JP3973733B2 - 核磁気共鳴撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」という）信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する核磁気共鳴撮影（ＭＲＩ）方法に関し、特に末梢血管等の灌流を高分解能で画像化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、脳の局所活性化を時系列のＭＲ画像の局所のわずかな信号変化から抽出するＦＭＲＩ（機能ＭＲＩ）が、実用化されつつある。その一手法として、ＩＲ（Inversion Recovery：反転回復）パルスを印加したあと、ＥＰＩ（Echo Planar Imaging）シーケンスで撮影する方法（スピンタギング法）が検討されており、各種ＩＲパルスの印加方法が検討されている（SG.Kimによる「流れに感受性を持つ反転回復技術（ＦＡＩＲ）を用いた脳血流相対変化の定量−機能マッピングへの適用」“Quantification of relative cerebral blood flow change by flow-sensitive alternating inversion recovery (FAIR) techniue:application to functional mapping”、マグネティックレゾナンスインメディスン、 34, pp.293-301(1995)、SG.Kim他による「ナビゲーターを持つ高速インターリーブエコープレナーイメージング−４テスラにおける高分解能原子及び機能イメージ」“Fast interleaved echo-planar imaging with navigator:high resolution anatomic and functional images at 4 Tesla”、マグネティックレゾナンスインメディスン、 35, pp.895-902(1996)）。
【０００３】
スピンタギング法によるシーケンスは、その一例を図９に示すように、まずスライス選択傾斜磁場902と同時に反転高周波パルス（以下、高周波パルスをＲＦパルスという）901を印加する。反転ＲＦパルス901としては、正確な矩形の励起形状を得られることから、断熱反転ＲＦパルスとして知られる反転ＲＦパルスを用いる。スライス選択傾斜磁場902は、その強度が強いとスライスは薄くなり強度が弱いと厚くなる。強度がゼロ、すなわち傾斜磁場を印加しない場合は、非スライス選択になる。これにより所望の厚さの領域を選択励起（タギング）することができる。
【０００４】
この反転ＲＦパルス印加終了から所定の時間ＴＩ905経過後、図２に示すＥＰＩシーケンス904を実行する。即ち、ＥＰＩシーケンスではスライス選択傾斜磁場202と同時にＲＦパルス201を印加した後、位相エンコード傾斜磁場203をパルス状に、且つ毎回の印加量が異なるように印加するとともに読み出し方向の傾斜磁場205を繰り返し反転させて印加し、エコー信号207を計測する。図９において反転ＲＦパルス901の印加終了から撮像シーケンス904のＲＦパルスの照射タイミングまでの時間ＴＩ905は反転時間と呼ばれる。
【０００５】
このようなスピンタギング法では、反転ＲＦパルスによって選択された領域の磁化が反転した状態（タギングされた状態）で、他の領域から血流等のスピンが移動してくるので、撮像シーケンスではタギングされたスピンとタギングされていないスピンとからの交じった信号が得られることになる。このことを利用して灌流を画像化することができる。
【０００６】
スピンタギング法を灌流イメージングに適用した撮影シーケンスの一例を図１０に示す。この撮像シーケンスでは、図９のシーケンスを所定の繰り返し時間Ｔｒ(906)で連続して繰り返す。その際、１回目の反転ＲＦパルス１はスライス選択で、２回目の反転ＲＦパルス２はスライス非選択であり、これら２回の撮像シーケンスで得られた画像データの差分を行うことにより、スライス選択された領域（slice1）の脳の局所灌流を画像化できる。この場合、繰り返し時間Ｔｒ906は２秒、反転時間ＴＩ905は１秒とすると、通常のシングルショットＥＰＩシーケンスは100ｍ秒程度であるので、一連の撮影に約３秒を要し、１スライスについて所定の反転時間における１つの画像が得られることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述したスピンタギング法で、反転ＲＦパルス印加完了から撮像シーケンスのＲＦパルス印加までの反転時間ＴＩは、その時間に血液が到達する領域を反映するため、反転時間ＴＩの設定を変えると画像が変化することになる。現在のスピンタギング法による灌流イメージングでは、観察しようとする血流の速度に合せて反転時間ＴＩを適当に設定して（例えば、0.75秒）、撮影している。しかし脳卒中のような患部が広がりを持った領域を観察するためには、さまざまなＴＩ時間の設定で画像を取得することが望まれる。
【０００８】
また１スライスのみならずマルチスライス或いは３次元画像を取得することが要求されるが、例えばマルチスライスについてそれぞれ種々のＴＩ時間の画像を得ようとすると、一連の撮影に要する時間として、（Ｔｒ＋ＴＩ＋ＥＰＩ撮像時間）×（設定時間の数）×（スライス数）の撮影時間が必要となり、撮影時間が長くなる。
【０００９】
そこで本発明は、スピンタギング法を適用した灌流イメージングにおいて、末端に行くにつれて血流速の変化する血流の移動の状態を広い範囲で画像化することができ、且つ短い撮影時間でマルチスライス或いは３次元画像を取得することができるＭＲＩ方法を提供することを目的とする。また本発明は、高空間分解能の灌流画像を得ることができるＭＲＩ方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のＭＲＩ方法は、検知する磁化を含む被検体に高周波パルスを照射し反転縦磁化を発生する反転縦磁化発生工程に引き続き複数の信号取得工程を連続して実行する撮影工程から成る。
【００１１】
ここで信号取得工程は、１回の磁化の励起によって１以上の信号を取得できるシーケンスであればよく、例えば、検知する磁化を含む被検体に少なくとも１のＲＦパルスを照射し選択されたスライスに横磁化を発生する工程と、横磁化が付与された被検体に傾斜磁場を印加しつつ複数のエコー信号を発生させる工程と、前記エコー信号を時系列的に複数個検出する工程とを含む。
さらに本発明では、１以上のスライスを選択して反転縦磁化を発生させる第１の反転縦磁化発生工程及び第１の撮影工程と、スライスを選択せずに反転縦磁化を発生させる第２の反転縦磁化発生工程及び第２の撮影工程と実行し、第１及び第２の撮影工程でそれぞれ得られた画像の差分を取り、複数の差分画像を得る。
【００１２】
信号取得工程は、複数のエコー信号を発生させる工程とこれらエコー信号を時系列的に複数個検出する工程が、例えば横磁化が付与された被検体に連続して反転する読み出し傾斜磁場パルスを印加する工程と、これに同期して位相エンコード傾斜磁場を印加する工程と、反転する読み出し傾斜磁場の各周期内で発生するエコー信号を時系列的に複数個検出する工程とを含むものであってもよい（ＥＰＩ：エコープレナーイメージング）。また信号取得工程は、横磁化を発生する工程が、複数のＲＦパルスを照射し、更に横磁化の位相を反転させる第２のＲＦパルスを照射する工程であって、複数のＲＦパルスに対応する数のエコー信号を取得する工程としてもよく（バーストシーケンス）、特に信号取得工程は、リードアウト方向の傾斜磁場を印加しつつ複数のＲＦパルスを照射し、次いでスライス選択傾斜磁場を印加しつつ180度（横磁化の位相を反転させる）ＲＦパルスを照射し、複数のＲＦパルスに対応する数のエコー信号の組をリードアウト方向の傾斜磁場を反転させながら順次発生させ、その際、リードアウト方向の傾斜磁場の反転毎に異なる位相エンコード傾斜磁場パルスを印加し、複数のエコー信号の組を時系列的に検出する工程（ハイブリッドバーストシーケンス）が好適である。
【００１３】
本発明の第１の態様では、反転縦磁化発生工程に続いて実行される複数の信号取得工程において、それぞれ異なるスライス位置を選択して信号を取得する。特に好適な態様では、反転縦磁化発生工程と複数の信号取得工程をふくむ撮影工程とを１組として複数組繰り返し、複数組の繰り返しにおいて、複数の信号取得工程で選択するスライス位置を順次変更する。
【００１４】
