとともに、不要なスライス面が生じる場合、このスライス面を自動的に指定して、空打ちを指令する。」というものである。ここでの「空打ち」は、不要なスライス面に対して実際にＲＦパルスや傾斜磁場を印加するが、その結果生じるエコー信号は収集しない、または、収集したとしても記憶せず、画像再構成に関与させない、ことを言う。
【００３７】
（４）ＭＴ効果とＲＭＴ（Ｒｅｖｅｒｓｅ ＭＴ）効果
ＭＴ（Magnetization Transfer）効果は、例えば自由水と高分子のように、異なる種類の原子核プール間におけるプロトン同士の化学的交換および／または交差緩和の現象として説明されている。つまり、ＭＴ効果は、図６に示す如く設定された広帯域幅のインバージョンパルスを使って、例えば、自由水のプロトンの磁化を高分子のプロトンの磁化に移動させるもので、自由水からの信号値が下がる現象として知見されている（図２４参照）。
【００３８】
これに対し、上記の自由水と高分子との組み合わせで言えば、自由水からの信号値を上昇させるＭＴ効果（以下、この効果を「ＲＭＴ（Reverse ＭＴ）効果」と呼ぶ）が分かっている。
【００３９】
例えば、インバージョンパルス（例えば、１８０゜ＲＦパルス）は図７に示すように、シンク（sinc)関数のサイドロブを長くとって、そのローブ数を増加させ、全体としてパルス長を長く設定してある。このインバージョンパルスのパルス長の励起範囲は、図８に示す如く、被検体の対象とする原子核プール（例えば自由水のプロトンのプール）が有する周波数スペクトラム上の帯域幅に殆ど一致するように狭帯域幅に設定される。
【００４０】
いま、被検体内の、化学的交換及び／又は交差緩和の結合関係にある２種類の原子核の一方が自由水のプロトンであり、もう一方が高分子のプロトンであり、いま自由水のプロトンを対象原子核プールとする。この場合、インバージョンパルスのローブ数は例えば（−４、＋１）πで、パルス長２２msecに設定される。この結果、インバージョンパルスの励起帯域幅は２２７Ｈｚとなり、図８に示すように自由水のスペクトル曲線の帯域幅とほぼ合致する「狭帯域」となる。また、例えばπ数＝±２π且つパルス長＝１５ｍsecの場合、励起帯域幅＝２６７Ｈｚの「狭帯域」となる。
【００４１】
このインバージョンパルスとともにスライス用傾斜磁場を印加することで、被検体の所定スライス幅の領域が選択されるとともに、その面内の自由水のプロトンスピンが周波数選択的に励起され、−ｚ′軸（回転座標）までフリップする。このとき、インバージョンパルスは自由水のみを周波数選択的に充分に励起するのみであり、その帯域幅は図８に示すように狭いことから、高分子のプロトンスピンを励起させるのは極めて狭い帯域に限られる。つまり、高分子のプロトンスピンはインバージョンパルスによっては殆ど励起（飽和）されない。
【００４２】
従って、自由水のプロトンスピンによる磁化Ｈｆと高分子のプロトンスピンによる磁化Ｈｒとは励起前には図９（ａ）に示す如く互いの化学的な結合関係を維持しながら平衡状態にあったものが、励起後には、同図（ｂ）に示すごとく、励起されていない（飽和していない）高分子の磁化Ｈｒから充分に励起（飽和）された自由水の磁化Ｈｆに磁化の移動が起こる。
【００４３】
つまり、狭帯域インバージョンパルスによる励起時に極力、飽和させないように温存した高分子のスピンによる磁化Ｈｒを、励起後に化学的交換及び／又は交差緩和を介して自由水に移動させることができる。これによって、イメージングに反映される自由水のＭＲ信号（エコー信号）の値を従来の“negative”なＭＴ効果を使って収集した場合に比べて、高い信号値を得ることができる。
【００４４】
人体においてＭＴ効果が高いと報告されている部位は、脳白質／灰白質、肝臓、軟骨、腎臓等である。従って、これらの部位の信号値は従来の"negative"なＭＴ効果により低くなっていたことになる。ＲＭＴ効果を用いることでこれらの部位の信号は高くなる。
【００４５】
（５）インバージョンパルスの周波数帯域幅（ＢＷ）
従来のインバージョンパルスは、シンク関数で形成する場合、約１．０ｍｓｅｃ〜約０．８ｍｓｅｃのローブ長の範囲で通常、使用されていることが知られている。すなわち、周波数帯域幅に直すと、約１０００Ｈｚ〜約１２５０Ｈｚ（通常帯域幅）に相当する。インバージョンパルスのサイドロブによりスペクトラム波形が整えられる。
【００４６】
本発明で着目しているインバージョンパルスの周波数帯域幅は、狭帯域幅側が約１０００Ｈｚ以下、広帯域幅側が約１２５０Ｈｚ以上である。とくに、狭帯域幅側については、ＲＭＴ効果が実質的に顕著に現れてくる８００Ｈｚ以下が望ましい。他方、広帯域幅側については、通常帯域幅の領域で既にある程度のＭＴ効果が在ると考えられるので、その通常帯域幅以上に積極的に設定することが本発明の一つの特徴である。
