JP3777243B2 - Ｍｒｉ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＲ（Ｍagnetic Ｒesonance）イメージング方法およびＭＲＩ（Ｍagnetic Ｒesonance Imaging）装置に関し、さらに詳しくは、高いＭＴＣ（Ｍagnetization Ｔransfer Ｃontrast）を得ることが出来るＭＲイメージング方法およびＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関連する従来例としては、例えば特開平９−１０８１９６号公報に記載のＭＲイメージング方法およびＭＲＩ装置がある。
このＭＲイメージング方法およびＭＲＩ装置では、データ収集したい目的の核種（例えば自由水プロトン）以外の核種（例えば結合水のプロトンや脂肪のプロトン）のＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）信号を抑制するため、目的外の核種をＲＦ飽和させるＭＴ（Ｍagnetization Ｔransfer）パルスを印加し、その後、目的の核種からデータを収集するための撮像シーケンスを実行している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、１つの励起パルスに対応させて１つのＭＴパルスを印加している。このＭＴパルスのエネルギーを大きくすれば（振幅とパルス幅を大きくすれば）、高いＭＴＣを得ることが出来る。
しかし、ＭＴパルスのエネルギーを大きくすると、被検体の電磁波吸収（Specific Absorption Rate）が大きくなり過ぎ、また、送信コイルや受信コイルの発熱が大きくなり過ぎる。すなわち、被検体の大きさ，送信コイルや受信コイルの発熱性能や放熱性能などのハードウエア条件によってＭＴパルスのエネルギーを大きくするのに制約（以下、ハードウエア制約という）がある。このハードウエア制約のためにエネルギーを十分に大きくできない従来のＭＴパルスでは、高いＭＴＣを得ることが出来ない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、ハードウエア制約の下でも従来よりＭＴパルスのエネルギーを大きくすることができ、これにより十分に高いＭＴＣを得られるようにしたＭＲイメージング方法およびＭＲＩ装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、ＭＴパルスを印加して目的外の核種をＲＦ飽和させるＭＲイメージング方法において、１つの励起パルスに対応させて複数のＭＴパルスを印加することを特徴とするＭＲイメージング方法を提供する。
上記第１の観点によるＭＲイメージング方法では、１つの励起パルスに対応させて１つのＭＴパルスを印加するのではなく、１つの励起パルスに対応させて複数のＭＴパルスを印加するから、個々のＭＴパルスのエネルギーはハードウエア制約の下で小さくても、合計したＭＴパルスのエネルギーを従来より大きく出来る。従って、従来より十分に高いＭＴＣを得られるようになる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、目的外の核種を選択的にＲＦ飽和させるためにＭＴパルスを印加するＭＴパルス印加手段を具備したＭＲＩ装置において、前記ＭＴパルス印加手段は、１つの励起パルスに対応させて複数のＭＴパルスを印加しうることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第２の観点によるＭＲＩ装置では、前記第１の観点によるＭＲイメージング方法を好適に実施できる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、目的外の核種を選択的にＲＦ飽和させるためにＭＴパルスを印加するＭＴパルス印加手段を具備したＭＲＩ装置において、ＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeと撮像シーケンス時間ＳＱ＿timeと繰り返し時間ＴＲとに基づいて最適のＭＴパルス数Ｎを算出する最適ＭＴパルス数算出手段を具備すると共に、前記ＭＴパルス印加手段は、１つの励起パルスに対応させてＮ個のＭＴパルスを印加することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記構成において、ＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeとは、当該時間内に１つのＭＴパルスを存在させる時間を意味し、例えば撮像シーケンスにＭＴパルスを１つ付けた時間や，ある時間毎にＭＴパルスの印加を繰り返してもハードウエア制約を越えないような時間である。また、撮像シーケンス時間ＳＱ＿timeとは、励起パルスからリード勾配パルスまでの時間である（キラーパルスあるいはスポイラを印加する場合はそれらを加えた時間）。また、繰り返し時間ＴＲとは、同一スライスに対して繰り返す撮像シーケンスの時間間隔である。
上記第３の観点のＭＲＩ装置では、撮像シーケンス時間ＳＱ＿timeと繰り返し時間ＴＲとからＭＴパルスを印加し得る時間を求め、そのＭＴパルスを印加し得る時間とＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeとに基づいて印加し得るＭＴパルス数Ｎを算出する。そして、そのＮ個のＭＴパルスを１つの励起パルスに対応させて印加する。よって、上記第１の観点によるＭＲイメージング方法を好適に実施でき、従来より十分に高いＭＴＣを得られるようになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳しく説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【０００８】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態のＭＲＩ装置を示すブロック図である。