これにより複数のスライスについて、反転縦磁化発生工程の終了から各信号取得工程におけるＲＦパルス照射までの時間（以下、反転時間という）ＴＩの異なる複数の画像をきわめて短時間に取得することができ、これにより広い領域にわたって血流の変化の様子を観察することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様では、複数の信号取得工程では、同一のスライス位置を選択し、反転縦磁化発生工程の終了から各信号取得工程における高周波パルス照射までの時間ＴＩの異なる複数の画像を取得する。この場合には、血流の変化の様子を高い時間分解能で観察することができる。
【００１６】
この第２の態様においても信号取得工程は、１回の磁化の励起によって複数の信号を取得できる方法であればよく、例えばＥＰＩ、バーストシーケンス、ハイブリッドシーケンスが採用できるが、更に各信号取得工程において異なる位相エンコード傾斜磁場を印加した信号を取得するものであってもよい（分割ＥＰＩ或いはマルチショットＥＰＩ、バースト等）。この場合には、複数の信号取得工程で１枚の画像を再構成できる信号を取得するので、高い空間分解能の画像が得られる。
【００１７】
更に本発明の第３の態様では、複数の信号取得工程としては、３次元イメージングを採用する。即ち、この場合の信号取得工程は、検知する磁化を含む被検体に少なくとも１のＲＦパルスを照射し横磁化を発生する工程と、横磁化が付与された被検体にスライスエンコード傾斜磁場を印加する工程と、横磁化が付与された被検体に異なる位相エンコード傾斜磁場を印加して複数のエコー信号を発生させる工程と、エコー信号を時系列的に複数個検出する工程とを含み、複数の信号取得手段では、それぞれ異なるスライスエンコード傾斜磁場を印加して信号を取得する。
【００１８】
この態様では、上述した第１及び第２の態様のＭＲＩ方法を複数のスライスについて実行するマルチスライスイメージングに比べ、高い空間分解能の画像が得られる。但しここで得られる画像の反転時間ＴＩは、複数の信号取得工程の反転時間ＴＩの平均値となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図４は本発明のＭＲＩ方法が適用される典型的なＭＲＩ装置の構成を示す図で、このＭＲＩ装置は、被検体401の置かれる測定空間に高度に均一な静磁場を発生する磁石402と、この空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル403と、この空間に高周波磁場を発生するＲＦコイル404と、被検体401が発生するＭＲ信号を検出するＲＦプローブ405を備えている。ベッド412は被検体が横たわるためのものである。
【００２１】
傾斜磁場コイル403は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源409からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。静磁場に所定の方向の傾斜磁場を重ねて印加することにより、被検体401の所望の領域（スライス或いはスライスより厚い領域であるスラブ）のスピンを選択的に励起することができる。
【００２２】
ＲＦコイル404は、ＲＦ送信部410の信号に応じて高周波磁場を発生する。このＲＦ送信部410において、所定周波数の搬送波に所定のエンベロープの信号を重畳することにより、本発明において用いられる反転縦磁化発生のための断熱反転ＲＦパルスや撮像工程における横磁化発生のためのＲＦパルス（励起パルス）等を発生することができる。
【００２３】
ＲＦプローブ405に誘導されたＭＲ信号は、信号検出部406で検出され、信号処理部407で信号処理され、また計算により画像信号に変換される。画像は表示部408で表示される。傾斜磁場電源409、ＲＦ送信部410及び信号検出部406は、それぞれ制御部411で制御される。この制御部411によって制御される傾斜磁場、高周波磁場、信号検出のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれ、本発明では次に述べるように反転縦磁化発生工程と複数の信号取得工程からなる撮像工程とを組合せたパルスシーケンスが実行される。
【００２４】
図１は本発明によるＭＲＩ方法の１実施例を示す図で、このＭＲＩ方法において実行される各工程を時間軸（横軸）に沿って配置したもので、縦軸は各工程において励起される被検体の領域を示している。このＭＲＩ方法は、被検体の所定の領域の縦磁化を選択的に反転させる反転縦磁化発生工程101と、この反転縦磁化発生工程101に続いて連続して実行される４つの信号取得工程103〜106とからなる第１のシーケンスと、被検体の全領域の縦磁化を非選択的に反転させる反転縦磁化発生工程102と、この反転縦磁化発生工程102に続いて連続して実行される４つの信号取得工程107〜110とからなる第２のシーケンスとを時間間隔Ｔｒで繰り返す。
【００２５】
最初の反転縦磁化発生工程101は、図９に示すような反転ＲＦパルスおよび、それと同時に印加される領域選択傾斜磁場パルスからなる。この反転ＲＦパルス101としては、正確な矩形の励起形状を得られる断熱反転ＲＦパルスが用いられる。また断熱反転ＲＦパルスと同時に印加される傾斜磁場パルスは、続いて実行される各信号取得工程で選択される領域（スライス）を全て含む領域を選択するような強度とする。例えばスライス方向はトランス方向とし、スライス厚さ10mmとする。
【００２６】
この反転ＲＦパルス印加終了から所定の時間ＴＩ1経過後、最初の信号取得工程103を実行する。続いて第２、第３及び第４の信号取得工程104〜106を実行する。本実施例において、信号取得工程103〜110は、１回の励起で１枚の画像再構成に必要な複数の信号を取得するシーケンスからなり、例えば図２に示すようなシングルショットＥＰＩシーケンスを実行する。
【００２７】
即ち、検知する磁化を含む被検体に高周波パルス201を照射すると同時に、スライスを選択する傾斜磁場パルス202を印加する。これにより画像化するスライスが選択される。次に位相エンコードのオフセットを与えるパルス203と読み出し傾斜磁場のオフセットを与えるパルス205を印加する。そのあとに、連続して反転する読み出し傾斜磁場パルス206を印加する。傾斜磁場パルス206は例えば台形のパルスである。傾斜磁場パルス206に同期して、位相エンコード傾斜磁場パルス204を離散的に印加する。反転する読み出し傾斜磁場206の各周期内で各位相エンコードのエコー信号207が時系列的に発生するので、これを時間範囲208の間でそれぞれサンプリングし時系列データを得る。こうして得られた各エコー信号から画像を再構成し、例えば64×64絵素の画像データを得る。サンプリングの個々の時間範囲208は典型的には1ms程度で、時間範囲208の隣接する間隔は0.5msから1ms程度である。一連の動作209により画像再構成に必要な全エコーを収集する。
【００２８】
撮影する断面は、スライス方向の傾斜磁場202で決定される。この場合、各信号取得工程で選択されるスライスは反転縦磁化発生工程101で選択された領域の一部で、信号取得工程103から106の順に異なるスライス（slice1〜slice4）が選択される。反転縦磁化発生工程101における選択スライス厚さ10mmの場合、例えば各信号取得工程におけるスライス厚さを2.5mm、スライスギャップ０mmとすると４枚の異なるスライスの画像を得ることができる。
【００２９】
また前掲のＥＰＩシーケンスの場合、各信号取得工程のエコー時間TE211を例えば10ms、エコートレイン（複数のエコー信号を取得する間）207の長さは100msとする。10ms＋100msに待ち時間を加えた時間毎に信号取得工程を繰り返すことができ、異なる反転時間ＴＩの画像を得ることができる。図示する例では第１のスライスの反転時間TI1は600ms、第２のスライスではTI2＝800ms、第３のスライスではTI3＝1000ms、第４のスライスではTI4＝1200msとし、繰り返し時間Trは2000msとしている。本実施例によれば、1200msで４スライス、４種類のTIの画像データが得られる。
【００３０】
第２の反転縦磁化発生工程102は、領域選択傾斜磁場パルス（図９の902）を用いない以外は最初の反転縦磁化発生工程101と同じで、領域非選択の状態で断熱反転ＲＦパルスを印加する。また続く信号取得工程107〜110は上述の信号取得工程103〜106と全く同様に最初の反転縦磁化発生工程101で選択された領域の一部のスライス（slice1〜slice4）を順次選択して、ＥＰＩシーケンスにより、反転時間及びスライスの異なる４枚の画像データを得る。
【００３１】
上記のように第１及び第２のシーケンスでそれぞれ得られた画像データを、同一スライスのデータ間で差分を取ることにより、スライス毎の画像を得ることができる。
【００３２】
