JP4597857B2 - Ｒｆパルス印加方法およびｍｒｉ装置 - Google Patents

Ｒｆパルス印加方法およびｍｒｉ装置 Download PDF

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Description

本発明は、ＲＦ（Radio Frequency）パルス印加方法およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に関し、更に詳しくは、Ｔ２の長い組織の信号を比較的高いレベルで受信でき且つアーチファクトを抑制できるＲＦパルス印加方法およびＭＲＩ装置に関する。
従来、イメージング用パルスを印加する前にフリップ角を増加させるパルス列を挿入するBalanced ＳＳＦＰ（Steady-State Free Precession）のパルスシーケンスが知られている（例えば特許文献１参照。）。
さらに、Balanced ＳＳＦＰにおけるアーチファクトを抑制するためのパルスシーケンスが提案されている（例えば非特許文献１参照。）。
特開２００４−３２９２６８号公報（請求項１，図３） D.L.Foxall "Starter Sequence for Steady-State Free Precession Imaging" Magnetic Resonance in Medicine 53:919-929 (2005)
一般にBalanced ＳＳＦＰでは、Ｔ２の長い組織の信号は、定常状態（Steady-State）への移行状態（Transient State）では比較的高く、定常状態では低くなる。
上記特許文献１に記載の従来技術では、移行状態が長いため、移行状態でデータ収集を行うことにより、Ｔ２の長い組織の信号を比較的高いレベルで受信でき、コントラストを高く保つことが出来る。
しかし、移行状態における信号のばらつきのため、「Banding Artifact」などのアーチファクトが生じる問題点がある。
他方、上記非特許文献１に記載の従来技術では、移行状態における信号のばらつきが抑えられ、アーチファクトが抑制される。
しかし、すぐに定常状態が形成され、移行状態が短いため、Ｔ２の長い組織の信号を比較的高いレベルで受信しにくく、コントラストを高くできない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、Ｔ２の長い組織の信号を比較的高いレベルで受信でき且つアーチファクトを抑制できるＲＦパルス印加方法およびＭＲＩ装置を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、計測対象成分の磁気共鳴周波数をΩとするとき、繰り返し時間ＴＲに応じた周波数ωｏだけ離れた周波数Ω＋ωｏおよびΩ−ωｏの成分の信号を減少させる先行パルスを印加した後、Balanced ＳＳＦＰのパルスシーケンスを印加することを特徴とするＲＦパルス印加方法を提供する。
本発明の発明者が鋭意研究したところ、Balanced ＳＳＦＰにおいてアーチファクトが生じる原因は、計測対象成分の周波数をΩとするとき、繰り返し時間ＴＲに応じた周波数ωｏだけ離れた周波数Ω＋ωｏおよびΩ−ωｏの成分の信号がばらつくためであることを見い出した。
そこで、上記第１の観点によるＲＦパルス印加方法では、Balanced ＳＳＦＰのパルスシーケンスの前に、周波数Ω＋ωｏおよびΩ−ωｏの成分の信号を減少させる先行パルスを印加することとした。これにより、アーチファクトが生じる原因となる信号が小さくなるため、アーチファクトを抑制できる。また、従来と同様、移行状態が長いため、移行状態でデータ収集を行うことにより、Ｔ２の長い組織の信号を比較的高いレベルで受信でき、コントラストを高く保つことが出来る。
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点によるＲＦパルス印加方法において、前記先行パルスが、周波数Ωの信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルス（Chemical Shift Saturation Pulse）をcos（ωｏ・ｔ）で変調したＲＦパルスであることを特徴とするＲＦパルス印加方法を提供する。
上記第２の観点によるＲＦパルス印加方法では、周波数Ωの信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスをcos（ωｏ・ｔ）で変調したＲＦパルスを先行パルスとするので、先行パルスを印加する時間が短くて済む。