【００４７】
反転シーケンスで使われるインバージョンパルスの周波数帯域幅と原子核スピンの化学的変換および／または交差緩和の現象（ＭＴ効果およびＲＭＴ効果）との関係を説明する。
【００４８】
インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域（ここでは１０００Ｈｚ以上）に設定すると、ＭＴ効果が増強（またはＲＭＴ効果が低下）することが確認されている。
【００４９】
図１０には、高速ＦＬＡＩＲ法におけるインバージョンパルスの周波数帯域幅の変化に対する、頭部の白質（Ｗ）および灰白質（Ｇ）の信号値（任意値）の変化を表している。この実験は、０．５Ｔの磁気共鳴イメージング装置を使い、高速ＦＬＡＩＲ法のパラメータをＴＲ＝６０００ｍｓ，ＴＩ＝１７００ｍｓ，ＮＳ＝１５，インバージョンパルス（±３π、τ長可変）に設定して実施された。インバージョンパルスの周波数帯域幅ＢＷは３８５Ｈｚ〜１５３８Ｈｚまで変化させた。
【００５０】
この実験結果から明らかなように、信号強度はインバージョンパルスの周波数帯域幅の変化に応じて変わることが分かる。周波数帯域幅＝８００Ｈｚ付近ではＭＴ効果とＲＭＴ効果が均衡しており、これよりも帯域幅が広くまたは狭くなると、信号値はその帯域幅の変化に応じて上昇する。インバージョンパルスの周波数帯域幅を広くすると（とくに、１０００Ｈｚ以上）、制限された（restricted）プロトン放射を引き起こし、その結果、ＭＴ効果がより高くなり、より短いＴ１appになる。Ｔ１appが短くなると、回復も早くなるから、１７００ｍｓのＴＩ時間を待つことで、信号値（Ｓ／Ｎ比）が向上する。
【００５１】
反対に、周波数帯域幅を８００Ｈｚ以下に設定すると、ＲＭＴ効果により信号値が上がる。
【００５２】
（６）ＩＲ系列シーケンスにおけるＳＥ(FSE)法の９０°ＲＦパルスの周波数帯域幅
ＦＬＡＩＲ法またはｆａｓｔ ＦＬＡＩＲ法においては、インバージョンパルスの周波数帯域幅を変化させたときの信号値は定性的に図１０に示すように、略Ｖ字状に変わる。さらに、ＳＥ（またはＦＳＥ）法の９０°ＲＦパルスの周波数帯域幅を変えて、かかる測定を行うと、その略Ｖ字状の曲線が図１０上で横軸方向に移動して表される。したがって、インバージョンパルスおよび９０°ＲＦパルスの両方の周波数帯域幅をパラメータとして画像のコントラストを決めることができる。つまり、コントラストを決める自由度が上がる。
【００５３】
（７）ＭＴ効果の応用
インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化することで、収集する信号値が低下するＭＴ効果をイメージングに反映させることができる。その原理を図１１に説明する。同図のグラフは、例えば、１．５Ｔ、ＴＲ＝およそ７０００ｍｓ、ＴＩ＝２０００ｍｓのスキャン条件で得られる。
【００５４】
例えば高速ＦＬＡＩＲ法の場合、インバージョンパルスのローブ長を短くすることなどによって、周波数帯域幅を例えば１２５０Ｈｚ以上の広帯域に設定する。この広帯域化に拠って、前述したようにＭＴ効果がより高められる。高速ＦＬＡＩＲ法の場合、そのＦＳＥシーケンスに因ってもＭＴ効果が高められる。スキャン部位が頭部であるとし、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化しない通常帯域（およそ１０００〜１２５０Ｈｚ）のときの白質（Ｗ）および灰白質（Ｇ）の縦緩和Ｍｚ′（すなわち信号値）の曲線をａおよびｂとし、広帯域化したときのそれらの曲線をａ′およびｂ′とする。ＭＴ効果の発生度合いは白質（Ｗ）＞灰白質（Ｇ）であるから、広帯域化することによって、白質（Ｗ）の方が灰白質（Ｇ）よりも信号値の低下の度合いが大きい。例えば反転時間ＴＩ＝２０００ｍｓで観測した場合、通常帯域幅のときに白質（Ｗ）および灰白質（Ｇ）間の信号値差が同図中のＡであるとすると、広帯域化したときのそれはＢ（＞Ａ）となる。したがって、この信号値差Ａ，Ｂの大小をコントラストに反映させることができる。つまり、白質／灰白質間のコントラストを向上させる。
【００５５】
（８）ＲＭＴ効果の応用
また、インバージョンパルスの周波数帯域幅を狭帯域化することで、収集する信号値が上がるＲＭＴ効果をイメージングに反映させることができる。その原理を図１２に説明する。スキャン条件は例えば図１１と同じに設定される。
【００５６】