この実施例では、各信号取得工程（撮影工程）においてＲＦ照射により励起される磁化はそれぞれ異なるスライスに含まれるので、slice1のＲＦ照射がslice2の磁化を励起することはない。従って、工程103に続いて工程104を実行しても、slice2の撮影時に縦磁化の飽和が起きず、信号量の低下、すなわち画質の劣化がない。従って各信号取得工程を短い繰り返し時間で連続して実行することが可能で、図では４つのスライス画像を得る場合を示したが、時間間隔Ｔｒの間にさらに多く（例えば８工程）の信号取得工程を実行することも可能である。
【００３３】
以上説明したように、図１の実施例では反転時間の異なる複数のスライス画像を短時間で得ることができる。
【００３４】
次に本発明の図１に示すＭＲＩ方法を応用した実施例として、複数のスライス画像についてそれぞれ反転時間の異なる画像を取得する方法について説明する。この実施例では、図３に示すように図１に示すシーケンスを１組として複数組（図では４組）301〜304のシーケンスを繰り返す。即ち、１組のシーケンス301は、領域を選択した反転縦磁化発生工程101と、それに続く複数（ここでは４）の信号取得工程103〜106と、領域非選択の反転縦磁化発生工程102と、それに続く複数の信号取得工程107〜110とから成っている。これら反転縦磁化発生工程101、102及び信号取得工程103〜110は図１の実施例で説明したのと同様であり、領域を選択した反転縦磁化発生工程101後の撮像工程で得られたデータと、領域非選択の反転縦磁化発生工程102後の撮像工程で得られたデータとの差分をスライス毎に取ることも同じである。
【００３５】
但し、この実施例ではシーケンスの組によって信号取得工程におけるスライス選択の順序が異なり、反転時間と選択スライスとの対応関係が異なるように撮影される。即ち、最初の撮像工程301では、信号取得工程103〜106（107〜110）ではslice1からslice4まで順次選択されるのに対し、第２の撮像工程302では最初の信号取得工程でslice4、次にslice1、その次slice2、最後にslice3が選択される。第３の撮像工程303ではslice3、slice4、slice1、slice2の順で、第４の撮像工程304ではslice2、slice3、slice4、slice1の順で選択される。これにより、第４の撮像工程304終了時点では、４つのスライスについてそれぞれ反転時間の異なる４つの画像が得られることになる。
【００３６】
この実施例では時間間隔Ｔrを2000msとすると８×Ｔr＝16秒で４スライスについて４つの反転時間の画像、計16の画像が得られることになる。このようにきわめて短時間で広い領域にわたって血流の移動状況を反映した画像を得ることができ、しかも信号劣化のない画像を得ることができる。従って脳卒中のように広がりのある領域で血流に変化が生じるような疾病の診断に非常に役立つ画像を提供できる。
【００３７】
以上、反転縦磁化発生工程に続く複数の信号取得工程を、それぞれ選択スライスを異ならせて信号を取得する実施例（第１の態様）について説明したが、本発明のＭＲＩ方法は、複数の信号取得工程を同一のスライスを選択して行ってもよい。次に、同一スライスについて複数の信号取得工程を実行する実施例（第２の態様）を説明する。
【００３８】
図５に示す実施例のＭＲＩ方法は、領域を選択した反転縦磁化発生工程501と、それに続く複数（ここでは４）の信号取得工程503〜506と、領域非選択の反転縦磁化発生工程502と、それに続く複数の信号取得工程507〜510とから成り、反転縦磁化発生工程501、502は図１の反転縦磁化発生工程101、102と同様であり、また個々の信号取得工程は、図１の実施例と同様に図２に示すようなシングルショットのＥＰＩ503〜510を実行する。この実施例が図１の実施例と異なる点は、各信号取得工程が同一スライスを撮影する点である。従って反転縦磁化発生工程501で選択される領域は、続く信号取得工程で選択されるスライスと同じか、それを含む領域とする。
【００３９】
この実施例では、同一スライスを続けて励起するので、各ＥＰＩシーケンスで印加されるＲＦパルスは90度よりも短くすることが好ましい。また、各ＥＰＩシーケンスの最後には、工程内で印加された傾斜磁場パルスの影響を取り除くために、必要に応じてディフェーズパルス212（図２に点線で示す）を印加する。
【００４０】
ＥＰＩシーケンス503〜506で取得されたエコー信号から得られた画像データと、ＥＰＩシーケンス507〜510で取得されたエコー信号から得られた画像データは、それぞれ異なる反転時間ＴＩ毎に差分を取り、これにより同一スライスについて反転時間の異なる複数の画像を連続して得ることができる。既に述べたように反転時間の異なる画像は、血流の移動する領域を反映するものであるので、この実施例では同一スライス内で血流の移動する様子を短時間で画像化することができる。マルチスライスについて画像を得るためには、選択するスライスを変えて図５のシーケンスを繰り返す。
【００４１】
この実施例は、図１に示す実施例に比べ、縦磁化の緩和が完全でないので信号量が低下する場合があるが、同一スライスで異なる反転時間ＴＩの画像を連続して得られ、従来法に比べ、撮像時間の短縮、時間分解能の増加を図ることができる。
【００４２】
この実施例では、個々の信号取得工程ではシングルショットのＥＰＩを実行し、それぞれ異なる反転時間の画像を得ているが、複数の信号取得工程でマルチショットのＥＰＩを実行し、複数の信号取得工程で１枚の画像を得てもよい。このような実施例を図６に示す。この実施例では、反転縦磁化発生工程601、602は図５と同様であるが、個々の信号取得工程603〜610では分割型ＥＰＩを実行する。
【００４３】
分割型ＥＰＩは、図２に示すＥＰＩの動作209で、一部分のみの位相エンコードデータを取得し、次に位相エンコードのオフセットを与えるパルス203を変化させながら（図中点線で示す）動作209を繰り返し、残りのエコー信号207を取得する。即ち、図６において、連続する信号取得工程603、604、605、606において同一スライスを選択し、順次位相エンコードパルス203を変化させて、分割型ＥＰＩを実行し、異なる位相エンコードでエコー信号を取得する。最終的に４つの信号取得工程でsilice1について１枚の画像を再構成するのに必要なエコー信号を取得する。尚、分割型ＥＰＩでも、各ＥＰＩのＲＦパルスのフリップ角は 90度よりも短くし、必要に応じて動作209の後にクラッシャーパルスあるいはディフェイズパルス212を追加する。
【００４４】
後半の信号取得工程607〜610でも同様に分割型ＥＰＩを実行し、これにより得られる画像データと前半の信号取得工程603〜606で得られる画像データとの差分を取る。
【００４５】
分割型ＥＰＩでは、シングルショットＥＰＩに比べ、図２に示すＥＰＩシーケンスの動作209内で取得するエコー207の数が減るので、１つの信号取得工程の動作209自体は短時間になる。この結果、動作209の後半におけるエコーの信号の低化が少なくなり、高画質の画像が取得できる。また図５の実施例に比べ、位相エンコードが多く（倍）なるので高空間分解能の画像が取得できる。但し、図６の実施例（マルチショットＥＰＩ）の場合には、反転時間ＴＩは、各信号取得工程の反転時間TI1〜TI4の平均が実効ＴＩとなる。
【００４６】
次に、本発明の他の実施例（第３の態様）として、３次元撮像シーケンスに本発明を適用した実施例を説明する。この実施例は図７に示すように、図１と同様の領域を選択した反転縦磁化発生工程701及び領域非選択の反転縦磁化発生工程702と、それぞれに続く複数（ここでは４）の信号取得工程703〜706、707〜710とから成り、信号取得工程703〜710は、同一スラブ（厚いスライス）を撮影する３次元ＥＰＩである。３次元ＥＰＩは、図２に示すＥＰＩシーケンスにおいて、ＲＦパルス201と同時に印加されるスライス傾斜磁場202でスラブを選択し、点線で示すスライスエンコードパルス213を追加し、動作209毎にスライスエンコードパルス213を変化させながら、動作209を繰り返す。
【００４７】
図７に示す実施例では、複数の信号取得工程は、それぞれ異なるスライスエンコード傾斜磁場（slice encode 1〜slice encode 4）を印加して信号を取得する。この場合も、各ＥＰＩのＲＦパルスは90度よりも短くし、各ＥＰＩの最後には、必要に応じてディフェーズバルスを印加することが望ましい。前半の信号取得工程703〜706で得た信号から３次元画像データと後半の信号取得工程707〜710で得た信号から３次元画像データとの差分を取ることにより３次元画像を再構成する。この画像の反転時間ＴＩは、各信号取得手段の反転時間TI1〜TI4の平均的な値となる。
【００４８】