なお、化学シフトＳＡＴパルスを印加する技術は、例えば特開平５−６４６３５号公報に記載されている。
第３の観点では、本発明は、前記第１の観点によるＲＦパルス印加方法において、前記先行パルスが、周波数Ω＋ωｏの成分の信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスおよび周波数Ω−ωｏの成分の信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスの２つのＲＦパルスからなるパルス列であることを特徴とするＲＦパルス印加方法を提供する。
上記第３の観点によるＲＦパルス印加方法では、周波数Ω＋ωｏの成分の信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスおよび周波数Ω−ωｏの成分の信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスを先行パルスとするので、従来の化学シフトＳＡＴパルスを印加するアルゴリズムを流用することが出来る。
第４の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点によるＲＦパルス印加方法において、前記ＴＲ＝５ｍｓの場合に、前記ωｏ＝１００Ｈｚであることを特徴とするＲＦパルス印加方法を提供する。
本発明の発明者が鋭意研究したところ、ＴＲ＝５ｍｓの場合に、ωｏ＝１００Ｈｚとすれば、アーチファクトを抑制できることが判った。
第５の観点では、本発明は、前記第１から前記第４のいずれかの観点によるＲＦパルス印加方法において、前記計測対象成分が水であることを特徴とするＲＦパルス印加方法を提供する。
上記第５の観点によるＲＦパルス印加方法では、水からの信号を比較的高いレベルで受信でき且つアーチファクトを抑制できる。
第６の観点では、本発明は、先行パルスを印加する先行パルス印加手段と、Balanced ＳＳＦＰのパルスシーケンスを印加するイメージング用パルス印加手段とを具備し、前記先行パルス印加手段は、計測対象成分の磁気共鳴周波数をΩとするとき、繰り返し時間ＴＲに応じた周波数ωｏだけ離れた周波数Ω＋ωｏおよびΩ−ωｏの成分の信号を減少させる先行パルスを印加することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第６の観点によるＭＲＩ装置では、前記第１の観点によるＲＦパルス印加方法を好適に実施できる。
第７の観点では、本発明は、前記第６の観点によるＭＲＩ装置において、前記先行パルスが、周波数Ωの信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスをcos（ωｏ・ｔ）で変調したＲＦパルスであることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第７の観点によるＭＲＩ装置では、前記第２の観点によるＲＦパルス印加方法を好適に実施できる。
第８の観点では、本発明は、前記第６の観点によるＭＲＩ装置において、前記先行パルスが、周波数Ω＋ωｏの成分の信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスおよび周波数Ω−ωｏの成分の信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスの２つのＲＦパルスからなるパルス列であることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第８の観点によるＭＲＩ装置では、前記第３の観点によるＲＦパルス印加方法を好適に実施できる。
第９の観点では、本発明は、前記第６から前記第８のいずれかの観点によるＭＲＩ装置において、前記ＴＲ＝５ｍｓの場合に、前記ωｏ＝１００Ｈｚであることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第９の観点によるＭＲＩ装置では、前記第４の観点によるＲＦパルス印加方法を好適に実施できる。
第１０の観点では、本発明は、前記第６から前記第９のいずれかの観点によるＭＲＩ装置において、前記計測対象成分が水であることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１０の観点によるＭＲＩ装置では、前記第５の観点によるＲＦパルス印加方法を好適に実施できる。
本発明のＲＦパルス印加方法およびＭＲＩ装置によれば、Ｔ２の長い組織の信号を比較的高いレベルで受信でき且つアーチファクトを抑制できる。