例えば高速ＦＬＡＩＲ法の場合、インバージョンパルスのローブ長を長く設定することなどによって、周波数帯域幅を１０００Ｈｚ以下の狭帯域に設定する。この狭帯域化に拠って、前述したようにＲＭＴ効果が一層顕著になる。高速ＦＬＡＩＲ法の場合、そのＦＳＥシーケンスに因ってもＲＭＴ効果が高められる。スキャン部位が頭部であるとし、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化しない通常帯域幅（およそ１０００〜１２５０Ｈｚ）のときの白質（Ｗ）および灰白質（Ｇ）の縦緩和Ｍｚ′（すなわち信号値）の曲線をａおよびｂとし、狭帯域化されたときのそれらの曲線をａ′およびｂ′とする。ＲＭＴ効果の発生度合いは白質（Ｗ）＞灰白質（Ｇ）であるから、狭帯域化することによって、白質（Ｗ）の方が灰白質（Ｇ）よりも信号値の上昇の度合いが大きい。例えば反転時間ＴＩ＝２０００ｍｓで観測した場合、通常帯域幅のときに脳基底核と白質（Ｗ）との間の信号値差が同図中のＡであるとすると、狭帯域化したときのそれはＢ（＞Ａ）となる。したがって、脳基底核と白質（Ｗ）とのコントラストが向上し、白質（Ｗ）の中に在る神経組織の描出度が良くなる。これは、ＲＭＴ効果に拠り、白質の見掛け上のＴ１が長くなり、信号値を長く維持できるので、白質／脳神経組織のコントラストが向上するためであると考えられる。
【００５７】
（９）インバージョンパルスのフリップ角
ＩＲ系列による頭部撮影の場合、通常、インバージョンパルスは脳脊髄液（ＣＳＦ:Cerebral Spinal Fluid）からのＭＲ信号を零にするために使用される。このため、反転時間ＴＩ（インバージョンパルスからＦＥＳシーケンスまでの時間）は、図１３に示すように、縦緩和の回復曲線上のナル・ポイント（Null Point）までの時間に設定される。「インバージョンパルスのフリップ角ＦＡ＜１８０°」に設定すると、ＭＴ効果またはＲＭＴ効果を強調した上で、ナル・ポイントを速めることができる。インバージョンパルスのフリップ角としては、１５０°に下げることで、フリップ角１８０°の場合よりも繰返し時間ＴＲを短縮できるから、スキャン時間が短くなる。
【００５８】
（１０）反転時間ＴＩの調整
「ＦＬＡＩＲ法」または「高速ＦＬＡＩＲ法」としてＩＲ系列を実施する場合、反転時間ＴＩはインバージョンパルスからナル・ポイント（Null Point）までの期間に設定される（図１３参照）。しかし、反転時間ＴＩをそれよりも短くする「short ＴＩ時間」とすることで、異なるパラメータを強調できる。ＦＬＡＩＲ法において「short ＴＩ時間」に設定すると、Ｔ１コントラストがさらに強調されたＴ１強調像が得られる。また高速ＦＬＡＩＲ法において「short ＴＩ時間」に設定すると、Ｔ２コントラストが強調されたＴ２強調像が得られる。
【００５９】
この「short ＴＩ時間」の手法にも、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域化（ＭＴ効果の促進）または狭帯域化（ＲＭＴ効果の促進）する技術を使うことができる。
【００６０】
（１１）ＰＡＳＴＡ法による脂肪抑制
上述したＩＲ系列のパルスシーケンスに、脂肪抑制法の一つであるＰＡＳＴＡ（Polarity altered spectral and spatial selective acquisition）法を組み込みことができる。ＰＡＳＴＡ法は例えば、「ＳＭＲ １９９５ ＃６５７“A polarity Altered Spectral and Spatial Selective Acquisition Technique”」により示されているが、その概要を図１４〜図１７に基づいて説明する。
【００６１】
図１４はＳＥ法を使って実施される、脂肪抑制効果を有するＰＡＳＴＡ法のパルスシーケンスを示す。図１５は９０°ＲＦ励起パルス及び１８０°ＲＦリフォーカスパルスのスピン反転の周波数帯域を示す。９０°ＲＦパルスは周波数帯域で矩形を示すようにシンク関数波形で形成され、エコー時間ＴＥを短縮させるため、時間軸上で左右非対象に整形される。例えば９０°ＲＦパルスは、１．５Ｔに対して、パルス全長１６ｍｓ、τ長＝４ｍｓ、ＢＷ＝２５０Ｈｚに設定される。９０°ＲＦパルスはまた、その周波数帯域がスライス方向の第１の傾斜磁場Ｇ90の存在下ではスライス中心において水スピンを励起し、かつ脂肪スピンを励起しない狭帯域ΔＦ90に設定される。これに対し、１８０°ＲＦパルスの帯域ΔＦ180は９０°ＲＦパルスのそれΔＦ90より広く設定される。
【００６２】
脂肪信号の収集を抑制するため、スライス方向の第２の傾斜磁場Ｇ180は第１の傾斜磁場Ｇ90に対して極性を反転するとともに、第２の傾斜磁場Ｇ180の強度は第１の傾斜磁場Ｇ90の強度のｎ倍（ｎ＞２）に設定されている。この強度比に基づくスライス位置と周波数の関係を図１６に示す。
