JP5373416B2 - 磁気共鳴イメージング装置およびプログラム - Google Patents
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Description
勾配パルスを印加する勾配コイルと、
RFパルスを送信する送信コイルと、
(A)第1の背景組織の縦磁化の絶対値と、上記第1の背景組織よりもT1値の長い第2の背景組織の縦磁化の絶対値とを、上記被検体の体液の縦磁化の絶対値よりも小さくし、
(B)上記被検体から磁気共鳴信号を収集し、
(C)上記第2の背景組織の横磁化を、縦磁化にフリップする
パルスシーケンスが繰返し実行されるように、上記勾配コイルおよび上記送信コイルを制御するコイル制御手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置。
を有している。
また、本発明のプログラムは、
勾配パルスを印加する勾配コイルと、RFパルスを送信する送信コイルとを有する磁気共鳴イメージング装置を制御するプログラムであって、
(A)第1の背景組織の縦磁化の絶対値と、上記第1の背景組織よりもT1値の長い第2の背景組織の縦磁化の絶対値を、上記体液の縦磁化の絶対値よりも小さくし、
(B)上記被検体から磁気共鳴信号を収集し、
(C)上記第2の背景組織の横磁化を、縦磁化にフリップする、
ためのパルスシーケンスを繰返し実行させるためのプログラムである。
また、本発明では、磁気共鳴信号を収集した後、次のパルスシーケンスが実行される前に、T1値の長い第2の背景組織の横磁化を、縦磁化にフリップする。これによって、パルスシーケンスが終了してから次のパルスシーケンスが開始するまでの間の待ち時間にばらつきが生じても、T1値の長い第2の背景組織を効率よく抑制することができる。
また、差分画像を作成しなくても、第1および第2の背景組織の縦磁化が抑制された画像が得られるので、撮影時間の短縮が図られる。
図5は、時刻t0〜t2における撮像面内の動脈血、脳脊髄液、脂肪、および静脈血の縦磁化Mzを表す図である。
コイル制御手段61(図1参照)は、心電信号ECGのR波RW1を検出すると、R波RW1に同期して、1番目のパルスシーケンスPSが実行されるように、勾配コイル23および送信コイル24を制御する。1番目のパルスシーケンスPSが開始されると、先ず、R波RW1(時刻t1)から遅延時間Dが経過した時点の時刻t3において選択反転パルスSIRが送信される。選択反転パルスSIRが送信されることにより、動脈血および背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzは、以下のように変化する(図6参照)。
選択反転パルスSIRは、領域R1(被検体の頭部および頚部を含む領域)内の各組織の縦磁化を反転させ、領域R2(被検体の心臓を含む領域)の各組織の縦磁化は反転させない選択パルスである。したがって、領域R1における動脈血の縦磁化Mzは、選択反転パルスSIRが送信されることによって、図6に示すように、Mz=1からMz=−1に反転する。
領域R1における背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzも、動脈血の縦磁化Mzと同様に、選択反転パルスSIRが送信されることによって、図6に示すように、Mz=1からMz=−1に反転する。
時刻t3において選択反転パルスSIRが送信された後、時刻t5において脂肪抑制パルスSTIRが送信される。しかし、時刻t3とt5との間には、待ち時間W1(=TIa−TIb)が設けられている(図4(b)参照)。したがって、待ち時間W1の間に縦緩和が進み、脂肪抑制パルスSTIRが送信される直前の時刻t4において、各組織の縦磁化Mzは、以下のようになる。
領域R2における動脈血の縦磁化Mzは、時刻t3においてMz=1である(図6参照)。したがって、領域R2における動脈血の縦磁化Mzは、図7に示すように、時刻t4においても、Mz=1のままである。