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、被検体に一定の静磁場を印加する静磁場コイル１ｐと、勾配磁場を発生するための勾配磁場コイル１ｇ（勾配磁場コイルは、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸のコイルを備えている）と、被検体にＭＴパルスや励起パルスを印加するための送信コイル１ｔと、被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信コイル１ｒとが配置されている。静磁場コイル１ｐは静磁場電源２に接続され、勾配磁場コイル１ｇは勾配磁場駆動回路３に接続され、送信コイル１ｔはＲＦ電力増幅器４に接続され、受信コイル１ｒは前置増幅器５に接続されている。
【０００９】
シーケンス記憶回路６は、計算機７からの指令に従い、スピンエコー法やグラディエントエコー法等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１ｇから勾配磁場を発生させると共に、ゲート変調回路８を操作し、ＲＦ発振回路９からの高周波出力信号を所定タイミング・所定包絡線のパルス状信号に変調し、それをＭＴパルスや励起パルス等として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１ｔに印加し、ＲＦパルスを送信する。
【００１０】
前置増幅器５は、マグネットアセンブリ１の受信コイル１ｒで検出された被検体からのＮＭＲ信号を増幅し、位相検波器１０に入力する。位相検波器１０は、ＲＦ発振回路９の出力を参照信号とし、前置増幅器５からの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、位相検波後のアナログ信号をデジタル信号に変換して、計算機７に入力する。
【００１１】
計算機７は、Ａ／Ｄ変換器１１からのデジタル信号に対する画像再構成演算を行い、目的の励起領域のイメージ（プロトン密度像）を生成する。このイメージは、表示装置１３にて表示される。
また、計算機７は、操作卓１２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。
さらに、計算機７は、ＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeと撮像シーケンス時間ＳＱ＿timeと繰り返し時間ＴＲとに基づいて最適のＭＴパルス数Ｎを算出し（最適ＭＴパルス数算出処理）、そのＮ個のＭＴパルスを１つの励起パルスに対応させて印加するパルスシーケンスを設計し、シーケンス記憶回路６に渡す。
【００１２】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかる最適ＭＴパルス数算出処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、ＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeを計算する。第１の実施形態では、図３に示すように、スピンエコー法の撮像シーケンスにＭＴパルスを１つ付けた時間をＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeとする。なお、ＭＴパルスの振幅とパルス幅は、ＭＴパルスを印加した後、撮像シーケンスを続けても、ハードウエア制約を越えないような値とする。
ステップＳ２では、操作者は、繰り返し時間ＴＲとスライス数slice を入力する。
ステップＳ３では、繰り返し時間ＴＲをスライス数slice で除算し、１スライス当りの使用時間ＴＲ/sliceを計算する。
ステップＳ４では、次式により１撮像シーケンス当りのＭＴパルス数Ｎを算出する。
Ｎ＝（ＴＲ/slice−ＳＱ＿time）／ＭＴ＿time
例えば、ＴＲ＝510ms，slice＝３，ＳＱ＿time＝50ms，ＭＴ＿time＝60msとすると、Ｎ＝２となる。
ステップＳ５では、Ｎ個のＭＴパルスを１つの励起パルスに対応させて印加するパルスシーケンスを作成し、処理を終了する。
【００１３】
図４は、ＴＲ＝510ms，slice＝３，ＳＱ＿time＝50ms，ＭＴ＿time＝60msとした場合に作成されたスピンエコー法のパルスシーケンス図である。
このパルスシーケンスでは、２個のＭＴパルスを１つの励起パルス（９０°）に対応させて印加するから、個々のＭＴパルスのエネルギーはハードウエア制約の下で小さくても、合計したＭＴパルスのエネルギーは従来より大きくなる。従って、従来より高いＭＴＣを得ることが出来る。
【００１４】
−第２の実施形態−
図５は、本発明の第２の実施形態にかかる最適ＭＴパルス数算出処理を示すフロー図である。
ステップＳ１１では、ＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeを計算する。第２の実施形態では、図６に示すように、ある時間間隔でＭＴパルスの印加を繰り返してもハードウエア制約を越えないような時間間隔の最短のものをＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeとする。なお、模式的に表現すると、図６に示すＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeは、“ＭＴパルスのパルス幅”と“ＭＴパルスによるコイルの発熱が過渡に蓄積しない程度に放熱できる時間”の和である。なお、ＭＴパルスの振幅とパルス幅は、ＭＴパルスを印加した後、撮像シーケンスを続けても、ハードウエア制約を越えないような値とする。
ステップＳ１２では、操作者は、繰り返し時間ＴＲとスライス数slice を入力する。