この実施例では、図５の実施例（シングルショットＥＰＩの繰り返し）と同様に同一スラブの励起を繰り返すので縦磁化の緩和が完全でないことにより信号量が低下する場合もあるが、図５のシーケンスを選択スライスを変えて繰り返すマルチスライスのシングルショットＥＰＩに比べ、スライス方向の空間分解能が増加するメリットがある。あるいは、画質が向上するメリットがある。
【００４９】
以上、本発明のＭＲＩ方法として、複数の信号取得工程で１）それぞれ異なるスライスを選択する場合（図１、図３）、２）同一スライス或いはスラブを選択する場合（図５〜図７）を説明し、各実施例の各信号取得工程ではシングルショット或いは分割型ＥＰＩを実行する場合を説明したが、信号取得のシーケンスとしてはＥＰＩの他のシーケンスでもよく、例えば、励起パルスとして複数のＲＦパルスを用いるバーストシーケンスと呼ばれるシーケンスや、このバーストシーケンスに傾斜磁場の反転を組合せたハイブリッドバーストシーケンスを採用することができる。
【００５０】
図８はハイブリッドバーストシーケンスの一例を示すもので、このシーケンスは、複数（図では５個）のＲＦパルス1001をリードアウトパルス1002を印加しつつ連続して照射する。その後180゜ＲＦパルス1003をスライス傾斜磁場1004を印加しつつ照射する。リードアウトパルス1002と同一形状のリードアウトパルス1005を印加すると照射ＲＦパルス1001と同数の複数エコー1007が発生する。またエコー収集に同期して位相エンコードパルス1006を印加する。リードアウトパルス1005に続いて反転リードアウトパルス1008を印加するとさらに同数のエコー1009が発生する。データサンプリング1010はエコーに合わせて行う。
【００５１】
バーストシーケンスでは、ＥＰＩと異なり連続ＲＦパルスで複数エコーを発生させるので短時間に信号を収集でき、特に図示するハイブリッドバーストシーケンスでは一部反転傾斜磁場も用いているため、ＥＰＩと比較して撮影時間1011をさらに短縮できる。典型的な撮影時間は、20〜40msである。
【００５２】
図示する例では、反転傾斜磁場は１回であるが位相エンコード数を多くするために反転傾斜磁場を８回程度繰り返してもよく、これによりシングルショットＥＰＩと同様に１回のシーケンスの実行により１枚の画像に必要なエコー信号を取得できる。このようなハイブリッドバーストシーケンスは、図１、図３、図５、図７に示す実施例の信号取得工程のシーケンスとして採用でき、しかも撮影時間が20msと高速なので、より多くのＴＩ画像、より多くのマルチスライス画像が得られる。尚、ハイブリッドバーストシーケンスを図７に示す３次元撮影に適用する場合には、スライス傾斜磁場1004をスラブ選択傾斜磁場とし、その後にスライスエンコードパルスを付加する。そしてスライスエンコードパルスを変化させながら信号取得工程を繰り返す。
【００５３】
また図８に示すハイブリッドバーストシーケンスは、位相エンコードを増やすために、動作1011を複数回組み合わせてマルチショット化してもよい。この場合には、複数の動作1011の繰り返しで１枚の画像再構成に必要なエコー信号を取得する。このようなマルチショット化したハイブリッドバーストシーケンスは、図６に示す実施例の信号取得工程のシーケンスとして採用でき、個々の信号取得工程603〜610は分割されたハイブリッドバーストシーケンスの繰り返し単位が相当する。この場合には、位相エンコードパルス1006の前に図２における位相エンコードパルス203と同様のパルスを付加し、この位相エンコードパルスを変化させながら図８のシーケンスを繰り返し、図６の例で言えば、４回の繰り返しで１枚の画像データを取得する。
【００５４】
このように本発明の信号取得工程のシーケンスとしてバーストシーケンス、特にハイブリッドバーストシーケンスを採用した場合には、撮影時間が20msと高速なので、ＥＰＩシーケンスを採用した場合に比べ、より多くのＴＩ画像、より多くのマルチスライス画像が得られる。
【００５５】
尚、以上の実施例及び図中で挙げた数字は、一例であって本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５６】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように、本発明のＭＲＩ方法によれば、スピンタギングによる灌流イメージングにおいて、反転磁化発生に次いで複数の信号取得工程を連続して実施することにより、短時間で比較的広い領域にわたって灌流の時間変化を反映した診断価値の高い画像を得ることができる。
【００５７】
また本発明のＭＲＩ方法によれば、反転時間の異なる画像を連続して撮影することができるので、灌流の空間的、時間的広がりを画像化することができる。特に反転時間の異なる画像を得る際に、選択するスライスと反転時間との対応関係を順次異ならせることにより、きわめて短い時間で複数スライスについて反転時間の異なる画像を連続して撮影することができる。
【００５８】
さらに信号取得工程として複数のＲＦ励起パルスと反転傾斜磁場とを組合せた超高速バーストシーケンスを用いることにより、同一信号取得時間内でスライス数の増加、反転ＴＩの種類の増加、空間分解能の増加が可能となり、より広い領域における灌流を高い時間、空間分解能で観察することができる。これにより、脳卒中など広い範囲に病巣があるような血管性疾患について診断価値の高い画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図
【図２】本発明のＭＲＩ方法で採用するＥＰＩシーケンスのタイミング図
【図３】本発明の他の一実施例を示す図
【図４】本発明が適用されるＭＲＩ装置のブロック図
【図５】本発明の他の一実施例を示す図
【図６】本発明の他の一実施例を示す図
【図７】本発明の他の一実施例を示す図
【図８】本発明のＭＲＩ方法で採用するハイブリッドバーストシーケンスのタイミング図
【図９】従来の撮影シーケンスの例
【図１０】従来の撮影シーケンスの他の例
【符号の説明】
101、102・・・・・・反転縦磁化発生工程
103〜106、107〜110・・・・・・信号取得工程
401・・・・・・被検体
【発明の属する利用分野】
本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」という）信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する核磁気共鳴撮影（ＭＲＩ）方法に関し、特に末梢血管等の灌流を高分解能で画像化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、脳の局所活性化を時系列のＭＲ画像の局所のわずかな信号変化から抽出するＦＭＲＩ（機能ＭＲＩ）が、実用化されつつある。その一手法として、ＩＲ（Inversion Recovery：反転回復）パルスを印加したあと、ＥＰＩ（Echo Planar Imaging）シーケンスで撮影する方法（スピンタギング法）が検討されており、各種ＩＲパルスの印加方法が検討されている（SG.Kimによる「流れに感受性を持つ反転回復技術（ＦＡＩＲ）を用いた脳血流相対変化の定量−機能マッピングへの適用」“Quantification of relative cerebral blood flow change by flow-sensitive alternating inversion recovery (FAIR) techniue:application to functional mapping”、マグネティックレゾナンスインメディスン、 34, pp.293-301(1995)、SG.Kim他による「ナビゲーターを持つ高速インターリーブエコープレナーイメージング−４テスラにおける高分解能原子及び機能イメージ」“Fast interleaved echo-planar imaging with navigator:high resolution anatomic and functional images at 4 Tesla”、マグネティックレゾナンスインメディスン、 35, pp.895-902(1996)）。
【０００３】
スピンタギング法によるシーケンスは、その一例を図９に示すように、まずスライス選択傾斜磁場902と同時に反転高周波パルス（以下、高周波パルスをＲＦパルスという）901を印加する。反転ＲＦパルス901としては、正確な矩形の励起形状を得られることから、断熱反転ＲＦパルスとして知られる反転ＲＦパルスを用いる。スライス選択傾斜磁場902は、その強度が強いとスライスは薄くなり強度が弱いと厚くなる。強度がゼロ、すなわち傾斜磁場を印加しない場合は、非スライス選択になる。これにより所望の厚さの領域を選択励起（タギング）することができる。
【０００４】