領域R1における背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzは、時刻t3において、Mz=−1であるが(図6参照)、待ち時間W1の間に次第に回復する。脂肪はT1値が小さいので、脂肪の縦磁化Mzは、時刻t4において、図7に示すように、Mz=1にまで回復している(図4(c)の縦磁化回復曲線Fz参照)。脳脊髄液はT1値が大きいので、時刻t4において、Mz=c4までしか回復しない(図4(c)の縦磁化回復曲線Cz参照)。また、静脈血は、T1値が脂肪と脳脊髄液の間の値であるので、時刻t4において、Mz=v4まで回復する(図4(c)の縦磁化回復曲線Vz参照)。尚、領域R1の静脈血は、待ち時間W1の間に領域R2に流入するので、領域R2における静脈血の縦磁化Mzも、時刻t4において、Mz=v4となる。
時刻t5において、パルスシーケンスSP1の脂肪抑制パルスSTIR(図4(b)参照)が送信される。脂肪抑制パルスSTIRが送信されることにより、動脈血および背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzは、以下のように変化する(図8参照)。
脂肪抑制パルスSTIRは、領域R1および領域R2の全体の各組織の縦磁化を反転させる非選択パルスである。したがって、領域R1およびR2における動脈血の縦磁化Mzは、脂肪抑制パルスSTIRが送信されることによって、図8に示すように、Mz=1からMz=−1に反転する(図4(c)の縦磁化回復曲線Az参照)。
脳脊髄液、脂肪、および静脈血の縦磁化Mzも、脂肪抑制パルスSTIRによって反転する。領域R1における脳脊髄液の縦磁化Mzは、図8に示すように、Mz=c4からMz=c5に反転する(図4(c)の縦磁化回復曲線Cz参照)。
時刻t5において脂肪抑制パルスSTIRが送信された後、時刻t7において磁気共鳴信号の収集が開始される。しかし、時刻t5とt7との間には、待ち時間W2(=TIb)が設けられている(図4(b)参照)。したがって、待ち時間W2の間に縦緩和が進み、磁気共鳴信号の収集開始直前の時刻t6において、各組織の縦磁化Mzは、以下のようになる。
領域R1およびR2における動脈血の縦磁化Mzは、時刻t5においてMz=−1であるが(図8参照)、時刻t5〜t6の間に、図9に示すように、Mz=a6まで回復する(図4(c)の縦磁化回復曲線Az参照)。
待ち時間W2は、脂肪の縦磁化MzがMz=−1からMz=0(ヌルポイント)にまで回復するように設定されている。したがって、領域R1およびR2における脂肪の縦磁化Mzは、図9に示すように、時刻t6において、Mz≒0になる(図4(c)の縦磁化回復曲線Fz参照)。
時刻t7〜t8の間、磁気共鳴信号を収集するための信号収集シーケンスDAQが実行される。信号収集シーケンスDAQが実行されている間、受信コイル5(図1参照)は、MR信号を受信する。受信されたMR信号は、信号処理手段62(図1参照)に伝送され、画像再構成される。再構成画像は、表示装置8(図1参照)に表示される。尚、信号収集シーケンスDAQが実行されることによって、動脈血および背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzおよび横磁化Mxは、以下のように変化する。
本実施形態では、信号収集シーケンスDAQは、3DのFSE法を用いたシーケンスである。3DのFSE法では、90°パルスを送信した後、180°パルスが繰返し送信される。したがって、動脈血および背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzは、時刻t7〜t8の間は、Mz=0(ヌルポイント)に近い値になる。
上記のように、信号収集シーケンスDAQでは、先ず、90°パルスが送信される。90°パルスが送信されることにより、信号収集開始直前の時刻t6における動脈血の縦磁化Mz=a6(図4(c)参照)は、信号収集開始時刻t7において、横磁化Mx=a7になる(図4(d)参照)。その後、横緩和が進み、動脈血の横磁化Mxは、信号収集終了時刻t8において、Mx=a8になる(横磁化曲線Ax参照)。