【００６３】
次いでスピンの挙動を説明する。図１７（ａ）の初期状態から第１の傾斜磁場Ｇ90の存在下で９０°ＲＦ励起パルスが印加されると、水スピンは図１６のＡ−Ａ′のスライス位置で（図１７（ｂ））、脂肪スピンは化学シフトのために図１６のＣ−Ｃ′のスライス位置で（図１７（ｄ）、それぞれ回転座標のＸ′軸上に倒される。
【００６４】
次いで、逆極性の第２の傾斜磁場Ｇ180の存在下で１８０°ＲＦリフォーカスパルスが印加されると、水スピンは図１６のＨ−Ｈ′のスライス位置で（図１７（ｃ））、脂肪スピンは化学シフトに因り図１６のＩ−Ｉ′のスライス位置で（図１７（ｅ））１８０°反転される。
【００６５】
つまり図１６に示すように、スライス位置Ｈ−Ｈ′はＡ−Ａ′に含まれるので、スライス位置Ｈ−Ｈ′の範囲の水スピンはＸ′軸から−Ｘ′軸に反転され、位相収束に拠りエコーを発生させる。これに対して、スライス位置Ｉ−Ｉ′はＣ−Ｃ′とはスライス位置的に重ならないので、スライス位置Ｉ−Ｉ′の範囲の脂肪スピンは９０°ＲＦパルスの影響を受けておらず、１８０°ＲＦパルスによってＺ′軸から−Ｚ′軸に反転するのみである。つまり、この脂肪スピンはＸ′Ｙ′回転成分を持たないので、ＸＹ面に平行に配置された高周波コイル７にはエコー信号として検出されない。さらに、スライス位置Ｃ−Ｃ′の範囲の脂肪スピンは９０°ＲＦパルスの影響を受けるのみであり、１８０°ＲＦパルスの影響を受けないから、Ｘ軸上にフリップした後、図１７（ｅ）に示すようにＸ′軸の回りにばらついていくだけで、エコー信号を発生させない。これにより、収集するエコー信号はその殆どがスライス面Ａ−Ａ′の水のエコー信号のみとなり、脂肪からのエコー信号の混濁を効率良く抑制できる。
【００６６】
ＰＡＳＴＡ法の場合には、静磁場をシミングしなくても水の周波数選択励起が的確に掛かり、効果的な脂肪抑制が可能になる。
【００６７】
次に、本実施形態の全体動作を図１８〜図２３を参照して説明する。
【００６８】
コントローラ６はマルチスライススキャンに係る図１８の処理を実施する。まず、同図のステップ１０１にて、入力器１３を介してオペレータから指令されるスキャン条件を入力する。このスキャン条件としては、ＩＲ系列のパルスシーケンス、このシーケンスで使うインバージョンパルスの周波数帯域幅（広い、通常、狭い）およびフリップ角、ならびにＰＡＳＴＡ法の実施の有無などである。指定シーケンスがＦＬＡＩＲ法またはｆａｓｔ ＦＬＡＩＲ法の場合、ＳＥ法またはＦＳＥ法の９０°ＲＦパルスの周波数帯域幅の値も広い、通常、または狭い値に指定される。この周波数帯域幅、フリップ角の大きさ、およびＰＡＳＴＡ法の実施の有無がＭＲ画像に及ぼす影響は前述した通りである。そこで、これらのパラメータは、得たいＭＲ画像の特質に応じてオペレータにより指定される。
【００６９】
次いでステップ１０２に移行し、コントローラは、入力器１３を通して、マルチスライススキャンに関する入れ子方式の指定情報を入力する。入れ子方式としては、前述したように、「シーケンシャル・モード」（図２、３参照）および「インターリーブ・モード」（図４、５参照）が用意されている。この情報入力により、いずれかの入れ子方式が決定される。
【００７０】
さらにステップ１０３にて、指定されたＩＲ系列のパルスシーケンスに関わるパラメータを入力器１３から入力する。このパラメータには、例えば図１９に示すように（同図は高速ＦＬＡＩＲ法を例示している）、繰返し時間ＴＲ，反転時間ＴＩ、反転シーケンスの時間ＩnvTime、およびイメージングシーケンス（例えばＦＳＥ法）の時間ＳcanTimeが含まれる。
【００７１】
繰返し時間ＴＲ，反転時間ＴＩについては、オペレータが任意の時間を指定できる。このため、多くの場合、ＴＲ＝８０００ms、ＴＩ＝２０００msといった、きっかりした切りの良い時間値を指定できる。
【００７２】
これらステップ１０１〜１０３の入力処理が済むと、コントローラ６はその処理をステップ１０４、１０５に順次移行させる。ステップ１０４では、入力データＴＲ，ＴＩ，ＩnvTime，ＳcanTimeを使い、前記（１），（２）式に基づいてスライス枚数ＮＳと、このスライス枚数ＮＳと組を成すオフセット枚数Ｏffset、調整時間ＴrWait，ＴiWaitとの推奨する一覧データが演算される。ステップ１０５では、それらの一覧データが装置側からオペレータへの推奨値リストとして表示器１２を介して表示される。この表示例を図２０に示す。
【００７３】