この反転ＲＦパルス印加終了から所定の時間ＴＩ905経過後、図２に示すＥＰＩシーケンス904を実行する。即ち、ＥＰＩシーケンスではスライス選択傾斜磁場202と同時にＲＦパルス201を印加した後、位相エンコード傾斜磁場203をパルス状に、且つ毎回の印加量が異なるように印加するとともに読み出し方向の傾斜磁場205を繰り返し反転させて印加し、エコー信号207を計測する。図９において反転ＲＦパルス901の印加終了から撮像シーケンス904のＲＦパルスの照射タイミングまでの時間ＴＩ905は反転時間と呼ばれる。
【０００５】
このようなスピンタギング法では、反転ＲＦパルスによって選択された領域の磁化が反転した状態（タギングされた状態）で、他の領域から血流等のスピンが移動してくるので、撮像シーケンスではタギングされたスピンとタギングされていないスピンとからの交じった信号が得られることになる。このことを利用して灌流を画像化することができる。
【０００６】
スピンタギング法を灌流イメージングに適用した撮影シーケンスの一例を図１０に示す。この撮像シーケンスでは、図９のシーケンスを所定の繰り返し時間Ｔｒ(906)で連続して繰り返す。その際、１回目の反転ＲＦパルス１はスライス選択で、２回目の反転ＲＦパルス２はスライス非選択であり、これら２回の撮像シーケンスで得られた画像データの差分を行うことにより、スライス選択された領域（slice1）の脳の局所灌流を画像化できる。この場合、繰り返し時間Ｔｒ906は２秒、反転時間ＴＩ905は１秒とすると、通常のシングルショットＥＰＩシーケンスは100ｍ秒程度であるので、一連の撮影に約３秒を要し、１スライスについて所定の反転時間における１つの画像が得られることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述したスピンタギング法で、反転ＲＦパルス印加完了から撮像シーケンスのＲＦパルス印加までの反転時間ＴＩは、その時間に血液が到達する領域を反映するため、反転時間ＴＩの設定を変えると画像が変化することになる。現在のスピンタギング法による灌流イメージングでは、観察しようとする血流の速度に合せて反転時間ＴＩを適当に設定して（例えば、0.75秒）、撮影している。しかし脳卒中のような患部が広がりを持った領域を観察するためには、さまざまなＴＩ時間の設定で画像を取得することが望まれる。
【０００８】
また１スライスのみならずマルチスライス或いは３次元画像を取得することが要求されるが、例えばマルチスライスについてそれぞれ種々のＴＩ時間の画像を得ようとすると、一連の撮影に要する時間として、（Ｔｒ＋ＴＩ＋ＥＰＩ撮像時間）×（設定時間の数）×（スライス数）の撮影時間が必要となり、撮影時間が長くなる。
【０００９】
そこで本発明は、スピンタギング法を適用した灌流イメージングにおいて、末端に行くにつれて血流速の変化する血流の移動の状態を広い範囲で画像化することができ、且つ短い撮影時間でマルチスライス或いは３次元画像を取得することができるＭＲＩ方法を提供することを目的とする。また本発明は、高空間分解能の灌流画像を得ることができるＭＲＩ方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のＭＲＩ方法は、検知する磁化を含む被検体に高周波パルスを照射し反転縦磁化を発生する反転縦磁化発生工程に引き続き複数の信号取得工程を連続して実行する撮影工程から成る。
【００１１】
ここで信号取得工程は、１回の磁化の励起によって１以上の信号を取得できるシーケンスであればよく、例えば、検知する磁化を含む被検体に少なくとも１のＲＦパルスを照射し選択されたスライスに横磁化を発生する工程と、横磁化が付与された被検体に傾斜磁場を印加しつつ複数のエコー信号を発生させる工程と、前記エコー信号を時系列的に複数個検出する工程とを含む。
さらに本発明では、１以上のスライスを選択して反転縦磁化を発生させる第１の反転縦磁化発生工程及び第１の撮影工程と、スライスを選択せずに反転縦磁化を発生させる第２の反転縦磁化発生工程及び第２の撮影工程と実行し、第１及び第２の撮影工程でそれぞれ得られた画像の差分を取り、複数の差分画像を得る。
【００１２】
信号取得工程は、複数のエコー信号を発生させる工程とこれらエコー信号を時系列的に複数個検出する工程が、例えば横磁化が付与された被検体に連続して反転する読み出し傾斜磁場パルスを印加する工程と、これに同期して位相エンコード傾斜磁場を印加する工程と、反転する読み出し傾斜磁場の各周期内で発生するエコー信号を時系列的に複数個検出する工程とを含むものであってもよい（ＥＰＩ：エコープレナーイメージング）。また信号取得工程は、横磁化を発生する工程が、複数のＲＦパルスを照射し、更に横磁化の位相を反転させる第２のＲＦパルスを照射する工程であって、複数のＲＦパルスに対応する数のエコー信号を取得する工程としてもよく（バーストシーケンス）、特に信号取得工程は、リードアウト方向の傾斜磁場を印加しつつ複数のＲＦパルスを照射し、次いでスライス選択傾斜磁場を印加しつつ180度（横磁化の位相を反転させる）ＲＦパルスを照射し、複数のＲＦパルスに対応する数のエコー信号の組をリードアウト方向の傾斜磁場を反転させながら順次発生させ、その際、リードアウト方向の傾斜磁場の反転毎に異なる位相エンコード傾斜磁場パルスを印加し、複数のエコー信号の組を時系列的に検出する工程（ハイブリッドバーストシーケンス）が好適である。
【００１３】
本発明の第１の態様では、反転縦磁化発生工程に続いて実行される複数の信号取得工程において、それぞれ異なるスライス位置を選択して信号を取得する。特に好適な態様では、反転縦磁化発生工程と複数の信号取得工程をふくむ撮影工程とを１組として複数組繰り返し、複数組の繰り返しにおいて、複数の信号取得工程で選択するスライス位置を順次変更する。
【００１４】
これにより複数のスライスについて、反転縦磁化発生工程の終了から各信号取得工程におけるＲＦパルス照射までの時間（以下、反転時間という）ＴＩの異なる複数の画像をきわめて短時間に取得することができ、これにより広い領域にわたって血流の変化の様子を観察することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様では、複数の信号取得工程では、同一のスライス位置を選択し、反転縦磁化発生工程の終了から各信号取得工程における高周波パルス照射までの時間ＴＩの異なる複数の画像を取得する。この場合には、血流の変化の様子を高い時間分解能で観察することができる。
【００１６】
この第２の態様においても信号取得工程は、１回の磁化の励起によって複数の信号を取得できる方法であればよく、例えばＥＰＩ、バーストシーケンス、ハイブリッドシーケンスが採用できるが、更に各信号取得工程において異なる位相エンコード傾斜磁場を印加した信号を取得するものであってもよい（分割ＥＰＩ或いはマルチショットＥＰＩ、バースト等）。この場合には、複数の信号取得工程で１枚の画像を再構成できる信号を取得するので、高い空間分解能の画像が得られる。
【００１７】
更に本発明の第３の態様では、複数の信号取得工程としては、３次元イメージングを採用する。即ち、この場合の信号取得工程は、検知する磁化を含む被検体に少なくとも１のＲＦパルスを照射し横磁化を発生する工程と、横磁化が付与された被検体にスライスエンコード傾斜磁場を印加する工程と、横磁化が付与された被検体に異なる位相エンコード傾斜磁場を印加して複数のエコー信号を発生させる工程と、エコー信号を時系列的に複数個検出する工程とを含み、複数の信号取得手段では、それぞれ異なるスライスエンコード傾斜磁場を印加して信号を取得する。
【００１８】
この態様では、上述した第１及び第２の態様のＭＲＩ方法を複数のスライスについて実行するマルチスライスイメージングに比べ、高い空間分解能の画像が得られる。但しここで得られる画像の反転時間ＴＩは、複数の信号取得工程の反転時間ＴＩの平均値となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図４は本発明のＭＲＩ方法が適用される典型的なＭＲＩ装置の構成を示す図で、このＭＲＩ装置は、被検体401の置かれる測定空間に高度に均一な静磁場を発生する磁石402と、この空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル403と、この空間に高周波磁場を発生するＲＦコイル404と、被検体401が発生するＭＲ信号を検出するＲＦプローブ405を備えている。ベッド412は被検体が横たわるためのものである。
【００２１】
傾斜磁場コイル403は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源409からの信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。静磁場に所定の方向の傾斜磁場を重ねて印加することにより、被検体401の所望の領域（スライス或いはスライスより厚い領域であるスラブ）のスピンを選択的に励起することができる。