本実施形態では、磁気共鳴信号を収集した後、直ぐに待ち時間W3に移行するわけではなく、待ち時間W3の前に、−90°xパルス(時刻t9)と180°パルス(時刻t10)が送信される。
−90°xパルスが送信された直後の時刻t10に、縦磁化Mzを反転させる180°パルスが送信される。180°パルスが送信されることにより、動脈血および背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzは、以下のように変化する(図12参照)。
180°パルスは、撮像面全体の縦磁化を反転させる非選択パルスである。したがって、領域R1およびR2における動脈血の縦磁化Mzは、図12に示すように、時刻t10において、Mz=a9からMz=a10に反転する(図4(c)の縦磁化回復曲線Az参照)。
領域R1における脳脊髄液の縦磁化Mzは、180°パルスが送信されることによって、図12に示すように、Mz=c9からMz=c10に反転する(図4(c)の縦磁化回復曲線Cz参照)
時刻t10において180°パルスが送信された後、2番目のパルスシーケンスPSが開始されるまでに、待ち時間T3(図13(b)参照)が設けられている。したがって、待ち時間T3の間に縦緩和が進み、2番目のパルスシーケンスPSの選択反転パルスSIRが送信される直前の時刻t13において、各組織の縦磁化Mzは、以下のように変化する。
領域R2における動脈血の縦磁化Mzは、時刻t10においてMz=a10であるが、待ち時間T3の間に、Mz=a13にまで回復する。
待ち時間T3は、脳脊髄液の縦磁化MzがMz=c10からMz=0(ヌルポイント)にまで回復するように設定されている。領域R1およびR2における脳脊髄液の縦磁化Mzは、時刻t10において、Mz=c10である(図12参照)。したがって、脳脊髄液の縦磁化Mzは、図13に示すように、待ち時間T3の間に、Mz=c10からMz≒0に到達する(図13(c)の縦磁化回復曲線Cz参照)。
時刻t14において、2番目のパルスシーケンスSPの選択反転パルスSIR(図13(b)参照)が送信される。選択反転パルスSIRが送信されることにより、動脈血および背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzは、以下のように変化する(図15参照)。
選択反転パルスSIRは、領域R1の各組織の縦磁化を反転させ、領域R2の各組織の縦磁化は反転させない選択パルスである。したがって、領域R1における動脈血の縦磁化Mzは、選択反転パルスSIRが送信されることによって、図15に示すように、Mz=a13からMz=a14に反転する。
領域R1における脳脊髄液の縦磁化Mzは、選択反転パルスSIRの送信直前の時刻t13において、Mz≒0である(図13参照)。したがって、領域R1における脳脊髄液の縦磁化Mzは、選択反転パルスSIRが送信されても、図15に示すように、Mz≒0である(図13(c)の縦磁化回復曲線Cz参照)。
時刻t14において選択反転パルスSIRが送信された後、時刻t16において脂肪抑制パルスSTIRが送信される。しかし、時刻t14とt16との間には、待ち時間W1が設けられている。したがって、待ち時間W1の間に縦緩和が進み、脂肪抑制パルスSTIRが送信される直前の時刻t15において、各組織の縦磁化Mzは、以下のようになる。
領域R2における動脈血の縦磁化Mzは、時刻t14においてMz=a13である(図15参照)。しかし、待ち時間W1の間に縦緩和が進み、領域R2における動脈血の縦磁化Mzは、図16に示すように、時刻t15において、Mz≒1にまで回復する。
領域R1における脳脊髄液の縦磁化Mzは、時刻t14において、Mz≒0である(図15参照)。しかし、待ち時間W1の間に次第に回復し、領域R1における脳脊髄液の縦磁化Mzは、図16に示すように、時刻t15において、Mz=c15にまで回復する(図13(c)の縦磁化回復曲線Cz参照)。