次いで、コントローラはステップ１０６にてオペレータからの応答を待つ。オペレータが、推奨値リストに所望枚数（スライス枚数、オフセット枚数）の組を見い出せず、パラメータを変えて再度、演算を行いたいとするとき（ステップ１０６でＮＯ）、その処理はステップ１０３に戻される。これに対して、推奨値リストに所望枚数の組が在るとき（ステップ１０６でＹＥＳ）、ステップ１０７の処理に移行する。
【００７４】
ステップ１０７では、オペレータの指定する所望スライス枚数ＮＳdesを入力する。この後、ステップ１０８にて、その所望スライス枚数ＮＳdesを包含する最小のスライス枚数ＮＳsel（同一組で指定されたオフセット枚数に対しては最大のスライス枚数）を、推奨値リストのデータ組から選択する。
【００７５】
そしてステップ１０９で、ＮＳdes＜ＮＳselか否かを判断する。この判断がＮＯとなるときは、ＮＳdes＝ＮＳselである。すなわち、オペレータが所望するスライス枚数ＮＳdesが推奨値リストのあるスライス枚数にそのまま一致する場合である。このときは続くステップ１１０の処理がスキップされる。
【００７６】
反対にステップ１０９でＹＥＳとなるときは、装置側で自動的に決めた推奨スライス枚数ＮＳselがオペレータの所望するスライス枚数ＮＳdesよりも多い。例えば、オペレータがＮＳdes＝１５枚を所望したのに、装置側の自動指定がＮＳsel＝１７枚となっている場合である。
【００７７】
この場合、コントローラ６はステップ１１０の処理を行う。いま、ＮＳdes＝１５枚およびＮＳsel＝１７枚であるとすると、２枚多いことになる。そこで、この多い分の２枚のスライス面を空打ちの面として指定する。この空打ちのスライス面の枚数および位置は、コントローラ６が予め記憶している設定モードに基づいて自動的に決める。この設定モードとして、空打ちスライス面を、ｉ）スライス方向の両端部に設定する、ｉｉ）スライス方向の片側端部に設定する、ｉｉｉ）空打ち枚数が１枚となる場合には、スライス方向の予め決めた片側端部に設定する、などがある。なお、この設定モードもその都度オペレータに指定させるようにすることも可能である。
【００７８】
このようにしてスキャン準備が済むと、ステップ１１１で、指定されたＩＲ系列のマルチスライススキャンが実施される。このスキャンでは、上述の処理で指定されたスキャン条件、入れ子方式、シーケンスパラメータ、空打ち（必要ある場合のみ）が取り込まれる。
【００７９】
いま、「高速ＦＬＡＩＲ法」が「シーケンシャル」な入れ子方式の基で指定されているとして、その具体的なシーケンス例を図２、３、１９に基づき説明する。このシーケンスは、傾斜磁場シーケンサ５ａ及びＲＦシーケンサ５ｂが共働して担当する。
【００８０】
最初に、スライス面１に対する反転シーケンスＩｎｖ１が実施される。この反転シーケンスＩｎｖ１は、例えば１８０°ＲＦパルスで構成されるインバージョンパルスＩＰとスライス用傾斜磁場Ｇｓとから成り、両者が並行して印加される。インバージョンパルスＩｎｖ１は送信機８Ｔから高周波コイル７を介して、またスライス用傾斜磁場Ｇｓは傾斜磁場電源４から傾斜磁場コイル３ｚ、３ｚを介してそれぞれ印加される。
【００８１】
インバージョンパルスＩＰは、オペレータからの入力情報に応じて、その周波数帯域幅が広帯域化または狭帯域化され、および／またはそのフリップ角が１８０°または１８０°よりも小さい値に自動的に設定されている。そのほかのインバージョンパルスも同様である。スライス用傾斜磁場Ｇｓはスライス面１を選択励起できるようにその波形面積が設定されている。
【００８２】
この反転シーケンスＩｎｖ１が終わると、自動的に演算された第１の調整時間ＴiWaitの間待機する。この待機の後、前回の繰返し時間ＴＲの間に反転励起させていたスライス面６のイメージングシーケンスＩmaging６をＦＳＥ法で実施する。
【００８３】
すなわち、最初にスライス用傾斜磁場Ｇｓとともに９０°ＲＦパルスが印加される。これにより、被検体のスライス面６が選択されるとともに、その面内のプロトンスピンが励起され、ｙ′軸（回転座標）までフリップする。シーケンス上では次いで、スライス用傾斜磁場Ｇｓが反転される。その後、読出し用傾斜磁場Ｇｒが傾斜磁場コイル３ｘ、３ｘを介して印加される。これはスライス面内のＧｒ方向に並んだスピンの位相が各エコーの中心時刻においてそろうようにするための印加である。
【００８４】
次いで、スライス用傾斜磁場Ｇｓとともに最初の１８０゜ＲＦパルスが印加される。これにより、プロトンスピンが１８０度、ｙ′軸の回りに回転する。さらに、最初の位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ＝Ａが傾斜磁場電源４から傾斜磁場コイル３ｙ、３ｙを介して被検体Ｐに印加された後、傾斜磁場コイル３ｘ、３ｘを介して印加される読出し用傾斜磁場Ｇｒとともに、最初のスピンエコー信号Ｒ１が高周波コイル７を介して収集される。