【００２２】
ＲＦコイル404は、ＲＦ送信部410の信号に応じて高周波磁場を発生する。このＲＦ送信部410において、所定周波数の搬送波に所定のエンベロープの信号を重畳することにより、本発明において用いられる反転縦磁化発生のための断熱反転ＲＦパルスや撮像工程における横磁化発生のためのＲＦパルス（励起パルス）等を発生することができる。
【００２３】
ＲＦプローブ405に誘導されたＭＲ信号は、信号検出部406で検出され、信号処理部407で信号処理され、また計算により画像信号に変換される。画像は表示部408で表示される。傾斜磁場電源409、ＲＦ送信部410及び信号検出部406は、それぞれ制御部411で制御される。この制御部411によって制御される傾斜磁場、高周波磁場、信号検出のタイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれ、本発明では次に述べるように反転縦磁化発生工程と複数の信号取得工程からなる撮像工程とを組合せたパルスシーケンスが実行される。
【００２４】
図１は本発明によるＭＲＩ方法の１実施例を示す図で、このＭＲＩ方法において実行される各工程を時間軸（横軸）に沿って配置したもので、縦軸は各工程において励起される被検体の領域を示している。このＭＲＩ方法は、被検体の所定の領域の縦磁化を選択的に反転させる反転縦磁化発生工程101と、この反転縦磁化発生工程101に続いて連続して実行される４つの信号取得工程103〜106とからなる第１のシーケンスと、被検体の全領域の縦磁化を非選択的に反転させる反転縦磁化発生工程102と、この反転縦磁化発生工程102に続いて連続して実行される４つの信号取得工程107〜110とからなる第２のシーケンスとを時間間隔Ｔｒで繰り返す。
【００２５】
最初の反転縦磁化発生工程101は、図９に示すような反転ＲＦパルスおよび、それと同時に印加される領域選択傾斜磁場パルスからなる。この反転ＲＦパルス101としては、正確な矩形の励起形状を得られる断熱反転ＲＦパルスが用いられる。また断熱反転ＲＦパルスと同時に印加される傾斜磁場パルスは、続いて実行される各信号取得工程で選択される領域（スライス）を全て含む領域を選択するような強度とする。例えばスライス方向はトランス方向とし、スライス厚さ10mmとする。
【００２６】
この反転ＲＦパルス印加終了から所定の時間ＴＩ1経過後、最初の信号取得工程103を実行する。続いて第２、第３及び第４の信号取得工程104〜106を実行する。本実施例において、信号取得工程103〜110は、１回の励起で１枚の画像再構成に必要な複数の信号を取得するシーケンスからなり、例えば図２に示すようなシングルショットＥＰＩシーケンスを実行する。
【００２７】
即ち、検知する磁化を含む被検体に高周波パルス201を照射すると同時に、スライスを選択する傾斜磁場パルス202を印加する。これにより画像化するスライスが選択される。次に位相エンコードのオフセットを与えるパルス203と読み出し傾斜磁場のオフセットを与えるパルス205を印加する。そのあとに、連続して反転する読み出し傾斜磁場パルス206を印加する。傾斜磁場パルス206は例えば台形のパルスである。傾斜磁場パルス206に同期して、位相エンコード傾斜磁場パルス204を離散的に印加する。反転する読み出し傾斜磁場206の各周期内で各位相エンコードのエコー信号207が時系列的に発生するので、これを時間範囲208の間でそれぞれサンプリングし時系列データを得る。こうして得られた各エコー信号から画像を再構成し、例えば64×64絵素の画像データを得る。サンプリングの個々の時間範囲208は典型的には1ms程度で、時間範囲208の隣接する間隔は0.5msから1ms程度である。一連の動作209により画像再構成に必要な全エコーを収集する。
【００２８】
撮影する断面は、スライス方向の傾斜磁場202で決定される。この場合、各信号取得工程で選択されるスライスは反転縦磁化発生工程101で選択された領域の一部で、信号取得工程103から106の順に異なるスライス（slice1〜slice4）が選択される。反転縦磁化発生工程101における選択スライス厚さ10mmの場合、例えば各信号取得工程におけるスライス厚さを2.5mm、スライスギャップ０mmとすると４枚の異なるスライスの画像を得ることができる。
【００２９】
また前掲のＥＰＩシーケンスの場合、各信号取得工程のエコー時間TE211を例えば10ms、エコートレイン（複数のエコー信号を取得する間）207の長さは100msとする。10ms＋100msに待ち時間を加えた時間毎に信号取得工程を繰り返すことができ、異なる反転時間ＴＩの画像を得ることができる。図示する例では第１のスライスの反転時間TI1は600ms、第２のスライスではTI2＝800ms、第３のスライスではTI3＝1000ms、第４のスライスではTI4＝1200msとし、繰り返し時間Trは2000msとしている。本実施例によれば、1200msで４スライス、４種類のTIの画像データが得られる。
【００３０】
第２の反転縦磁化発生工程102は、領域選択傾斜磁場パルス（図９の902）を用いない以外は最初の反転縦磁化発生工程101と同じで、領域非選択の状態で断熱反転ＲＦパルスを印加する。また続く信号取得工程107〜110は上述の信号取得工程103〜106と全く同様に最初の反転縦磁化発生工程101で選択された領域の一部のスライス（slice1〜slice4）を順次選択して、ＥＰＩシーケンスにより、反転時間及びスライスの異なる４枚の画像データを得る。
【００３１】
上記のように第１及び第２のシーケンスでそれぞれ得られた画像データを、同一スライスのデータ間で差分を取ることにより、スライス毎の画像を得ることができる。
【００３２】
この実施例では、各信号取得工程（撮影工程）においてＲＦ照射により励起される磁化はそれぞれ異なるスライスに含まれるので、slice1のＲＦ照射がslice2の磁化を励起することはない。従って、工程103に続いて工程104を実行しても、slice2の撮影時に縦磁化の飽和が起きず、信号量の低下、すなわち画質の劣化がない。従って各信号取得工程を短い繰り返し時間で連続して実行することが可能で、図では４つのスライス画像を得る場合を示したが、時間間隔Ｔｒの間にさらに多く（例えば８工程）の信号取得工程を実行することも可能である。
【００３３】
以上説明したように、図１の実施例では反転時間の異なる複数のスライス画像を短時間で得ることができる。
【００３４】
次に本発明の図１に示すＭＲＩ方法を応用した実施例として、複数のスライス画像についてそれぞれ反転時間の異なる画像を取得する方法について説明する。この実施例では、図３に示すように図１に示すシーケンスを１組として複数組（図では４組）301〜304のシーケンスを繰り返す。即ち、１組のシーケンス301は、領域を選択した反転縦磁化発生工程101と、それに続く複数（ここでは４）の信号取得工程103〜106と、領域非選択の反転縦磁化発生工程102と、それに続く複数の信号取得工程107〜110とから成っている。これら反転縦磁化発生工程101、102及び信号取得工程103〜110は図１の実施例で説明したのと同様であり、領域を選択した反転縦磁化発生工程101後の撮像工程で得られたデータと、領域非選択の反転縦磁化発生工程102後の撮像工程で得られたデータとの差分をスライス毎に取ることも同じである。
【００３５】
但し、この実施例ではシーケンスの組によって信号取得工程におけるスライス選択の順序が異なり、反転時間と選択スライスとの対応関係が異なるように撮影される。即ち、最初の撮像工程301では、信号取得工程103〜106（107〜110）ではslice1からslice4まで順次選択されるのに対し、第２の撮像工程302では最初の信号取得工程でslice4、次にslice1、その次slice2、最後にslice3が選択される。第３の撮像工程303ではslice3、slice4、slice1、slice2の順で、第４の撮像工程304ではslice2、slice3、slice4、slice1の順で選択される。これにより、第４の撮像工程304終了時点では、４つのスライスについてそれぞれ反転時間の異なる４つの画像が得られることになる。
【００３６】
この実施例では時間間隔Ｔrを2000msとすると８×Ｔr＝16秒で４スライスについて４つの反転時間の画像、計16の画像が得られることになる。このようにきわめて短時間で広い領域にわたって血流の移動状況を反映した画像を得ることができ、しかも信号劣化のない画像を得ることができる。従って脳卒中のように広がりのある領域で血流に変化が生じるような疾病の診断に非常に役立つ画像を提供できる。