時刻t16において、脂肪抑制パルスSTIR(図13(b)参照)が送信される。脂肪抑制パルスSTIRが送信されることにより、動脈血および背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzは、以下のように変化する(図17参照)。
図17は、時刻t16における撮像面内の動脈血、脳脊髄液、脂肪、および静脈血の縦磁化Mzを表す図である。
脂肪抑制パルスSTIRは、領域R1および領域R2の全体の各組織の縦磁化を反転させる非選択パルスである。したがって、領域R1およびR2における動脈血の縦磁化Mzは、脂肪抑制パルスSTIRが送信されることによって、図17に示すように、Mz=1からMz=−1に反転する(図13(c)の縦磁化回復曲線Az参照)。
脳脊髄液、脂肪、および静脈血の縦磁化Mzも、脂肪抑制パルスSTIRによって反転する。領域R1における脳脊髄液の縦磁化Mzは、図17に示すように、Mz=c15からMz=c16に反転する(図13(c)の縦磁化回復曲線Cz参照)。
領域R1およびR2における静脈血の縦磁化Mzは、図17に示すように、Mz=v15からMz=v16に反転する(図13(c)の縦磁化回復曲線Vz参照)。
時刻t16において脂肪抑制パルスSTIRが送信された後、時刻t18において信号収集が開始される。しかし、時刻t16とt18との間には、待ち時間W2が設けられている(図13(b)参照)。したがって、待ち時間W2の間に縦緩和が進み、信号収集開始直前の時刻t17において、各組織の縦磁化Mzは、以下のようになる。
領域R1およびR2における動脈血の縦磁化Mzは、時刻t16においてMz=−1であるが(図17参照)、時刻t16〜t17の間に、図18に示すように、Mz=a6まで回復する(図13(c)の縦磁化回復曲線Az参照)。
待ち時間W2は、脂肪の縦磁化MzがMz=−1からMz=0(ヌルポイント)にまで回復するように設定されている。したがって、領域R1およびR2における脂肪の縦磁化Mzは、図18に示すように、時刻t17において、Mz≒0になる(図13(c)の縦磁化回復曲線Fz参照)。
時刻t18〜t19の間、磁気共鳴信号を収集するための信号収集シーケンスDAQが実行される。信号収集シーケンスDAQが実行されている間、受信コイル5(図1参照)は、MR(Magnetic Resonance)信号を受信する。受信されたMR信号は、信号処理手段62(図1参照)に伝送され、画像再構成される。再構成画像は、表示装置8(図1参照)に表示される。尚、信号収集シーケンスDAQが実行されることによって、動脈血および背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzおよび横磁化Mxは、以下のように変化する。
本実施形態では、信号収集シーケンスDAQは、3DのFSE法を用いたシーケンスである。3DのFSE法では、90°パルスを送信した後、180°パルスが繰返し送信される。したがって、動脈血および背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzは、時刻t18〜t19の間は、Mz=0(ヌルポイント)に近い値になる。
上記のように、信号収集シーケンスDAQでは、先ず、90°パルスが送信される。90°パルスが送信されることにより、信号収集開始直前の時刻t17における動脈血の縦磁化Mz=a17(図13(c)参照)は、信号収集開始時刻t18において、横磁化Mx=a18になる(図13(d)参照)。その後、横緩和が進み、動脈血の横磁化Mxは、信号収集終了時刻t19において、Mx=a19になる(横磁化曲線Ax参照)。
信号収集した直後の時刻t20に、−90°xパルスが送信される。
−90°xパルスが送信された直後の時刻t21に、縦磁化Mzを反転させる180°パルスが送信される。180°パルスが送信されることにより、動脈血および背景組織(脳脊髄液、脂肪、および静脈血)の縦磁化Mzは、以下のように変化する(図21参照)。
180°パルスは、撮像面全体の縦磁化を反転させる非選択パルスである。したがって、領域R1およびR2における動脈血の縦磁化Mzは、図21に示すように、時刻t21において、Mz=a20からMz=a21に反転する(図13(c)の縦磁化回復曲線Az参照)。