【００８５】
この後、反転させた位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ＝−Ａを印加させる。これは疑似エコー（stimulated echo)による画質劣化を避けるため、１８０゜ＲＦパルスの印加時にｋ空間上の位相エンコード方向の中心位置（ｋｅ＝０）にエンコード位置を引き戻すためである。
【００８６】
次いで、スライス用傾斜磁場Ｇｓとともに２番目の１８０゜ＲＦパルスを印加した後、２番目の位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ＝Ｂを印加する。そして、２番目のスピンエコー信号Ｒ２が、読出し用傾斜磁場Ｇｒの印加とともに、高周波コイル７を介して収集される。
【００８７】
同様に、３番目及び４番目のスピンエコー信号Ｒ３、Ｒ４が収集される。
【００８８】
なお、このイメージングシーケンスは、前述した図１８の処理で脂肪抑制のためのＰＡＳＴＡ法が指令されていた場合、図１９には示していないが、９０°ＲＦ励起パルスが狭帯域に設定され、しかも、９０°ＲＦ励起パルスと１８０°ＲＦリフォーカスパルスに並行して印加するスライス用傾斜磁場Ｇｓ90、Ｇｓ180の大きさ及び極性が前述したものに調整される。
【００８９】
このようにしてスライス面６に対するイメージングシーケンス６が実行された後、第２の調整時間ＴrWaitの間待機する。この待機が完了すると、今度はスライス面２に対するインバージョンパルスＩＰがスライス用傾斜磁場Ｇｓとともに印加される。この磁場Ｇｓは、スライス面１に隣接するスライス面２を選択励起するようにその磁場波形の大きさが設定されている。
【００９０】
この反転シーケンスＩｎｖ２の後、再び第１の調整時間ＴiWaitの間待機する。そして、前回の繰返し時間ＴＲで反転励起されていたスライス面７のイメージングシーケンスＩmaging７が実行される。
【００９１】
以下、同様の繰返しであることから、図３（ａ）に示す７枚のスライス面１〜７のプロトンが、同図（ｂ）に示すように、隣接順にかつ一定間隔ｔａ毎に反転され、イメージング処理も隣接順にかつ一定間隔ｔｂ毎に実行される。
【００９２】
これらの処理はさらに、一定の繰返し時間ＴＲ毎に７枚のスライス面１〜７に対して繰り返される。
【００９３】
このように収集されたマルチスライススキャンのエコー信号は順次、受信機８Ｒに送られ、そこで増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅などの処理を受けた後、Ａ／Ｄ変換されてエコーデータに生成される。このエコーデータは演算ユニット１０で、フーリエ変換可能な、ｋ空間に対応したメモリ領域にデータが配置される。そして２次元フーリエ変換により実空間の画像に再構成される。この画像は記憶ユニット１３に記憶されるとともに、表示器１４に表示される。
【００９４】
なお、「インターリーブ」モードの入れ子方式が指定された場合、図５（ａ）に示す７枚のスライス面１〜７のプロトンが、同図（ｂ）に示すように、１枚置きに反転され、イメージング処理も１枚置きに実行される。「シーケンシャル」モードとは異なり、１スライス面置きの反転および信号収集となるから、隣接スライス間の反転までの空き時間は一定間隔ｔａ′（＞ｔａ：図３（ｂ））であり、そのイメージング処理までの空き時間は一定間隔ｔｂ′（＞ｔｂ：図３（ｂ））である。つまり、それらの時間は「シーケンシャル」モードのときに比べて長くなる。
【００９５】
なお、診断のときには、インバージョンパルスの周波数帯域幅を通常幅からずらしてＭＴ効果またはＲＭＴ効果を強調した場合と、その周波数帯域幅を通常幅に設定した場合との両方についてイメージングが実施される。これにより得られるコントラストの異なる複数種の画像が読影に供される。
【００９６】
本実施形態によれば、以下の利点がある。
【００９７】
最初に、上述した入れ子方式の利点を、従来のＩＲ系列のマルチスライススキャンとの対比で説明する。図２２は従来の通常の（入れ子方式ではない）方式であり、一定の繰返し時間ＴＲの間に、反転シーケンスとイメージングシーケンスとの対が、一つの調整時間ＴrWaitを置きながら順に繰り返される。図２３は入れ子方式の従来例を示すものである。しかしながら、図２２の例では、マルチスライス枚数が少ないし、図２３の例では、隣接スライス間に印加されるシーケンスが不定期になるから、スライス間の感度むらが生じる。