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、実施例１にかかるＭＲＩ装置１００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１０１は、内部に被検体を挿入するための空間部分（ボア）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１０１Ｃと、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の勾配磁場を発生するための勾配コイル１０１Ｇと、被検体内の原子核のスピンを励起するためのＲＦパルスを与える送信コイル１０１Ｔと、被検体からのＮＭＲ信号を受信するための受信コイル１０１Ｒとが配置されている。
ここで、送信コイル１０１Ｔおよび受信コイル１０１Ｒが共にボディコイルの場合もあるし、送信コイル１０１Ｔがボディコイルで受信コイル１０１Ｒがサーフェイスコイルの場合もある。
静磁場コイル１０１Ｃは、静磁場電源１０２に接続されている。勾配コイル１０１Ｇは、勾配コイル駆動回路１０３に接続されている。送信コイル１０１Ｔは、ＲＦ電力増幅器１０４に接続されている。また、受信コイル１０１Ｒは、前置増幅器１０５に接続されている。
なお、静磁場コイル１０１Ｃの代わりに永久磁石を用いてもよい。
シーケンス記憶回路１０８は、計算機１０７からの指令に従い、記憶しているパルスシーケンスに基づいて勾配コイル駆動回路１０３を操作し、勾配コイル１０１Ｇから勾配磁場を発生させると共に、ゲート変調回路１０９を操作し、ＲＦ発振回路１１０の搬送波出力信号を所定タイミング・所定包絡線形状・所定位相のパルス状信号に変調し、それをＲＦパルスとしてＲＦ電力増幅器１０４に加え、ＲＦ電力増幅器１０４でパワー増幅した後、送信コイル１０１Ｔに印加する。
レシーバ１１２は、ＮＭＲ信号をデジタル信号に変換し、計算機１０７に入力する。
計算機１０７は、レシーバ１１２からデジタル信号を読み込み、処理を施して、ＭＲ画像を生成する。また、計算機１０７は、操作卓１１３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。
表示装置１０６は、画像やメッセージを表示する。
図２は、実施例１に係るＲＦパルス印加処理を示すフロー図である。
ステップＪ１では、図３に示すように先行パルスＰｏを印加する。
図３に示す先行パルスＰｏは、計測対象成分である水の磁気共鳴周波数をΩとするとき、周波数Ωの信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスをcos（ωｏ・ｔ）で変調したＲＦパルスである。例えばＴＲ＝５ｍｓの場合、ωｏ＝１００Ｈｚである。
すなわち、周波数Ωの信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスは、図４の（ａ）に示すように周波数Ωに対応する縦磁化Ｍｚを選択的にほぼ０にするＲＦパルスであるが、これにcos（ωｏ・ｔ）を乗じたＲＦパルスは、図４の（ｂ）に示すように周波数Ω＋ωｏおよびΩ−ωｏに対応する縦磁化Ｍｚを選択的にほぼ０にするＲＦパルスとなる。
なお、先行パルスＰｏの後、任意の軸にキラーパルスＫを印加する。
図２に戻り、ステップＪ２では、図３に示すようにBalanced ＳＳＦＰシーケンスのパルス列Ｐｓを印加する。そして、イメージング用データを収集する。このBalanced ＳＳＦＰシーケンスのパルス列Ｐｓは公知である。
実施例１のＭＲＩ装置１００によれば、次の効果が得られる。
（１）Balanced ＳＳＦＰのパルスシーケンスＰｓの前に、周波数Ω＋ωｏおよびΩ−ωｏの成分の信号を減少させる先行パルスＰｏを印加することにより、アーチファクトが生じる原因となる信号が小さくなるため、アーチファクトを抑制できる。
（２）従来と同様、移行状態が長いため、移行状態でデータ収集を行うことにより、Ｔ２の長い組織の信号を比較的高いレベルで受信でき、コントラストを高く保つことが出来る。
（３）先行パルスＰｏの印加に要する時間が長くならない。
図５に示すごとき先行パルスＰ１，Ｐ２を用いてもよい。
図５に示す先行パルスＰ１は、図６に示すように周波数Ω＋ωｏに対応する縦磁化Ｍｚを選択的にほぼ０にするＲＦパルスである。また、先行パルスＰ２は、図７に示すように周波数Ω−ωｏに対応する縦磁化Ｍｚを選択的にほぼ０にするＲＦパルスである。
なお、先行パルスＰ１，Ｐ２の後、任意の軸にキラーパルスＫを印加する。
実施例２のＭＲＩ装置によれば、次の効果が得られる。