【００３７】
以上、反転縦磁化発生工程に続く複数の信号取得工程を、それぞれ選択スライスを異ならせて信号を取得する実施例（第１の態様）について説明したが、本発明のＭＲＩ方法は、複数の信号取得工程を同一のスライスを選択して行ってもよい。次に、同一スライスについて複数の信号取得工程を実行する実施例（第２の態様）を説明する。
【００３８】
図５に示す実施例のＭＲＩ方法は、領域を選択した反転縦磁化発生工程501と、それに続く複数（ここでは４）の信号取得工程503〜506と、領域非選択の反転縦磁化発生工程502と、それに続く複数の信号取得工程507〜510とから成り、反転縦磁化発生工程501、502は図１の反転縦磁化発生工程101、102と同様であり、また個々の信号取得工程は、図１の実施例と同様に図２に示すようなシングルショットのＥＰＩ503〜510を実行する。この実施例が図１の実施例と異なる点は、各信号取得工程が同一スライスを撮影する点である。従って反転縦磁化発生工程501で選択される領域は、続く信号取得工程で選択されるスライスと同じか、それを含む領域とする。
【００３９】
この実施例では、同一スライスを続けて励起するので、各ＥＰＩシーケンスで印加されるＲＦパルスは90度よりも短くすることが好ましい。また、各ＥＰＩシーケンスの最後には、工程内で印加された傾斜磁場パルスの影響を取り除くために、必要に応じてディフェーズパルス212（図２に点線で示す）を印加する。
【００４０】
ＥＰＩシーケンス503〜506で取得されたエコー信号から得られた画像データと、ＥＰＩシーケンス507〜510で取得されたエコー信号から得られた画像データは、それぞれ異なる反転時間ＴＩ毎に差分を取り、これにより同一スライスについて反転時間の異なる複数の画像を連続して得ることができる。既に述べたように反転時間の異なる画像は、血流の移動する領域を反映するものであるので、この実施例では同一スライス内で血流の移動する様子を短時間で画像化することができる。マルチスライスについて画像を得るためには、選択するスライスを変えて図５のシーケンスを繰り返す。
【００４１】
この実施例は、図１に示す実施例に比べ、縦磁化の緩和が完全でないので信号量が低下する場合があるが、同一スライスで異なる反転時間ＴＩの画像を連続して得られ、従来法に比べ、撮像時間の短縮、時間分解能の増加を図ることができる。
【００４２】
この実施例では、個々の信号取得工程ではシングルショットのＥＰＩを実行し、それぞれ異なる反転時間の画像を得ているが、複数の信号取得工程でマルチショットのＥＰＩを実行し、複数の信号取得工程で１枚の画像を得てもよい。このような実施例を図６に示す。この実施例では、反転縦磁化発生工程601、602は図５と同様であるが、個々の信号取得工程603〜610では分割型ＥＰＩを実行する。
【００４３】
分割型ＥＰＩは、図２に示すＥＰＩの動作209で、一部分のみの位相エンコードデータを取得し、次に位相エンコードのオフセットを与えるパルス203を変化させながら（図中点線で示す）動作209を繰り返し、残りのエコー信号207を取得する。即ち、図６において、連続する信号取得工程603、604、605、606において同一スライスを選択し、順次位相エンコードパルス203を変化させて、分割型ＥＰＩを実行し、異なる位相エンコードでエコー信号を取得する。最終的に４つの信号取得工程でsilice1について１枚の画像を再構成するのに必要なエコー信号を取得する。尚、分割型ＥＰＩでも、各ＥＰＩのＲＦパルスのフリップ角は 90度よりも短くし、必要に応じて動作209の後にクラッシャーパルスあるいはディフェイズパルス212を追加する。
【００４４】
後半の信号取得工程607〜610でも同様に分割型ＥＰＩを実行し、これにより得られる画像データと前半の信号取得工程603〜606で得られる画像データとの差分を取る。
【００４５】
分割型ＥＰＩでは、シングルショットＥＰＩに比べ、図２に示すＥＰＩシーケンスの動作209内で取得するエコー207の数が減るので、１つの信号取得工程の動作209自体は短時間になる。この結果、動作209の後半におけるエコーの信号の低化が少なくなり、高画質の画像が取得できる。また図５の実施例に比べ、位相エンコードが多く（倍）なるので高空間分解能の画像が取得できる。但し、図６の実施例（マルチショットＥＰＩ）の場合には、反転時間ＴＩは、各信号取得工程の反転時間TI1〜TI4の平均が実効ＴＩとなる。
【００４６】
次に、本発明の他の実施例（第３の態様）として、３次元撮像シーケンスに本発明を適用した実施例を説明する。この実施例は図７に示すように、図１と同様の領域を選択した反転縦磁化発生工程701及び領域非選択の反転縦磁化発生工程702と、それぞれに続く複数（ここでは４）の信号取得工程703〜706、707〜710とから成り、信号取得工程703〜710は、同一スラブ（厚いスライス）を撮影する３次元ＥＰＩである。３次元ＥＰＩは、図２に示すＥＰＩシーケンスにおいて、ＲＦパルス201と同時に印加されるスライス傾斜磁場202でスラブを選択し、点線で示すスライスエンコードパルス213を追加し、動作209毎にスライスエンコードパルス213を変化させながら、動作209を繰り返す。
【００４７】
図７に示す実施例では、複数の信号取得工程は、それぞれ異なるスライスエンコード傾斜磁場（slice encode 1〜slice encode 4）を印加して信号を取得する。この場合も、各ＥＰＩのＲＦパルスは90度よりも短くし、各ＥＰＩの最後には、必要に応じてディフェーズバルスを印加することが望ましい。前半の信号取得工程703〜706で得た信号から３次元画像データと後半の信号取得工程707〜710で得た信号から３次元画像データとの差分を取ることにより３次元画像を再構成する。この画像の反転時間ＴＩは、各信号取得手段の反転時間TI1〜TI4の平均的な値となる。
【００４８】
この実施例では、図５の実施例（シングルショットＥＰＩの繰り返し）と同様に同一スラブの励起を繰り返すので縦磁化の緩和が完全でないことにより信号量が低下する場合もあるが、図５のシーケンスを選択スライスを変えて繰り返すマルチスライスのシングルショットＥＰＩに比べ、スライス方向の空間分解能が増加するメリットがある。あるいは、画質が向上するメリットがある。
【００４９】
以上、本発明のＭＲＩ方法として、複数の信号取得工程で１）それぞれ異なるスライスを選択する場合（図１、図３）、２）同一スライス或いはスラブを選択する場合（図５〜図７）を説明し、各実施例の各信号取得工程ではシングルショット或いは分割型ＥＰＩを実行する場合を説明したが、信号取得のシーケンスとしてはＥＰＩの他のシーケンスでもよく、例えば、励起パルスとして複数のＲＦパルスを用いるバーストシーケンスと呼ばれるシーケンスや、このバーストシーケンスに傾斜磁場の反転を組合せたハイブリッドバーストシーケンスを採用することができる。
【００５０】
図８はハイブリッドバーストシーケンスの一例を示すもので、このシーケンスは、複数（図では５個）のＲＦパルス1001をリードアウトパルス1002を印加しつつ連続して照射する。その後180゜ＲＦパルス1003をスライス傾斜磁場1004を印加しつつ照射する。リードアウトパルス1002と同一形状のリードアウトパルス1005を印加すると照射ＲＦパルス1001と同数の複数エコー1007が発生する。またエコー収集に同期して位相エンコードパルス1006を印加する。リードアウトパルス1005に続いて反転リードアウトパルス1008を印加するとさらに同数のエコー1009が発生する。データサンプリング1010はエコーに合わせて行う。
【００５１】
バーストシーケンスでは、ＥＰＩと異なり連続ＲＦパルスで複数エコーを発生させるので短時間に信号を収集でき、特に図示するハイブリッドバーストシーケンスでは一部反転傾斜磁場も用いているため、ＥＰＩと比較して撮影時間1011をさらに短縮できる。典型的な撮影時間は、20〜40msである。
【００５２】
図示する例では、反転傾斜磁場は１回であるが位相エンコード数を多くするために反転傾斜磁場を８回程度繰り返してもよく、これによりシングルショットＥＰＩと同様に１回のシーケンスの実行により１枚の画像に必要なエコー信号を取得できる。このようなハイブリッドバーストシーケンスは、図１、図３、図５、図７に示す実施例の信号取得工程のシーケンスとして採用でき、しかも撮影時間が20msと高速なので、より多くのＴＩ画像、より多くのマルチスライス画像が得られる。尚、ハイブリッドバーストシーケンスを図７に示す３次元撮影に適用する場合には、スライス傾斜磁場1004をスラブ選択傾斜磁場とし、その後にスライスエンコードパルスを付加する。そしてスライスエンコードパルスを変化させながら信号取得工程を繰り返す。