【００９８】
しかし、本実施形態によれば、シーケンシャルモード、インターリーブモードいずれの入れ子方式においても、隣接したスライス面に印加されるインバージョンパルスの周期ｔａ，ｔａ′が極力長く設定されているため、あるスライス面に印加されるインバージョンパルスが隣接したスライス面に及ぼすＭＴ効果（またはＲＭＴ効果）の影響を極力低減させることができる。とくに、インターリーブモードのときにその効果が顕著になる。加えて、全てのスライス面でＭＴ効果（またはＲＭＴ効果）の影響が均一化されているため、かかる効果に因るスライス面間の感度むらが殆ど無く、安定した画質を提供できる。
【００９９】
ところで、高速ＦＬＡＩＲ法における入れ子方式として、Ｊ．Listerudらにより一つの提案がなされている（＃６４３ ＳＭＲ′９５，abstract "Optimized Inter-Leaved Fluid Attenuation with Inversion Recovery (OIL FLAIR)"）。しかし、この従来方式では、繰返し時間ＴＲをオペレータが任意に設定できる方式になっていない。繰返し時間ＴＲはシーケンスの組み方の結果として得られる方式であるため、繰返し時間ＴＲの値が半端になり、その設定の自由度が非常に低く、使用上の制約が多い。さらに、上述したＭＴ効果やＲＭＴ効果への配慮はなされておらず、それらを無視した状態でシーケンスが決められている。
【０１００】
これに対して、本実施形態における入れ子方式では、繰返し時間ＴＲおよび反転時間ＴＩをオペレータが最初に設定できる。このため、多くの場合、ＴＲ＝８０００ms、ＴＩ＝２０００msなど、切りの良いきっかりした時間を設定でき、その設定自由度も高い。その上、ＭＴ効果やＲＭＴ効果を前述した如くスライス面間において最低レベルで均一化させ、感度むらを排除できる。
【０１０１】
さらに、時間の高い設定自由度およびスライス間の感度の向上かつ均一化を与えられた条件下で保持した状態にて、最大のスライス枚数を設定できる。仮に、オペレータがその最大のスライス枚数を所望するとき、その枚数のスライス面がスキャンされる。しかし、オペレータが所望する枚数がその最大のスライス枚数よりも少ないときは、余ったスライス面の位置を自動的に決めて、空打ちを指定する。例えば、前述した図３（ａ）または図５（ａ）において、最大で７枚のスライス面１〜７をスキャンできるのに、オペレータが５枚をしたとする（オフセット枚数Ｏffset＝２）。この場合、例えば両端のスライス面１および７に空打ちが指令される。空打ちを行うと、画像再構成には無関係になるが、スライス面１および７に実際のＭＴ効果またはＲＭＴ効果は生じる。これにより、隣接するスライス面２および６に与えるスピンレベルの化学的交換または／および交差緩和の影響が、ほかのスライス面３〜５と殆ど同一になる。したがって、スライス面間の感度むらも極力低く押さえた状態で一定に保持できる。
【０１０２】
また、本実施形態によれば、必要に応じて、ＭＴ効果やＲＭＴ効果を積極的に利用しており、これにより、例えば、頭部における白質／灰白質のコントラストや、実質部と脳深部の基底核とのコントラストを向上させることができ、従来に無い診断上有効なＭＲ画像を提供できる。さらに、必要に応じて、インバージョンパルスのフリップ角を１８０°よりも小さくすることで、ＣＳＦ信号のナル・ポイントを速め、ＴＩ時間を短縮して繰り返し時間ＴＲを短縮させることができる。さらに、必要に応じて、インバージョンパルスの周波数帯域幅を広帯域または狭帯域に設定することで、積極的に「short ＴＩ時間」の状態にし、Ｔ1強調像を得ることもできる。さらにまた、必要に応じて、ＩＲ系列のＳＥシーケンスまたはＦＳＥシーケンスにＰＡＳＴＡ法を実施でき、上述した様々な効果とともに脂肪抑制の効果も得られる。
【０１０３】
なお、本発明に係る入れ子方式のシーケンス、インバージョンパルスの周波数帯域幅の広狭、インバージョンパルスのフリップ角の設定（＜１８０°）、およびＰＡＳＴＡ法の実施の有無は、互いに独立して実施してもよいし、適宜な事項同士を組み合わせて実施してもよい。また、マルチスライススキャンに代えて、シングルスライススキャンを実施してもよい。さらに、イメージングシーケンスとしてＥＰＩ法（ＦＥ系、ＳＥ系）を採用してもよい。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気共鳴イメージング装置によれば、インバージョンパルスを含むＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいて、複数種類の原子核プール間の化学的交換および／または交差緩和の現象（ＭＴ効果、ＲＭＴ効果）を積極的に利用したイメージングを行うことができ、例えば、白質／灰白質間などのコントラストを向上させたり、Ｓ／Ｎ比を向上させたりして、例えば、能神経組織の描出能を向上させ、従来には無い高品質のＭＲ画像を得ることができる。