ステップＳ１３では、繰り返し時間ＴＲをスライス数slice で除算し、１スライス当りの使用時間ＴＲ/sliceを計算する。
ステップＳ１４では、次式により１撮像シーケンス当りのＭＴパルス数Ｎを算出する。ここで、ＷはＭＴパルス幅である。
Ｎ＝（ＴＲ/slice−ＳＱ＿time−Ｗ）／ＭＴ＿time＋１
例えば、ＴＲ＝480ms，slice＝３，ＳＱ＿time＝50ms，Ｗ＝10ms，ＭＴ＿time＝20msとすると、Ｎ＝６となる。
ステップＳ１５では、Ｎ個のＭＴパルスを１つの励起パルスに対応させて印加するパルスシーケンスを作成する。
ステップＳ１６では、作成したパルスシーケンスでハードウエア制約を越えないかチェックし、越えないなら処理を終了し、越えたならステップＳ１７へ進む。
ステップＳ１７では、ＭＴパルスの振幅やパルス幅を小さくしたり，ＭＴパルス数を間引いて、ハードウエア制約を越えないようにパルスシーケンスを修正する。そして、処理を終了する。
【００１５】
図７は、ＴＲ＝480ms，slice＝３，ＳＱ＿time＝50ms，Ｗ＝10ms，ＭＴ＿time＝20msとした場合に作成されたスピンエコー法のパルスシーケンスである。
このパルスシーケンスでは、６個のＭＴパルスを１つの励起パルス（９０°）に対応させて印加するから、個々のＭＴパルスのエネルギーはハードウエア制約の下で小さくても、合計したＭＴパルスのエネルギーは従来より大きくなる。従って、従来より高いＭＴＣを得ることが出来る。
【００１６】
図８は、図７のパルスシーケンスでハードウエア制約を越えた場合に第３スライスのＭＴパルスを間引くように修正したパルスシーケンスである。
このパルスシーケンスでは、第１スライスと第２スライスでは６個のＭＴパルスを１つの励起パルス（９０°）に対応させて印加し、第３スライスでは５個のＭＴパルスを１つの励起パルス（９０°）に対応させて印加するから、個々のＭＴパルスのエネルギーはハードウエア制約の下で小さくても、合計したＭＴパルスのエネルギーは従来より大きくなる。従って、従来より高いＭＴＣを得ることが出来る。
【００１７】
−他の実施形態−
上記第１の実施形態のステップＳ４および第２の実施形態のステップＳ１４では、１撮像シーケンス当りのＭＴパルス数Ｎを算出したが、１ＴＲ当りのＭＴパルス数Ｍを算出しこれを各撮像シーケンスに配分するようにしてもよい。
【００１８】
また、上記第１，第２の実施形態では、スピンエコー法のパルスシーケンスを例にとって説明したが、グラジエントエコー法のパルスシーケンスに対して本発明を適用してもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のＭＲイメージング方法およびＭＲＩ装置によれば、１つの励起パルスに対応させて１つのＭＴパルスを印加するのではなく、１つの励起パルスに対応させて複数のＭＴパルスを印加するから、個々のＭＴパルスのエネルギーはハードウエア制約の下で小さくても、合計したＭＴパルスのエネルギーを大きくでき、十分に高いＭＴＣを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるＭＲＩ装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる最適ＭＴパルス数算出処理を示すフロー図である。
【図３】スピンエコー法の撮像シーケンスにＭＴパルスを１つ付けたＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeの説明図である。
【図４】２個のＭＴパルスを用いたスピンエコー法のパルスシーケンス図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる最適ＭＴパルス数算出処理を示すフロー図である。
【図６】ＭＴパルスの印加を繰り返してもハードウエア制約を越えないような最短時間のＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeの説明図である。
【図７】６個のＭＴパルスを用いたスピンエコー法のパルスシーケンス図である。
【図８】図７のパルスシーケンスからＭＴパルスを間引いて修正したパルスシーケンス図である。
【符号の説明】
１００ ＭＲＩ装置
１ マグネットアセンブリ
２ 静磁場電源
３ 勾配磁場駆動回路
４ ＲＦ電力増幅器
５ 前置増幅器
６ シーケンス記憶回路
７ 計算機
８ ゲート変調回路
９ ＲＦ発振回路
１０ 位相検波器
１１ ＡＤ変換器
１２ 操作卓
１３ 表示装置

Claims (3)

1. 目的外の核種を選択的にＲＦ飽和させるためにＭＴパルスを印加するＭＴパルス印加手段を具備したＭＲＩ装置において、
   ＭＴパルス繰り返し時間ＭＴ＿timeと撮像シーケンス時間ＳＱ＿timeと繰り返し時間ＴＲとに基づいて最適のＭＴパルス数Ｎを算出する最適ＭＴパルス数算出手段を具備すると共に、
   前記ＭＴパルス印加手段は、１つの励起パルスに対応させてＮ個のＭＴパルスを印加しうることを特徴とするＭＲＩ装置。
2. 請求項１に記載のＭＲＩ装置において、前記最適ＭＴパルス数算出手段は、
   Ｎ＝（ＴＲ／ｓｌｉｃｅ−ＳＱ＿time）／ＭＴ＿time
   ここで、Ｎは１撮像シーケンス当りのＭＴパルス数、ＴＲは繰り返し時間、ｓｌｉｃｅはスライス数を示す。
   で表される式を実行することを特徴とするＭＲＩ装置。
3. 請求項１に記載のＭＲＩ装置において、
   前記ＭＴパルス印加手段は、３枚以上のスライスのうち、最初のスライスから最後の１つ前のスライスまで、１つの励起パルスに対応させてＮ個のＭＴパルスを印加し、最後のスライスについては、１つの励起パルスに対応させてＮ−１個のＭＴパルスを印加することを特徴とするＭＲＩ装置。

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