【００５３】
また図８に示すハイブリッドバーストシーケンスは、位相エンコードを増やすために、動作1011を複数回組み合わせてマルチショット化してもよい。この場合には、複数の動作1011の繰り返しで１枚の画像再構成に必要なエコー信号を取得する。このようなマルチショット化したハイブリッドバーストシーケンスは、図６に示す実施例の信号取得工程のシーケンスとして採用でき、個々の信号取得工程603〜610は分割されたハイブリッドバーストシーケンスの繰り返し単位が相当する。この場合には、位相エンコードパルス1006の前に図２における位相エンコードパルス203と同様のパルスを付加し、この位相エンコードパルスを変化させながら図８のシーケンスを繰り返し、図６の例で言えば、４回の繰り返しで１枚の画像データを取得する。
【００５４】
このように本発明の信号取得工程のシーケンスとしてバーストシーケンス、特にハイブリッドバーストシーケンスを採用した場合には、撮影時間が20msと高速なので、ＥＰＩシーケンスを採用した場合に比べ、より多くのＴＩ画像、より多くのマルチスライス画像が得られる。
【００５５】
尚、以上の実施例及び図中で挙げた数字は、一例であって本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５６】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように、本発明のＭＲＩ方法によれば、スピンタギングによる灌流イメージングにおいて、反転磁化発生に次いで複数の信号取得工程を連続して実施することにより、短時間で比較的広い領域にわたって灌流の時間変化を反映した診断価値の高い画像を得ることができる。
【００５７】
また本発明のＭＲＩ方法によれば、反転時間の異なる画像を連続して撮影することができるので、灌流の空間的、時間的広がりを画像化することができる。特に反転時間の異なる画像を得る際に、選択するスライスと反転時間との対応関係を順次異ならせることにより、きわめて短い時間で複数スライスについて反転時間の異なる画像を連続して撮影することができる。
【００５８】
さらに信号取得工程として複数のＲＦ励起パルスと反転傾斜磁場とを組合せた超高速バーストシーケンスを用いることにより、同一信号取得時間内でスライス数の増加、反転ＴＩの種類の増加、空間分解能の増加が可能となり、より広い領域における灌流を高い時間、空間分解能で観察することができる。これにより、脳卒中など広い範囲に病巣があるような血管性疾患について診断価値の高い画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図
【図２】本発明のＭＲＩ方法で採用するＥＰＩシーケンスのタイミング図
【図３】本発明の他の一実施例を示す図
【図４】本発明が適用されるＭＲＩ装置のブロック図
【図５】本発明の他の一実施例を示す図
【図６】本発明の他の一実施例を示す図
【図７】本発明の他の一実施例を示す図
【図８】本発明のＭＲＩ方法で採用するハイブリッドバーストシーケンスのタイミング図
【図９】従来の撮影シーケンスの例
【図１０】従来の撮影シーケンスの他の例
【符号の説明】
101、102・・・・・・反転縦磁化発生工程
103〜106、107〜110・・・・・・信号取得工程
401・・・・・・被検体
Claims (5)
- 検知する磁化を含む被検体に高周波パルスを照射する手段、傾斜磁場を印加する手段、前記被検体から発生するエコー信号を検出する手段、前記エコー信号を用いて画像再構成する手段、並びに前記高周波パルス照射手段、傾斜磁場印加手段及び画像再構成手段を制御する制御手段を備えた核磁気共鳴撮影装置において、
前記制御手段は、前記被検体に高周波パルスを照射し１以上のスライスを選択して反転縦磁化を発生する第１の反転縦磁化発生工程及びそれに続いて高周波パルスの印加と１以上の信号取得を含む信号取得工程を複数回連続して実行する第１の撮影工程と、前記被検体に高周波パルスを照射しスライスを選択することなく反転縦磁化を発生する第２の反転縦磁化発生工程とそれに続いて高周波パルスの印加と１以上の信号取得を含む信号取得工程を複数回連続して実行する第２の撮影工程とを実行し、前記第１及び第２の撮影工程における複数回の信号取得工程をそれぞれ複数の異なるスライスについて実行するとともに、信号取得工程を実行するスライスの順序を同一にし、
前記第１の撮影工程で得られた第１の画像と、第２の撮影工程で得られた第２の画像とを差分し、スライスごとに反転縦磁化発生工程の終了から各信号取得工程における高周波パルス照射までの時間（反転時間） TI を異ならせた画像を求め表示させることを特徴とする核磁気共鳴撮影装置。 - 検知する磁化を含む被検体に高周波パルスを照射する手段、傾斜磁場を印加する手段、前記被検体から発生するエコー信号を検出する手段、前記エコー信号を用いて画像再構成する手段、並びに前記高周波パルス照射手段、傾斜磁場印加手段及び画像再構成手段を制御する制御手段を備えた核磁気共鳴撮影装置において、
前記制御手段は、前記被検体に高周波パルスを照射し１以上のスライスを選択して反転縦磁化を発生する第１の反転縦磁化発生工程及びそれに続いて高周波パルスの印加と１以上の信号取得を含む信号取得工程を複数回連続して実行する第１の撮影工程と、前記被検体に高周波パルスを照射しスライスを選択することなく反転縦磁化を発生する第２の反転縦磁化発生工程とそれに続いて高周波パルスの印加と１以上の信号取得を含む信号取得工程を複数回連続して実行する第２の撮影工程とを実行し、前記第１及び第２の撮影工程における複数回の信号取得工程をそれぞれ複数の異なるスライスについて実行するとともに、第１の撮影工程と第２の撮影工程とを一組として繰り返し、その繰り返し毎に、信号取得工程を実行するスライスの順序を変え、
前記第１の撮影工程で得られた第１の画像と、第２の撮影工程で得られた第２の画像との差分画像を求め表示させることを特徴とする核磁気共鳴撮影装置。 - 検知する磁化を含む被検体に高周波パルスを照射する手段、傾斜磁場を印加する手段、前記被検体から発生するエコー信号を検出する手段、前記エコー信号を用いて画像再構成する手段、並びに前記高周波パルス照射手段、傾斜磁場印加手段及び画像再構成手段を制御する制御手段を備えた核磁気共鳴撮影装置において、
前記制御手段は、前記被検体に高周波パルスを照射し１以上のスライスを選択して反転縦磁化を発生する第１の反転縦磁化発生工程及びそれに続いて高周波パルスの印加と１以上の信号取得を含む信号取得工程を複数回連続して実行する第１の撮影工程と、前記被検体に高周波パルスを照射しスライスを選択することなく反転縦磁化を発生する第２の反転縦磁化発生工程とそれに続いて高周波パルスの印加と１以上の信号取得を含む信号取得工程を複数回連続して実行する第２の撮影工程とを実行し、前記第１及び第２の撮影工程における複数回の信号取得工程をそれぞれ同一のスライスについて実行し、第１の画像と第２の画像の、ＴＩが同一である画像同士を差分し、前記複数の反転時間ＴＩの異なる差分画像を得ることを特徴とする核磁気共鳴撮影装置。 - 検知する磁化を含む被検体に高周波パルスを照射する手段、傾斜磁場を印加する手段、前記被検体から発生するエコー信号を検出する手段、前記エコー信号を用いて画像再構成する手段、並びに前記高周波パルス照射手段、傾斜磁場印加手段及び画像再構成手段を制御する制御手段を備えた核磁気共鳴撮影装置において、
前記制御手段は、前記被検体に高周波パルスを照射し１以上のスライスを選択して反転縦磁化を発生する第１の反転縦磁化発生工程及びそれに続いて高周波パルスの印加と１以上の信号取得を含む信号取得工程を複数回連続して実行する第１の撮影工程と、前記被検体に高周波パルスを照射しスライスを選択することなく反転縦磁化を発生する第２の反転縦磁化発生工程とそれに続いて高周波パルスの印加と１以上の信号取得を含む信号取得工程を複数回連続して実行する第２の撮影工程とを実行し、前記第１及び第２の撮影工程における信号取得工程を、スライスエンコード傾斜磁場の印加と位相エンコード傾斜磁場の印加を含む三次元撮影で実行し、第１及び第２の画像を三次元画像データとして取得し、これら三次元画像データ間の差分画像を得ることを特徴とする核磁気共鳴撮影装置。 - 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の核磁気共鳴撮影装置であって、前記制御手段は、前記信号取得工程を、エコープレナーイメージング、分割型エコープレナーイメージング及びバーストシーケンスのいずれかのシーケンスに従って実行することを特徴とする核磁気共鳴撮影装置。
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