（１）Balanced ＳＳＦＰのパルスシーケンスＰｓの前に、周波数Ω＋ωｏの成分の信号を減少させる先行パルスＰ１および周波数Ω−ωｏの成分の信号を減少させる先行パルスＰ２を印加することにより、アーチファクトが生じる原因となる信号が小さくなるため、アーチファクトを抑制できる。
（２）従来と同様、移行状態が長いため、移行状態でデータ収集を行うことにより、Ｔ２の長い組織の信号を比較的高いレベルで受信でき、コントラストを高く保つことが出来る。
（３）化学シフトＳＡＴパルスを印加する従来のアルゴリズムを利用できる。
本発明のＲＦパルス印加方法およびＭＲＩ装置は、Balanced ＳＳＦＰによる撮影に利用できる。
実施例１に係るＭＲＩ装置の構成を示すブロック図である。 実施例１に係るＲＦパルス印加処理を示すフロー図である。 実施例１に係る先行パルスおよびBalanced ＳＳＦＰシーケンスを示すタイムチャートである。 化学シフトＳＡＴパルスによる縦磁化からの信号強度抑制特性および本発明の先行パルスによる縦磁化からの信号強度抑制特性を示す周波数特性図である。 実施例２に係る先行パルスおよびBalanced ＳＳＦＰシーケンスを示すタイムチャートである。 実施例２に係る先行パルスによる縦磁化からの信号強度抑制特性を示す周波数特性図である。 実施例２に係る先行パルスによる縦磁化からの信号強度抑制特性を示す周波数特性図である。
符号の説明
１００ ＭＲＩ装置
１０１Ｔ 送信コイル
Ｐｏ，Ｐ１，Ｐ２ 先行パルス

Claims (10)

  1. 計測対象成分の磁気共鳴周波数をΩとするとき、繰り返し時間ＴＲに応じた周波数ωｏだけ離れた周波数Ω＋ωｏおよびΩ−ωｏの成分の信号を減少させる先行パルスを印加した後、Balanced ＳＳＦＰのパルスシーケンスを印加することを特徴とするＲＦパルス印加方法。
  2. 請求項１に記載のＲＦパルス印加方法において、前記先行パルスが、周波数Ωの信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスをcos（ωｏ・ｔ）で変調したＲＦパルスであることを特徴とするＲＦパルス印加方法。
  3. 請求項１に記載のＲＦパルス印加方法において、前記先行パルスが、周波数Ω＋ωｏの成分の信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスおよび周波数Ω−ωｏの成分の信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスの２つのＲＦパルスからなるパルス列であることを特徴とするＲＦパルス印加方法。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のＲＦパルス印加方法において、前記ＴＲ＝５ｍｓの場合に、前記ωｏ＝１００Ｈｚであることを特徴とするＲＦパルス印加方法。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のＲＦパルス印加方法において、前記計測対象成分が水であることを特徴とするＲＦパルス印加方法。
  6. 先行パルスを印加する先行パルス印加手段と、Balanced ＳＳＦＰのパルスシーケンスを印加するイメージング用パルス印加手段とを具備し、前記先行パルス印加手段は、計測対象成分の磁気共鳴周波数をΩとするとき、繰り返し時間ＴＲに応じた周波数ωｏだけ離れた周波数Ω＋ωｏおよびΩ−ωｏの成分の信号を減少させる先行パルスを印加することを特徴とするＭＲＩ装置。
  7. 請求項６に記載のＭＲＩ装置において、前記先行パルスが、周波数Ωの信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスをcos（ωｏ・ｔ）で変調したＲＦパルスであることを特徴とするＭＲＩ装置。
  8. 請求項６に記載のＭＲＩ装置において、前記先行パルスが、周波数Ω＋ωｏの成分の信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスおよび周波数Ω−ωｏの成分の信号を減少させる化学シフトＳＡＴパルスの２つのＲＦパルスからなるパルス列であることを特徴とするＭＲＩ装置。
  9. 請求項６から請求項８のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、前記ＴＲ＝５ｍｓの場合に、前記ωｏ＝１００Ｈｚであることを特徴とするＭＲＩ装置。
  10. 請求項６から請求項９のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、前記計測対象成分が水であることを特徴とするＭＲＩ装置。
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