【０１０５】
また本発明によれば、ＩＲ系列のシーケンスを用いた磁気共鳴イメージングにおいてＴ１強調像の強調度をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概略ブロック図。
【図２】 入れ子方式（シーケンシャルモード）に係る高速ＦＬＡＩＲ法の一例を示すパルスシーケンス。
【図３】 シーケンシャルモードのときの複数のスライス面およびスライス位置と時間の関係を説明する図。
【図４】 入れ子方式（インターリーブモード）に係る高速ＦＬＡＩＲ法の一例を示すパルスシーケンス。
【図５】 インターリーブモードのときの複数のスライス面およびスライス位置と時間の関係を説明する図。
【図６】 広帯域幅のインバージョンパルスの周波数特性の一例を示す図。
【図７】 インバージョンパルスの一例を示す波形図。
【図８】 狭帯域インバージョンパルスの励起範囲を示す図。
【図９】 "Reverse MTC効果"に係る励起前後の磁化状態を説明する図。
【図１０】 インバージョンパルスの周波数帯域幅の変化とＭＲ信号値の関係例を示す実験グラフ。
【図１１】 インバージョンパルスを広帯域に設定したときのＭＴ効果を説明する図。
【図１２】 インバージョンパルスを狭帯域に設定したときのＲＭＴ効果を説明する図。
【図１３】 インバージョンパルスのフリップ角の変化とＴＩ時間の変化を説明する図。
【図１４】 ＰＡＳＴＡ法を説明するパルスシーケンス。
【図１５】 ＰＡＳＴＡ法に係る狭帯域９０°ＲＦ励起パルスの帯域を説明する図。
【図１６】 ＰＡＳＴＡ法における水と脂肪のスライス位置の違いを説明する図。
【図１７】 ＰＡＳＴＡ法における水と脂肪のプロトンスピンの挙動を説明する図。
【図１８】 本実施形態におけるスキャン準備を例示する概略フローチャート。
【図１９】 高速ＦＬＡＩＲ法の詳細な一例を部分的に示すフローチャート。
【図２０】 表示器への推奨データの表示例を示す図。
【図２１】 空打ちのスライス位置を例示する説明図。
【図２２】 従来のＩＲ系列のシーケンスの一例を本実施形態と対比的に示す図。
【図２３】 従来のＩＲ系列のシーケンスの別の例を本実施形態と対比的に示す図。
【図２４】 ＭＴ効果をスピンの挙動およびスペクトル分布から説明する図。
【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
１３ 入力器
Claims (5)
- 静磁場中に置かれた被検体から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、
ＭＴ(magnetization transfer)効果を実質的に強調する１２５０Ｈｚよりも広く且つ１５３８Ｈｚよりも狭く設定されるか、又は、ＲＭＴ(reverse magnetization transfer)効果を実質的に強調する１０００Ｈｚよりも狭く且つ２２７Ｈｚよりも広く設定された周波数帯域のインバージョンパルスを含むインバージョンシーケンスを前記被検体に実行する手段と、このインバージョンシーケンスの実行後に、前記被検体から前記ＭＲ信号を収集するためのイメージングシーケンスを実行する手段と、を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 前記イメージングシーケンスは、エコー信号を収集するシーケンスである請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記イメージングシーケンスは、高速ＳＥ法によるシーケンスである請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記高速ＳＥ法によるシーケンスにて印加する複数のＲＦリフォーカスパルスのそれぞれのフリップ角は、１８０°よりも小さい値に設定してある請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記インバージョンパルスの周波数帯域は８００Ｈｚ以下であって且つ２２７Ｈｚよりも広い帯域である請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
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