領域R1における脳脊髄液の縦磁化Mzは、180°パルスが送信されることによって、図21に示すように、Mz=c20からMz=c21に反転する(図13(c)の縦磁化回復曲線Cz参照)
時刻t21において180°パルスが送信された後、3番目のパルスシーケンスPSが開始されるまでに、待ち時間T3(図22(b)参照)が設けられている。したがって、脳脊髄液の縦磁化は、待ち時間T3の間に縦緩和が進み、3番目のパルスシーケンスPSの選択反転パルスSIRが送信される直前の時刻t24において、Mz=c24まで回復する(図22(c)の縦磁化回復曲線Cz参照)。
時刻t25において、3番目のパルスシーケンスSPの選択反転パルスSIR(図22(b)参照)が送信される。脳脊髄液の縦磁化Mzは、選択反転パルスSIRが送信されることにより、Mz=c24からMz=c25に反転する。
時刻t25において選択反転パルスSIRが送信された後、時刻t27において脂肪抑制パルスSTIRが送信される。しかし、時刻t25とt27との間には、待ち時間W1が設けられている。したがって、待ち時間W1の間に縦緩和が進み、脂肪抑制パルスSTIRが送信される直前の時刻t26において、脳脊髄液の縦磁化Mzは、Mz=c26にまで回復する。Mz=c26は、Mz≒0である。
時刻t27において、脂肪抑制パルスSTIR(図22(b)参照)が送信される。脂肪抑制パルスSTIRが送信されることにより、脳脊髄液の縦磁化Mzは、Mz=c26からMz=c27に反転する。
時刻t27において脂肪抑制パルスSTIRが送信された後、時刻t29において信号収集が開始される。しかし、時刻t27とt29との間には、待ち時間W2が設けられている(図22(b)参照)。したがって、待ち時間W2の間に縦緩和が進み、信号収集開始直前の時刻t28において、脳脊髄液の縦磁化Mzは、Mz=c27からMz=c28にまで回復する。ただし、脳脊髄液のT1値は長いので(4sec程度)、待ち時間W2の間の脳脊髄液の縦磁化の回復量は無視できる値である。したがって、Mz=c28は、Mz≒0である。
時刻t29〜t30の間、磁気共鳴信号を収集するための信号収集シーケンスDAQが実行される。信号収集シーケンスDAQが実行されている間、脳脊髄液の縦磁化Mzは、Mz=0(ヌルポイント)に近い値になる。また、脳脊髄液の横磁化Mxは、信号収集期間t29〜t30の間、ヌルポイントに近い値となる(横磁化曲線Cx参照)。
信号収集した直後の時刻t31およびt32に、−90°xパルスおよび180°パルスが送信される。ただし、信号収集時刻t30における脳脊髄液の横磁化Mxが、Mx≒0であるので、−90°xパルスおよび180°パルスが送信されても、脳脊髄液の縦磁化Mzは、時刻t31およびt32において、Mz≒0である。時刻t32において180°パルスが送信されることにより、3番目のパルスシーケンスPSが終了する。3番目のパルスシーケンスが終了した後、待ち時間W3を挟んで、4番目のパルスシーケンスPSが開始される。待ち時間W3の間、脳脊髄液の縦磁化Mzは、縦緩和が進み、次第に回復する(図22の縦緩和曲線Cz参照)。
図24は、1番目のパルスシーケンスPSが終了してから、待ち時間W3(=1200msec)を挟んで、2番目のパルスシーケンスPSが終了するまでに、脳脊髄液の磁化がどのように変化するかを説明する図である。
図26は、1番目のパルスシーケンスPSが終了してから、待ち時間W3(=4000msec)を挟んで、2番目のパルスシーケンスPSが終了するまでに、脳脊髄液の磁化がどのように変化するかを説明する図である。
2 コイルアセンブリ
3 テーブル
4 心拍センサ
5 受信コイル
6 制御装置
7 入力装置
8 表示装置
9 被検体
21 ボア
22 超伝導コイル
23 勾配コイル
24 送信コイル
31 クレードル
61 コイル制御手段
62 信号処理手段
Claims (11)
- 勾配パルスを印加する勾配コイルと、
RFパルスを送信する送信コイルと、
(A)第1の背景組織の縦磁化の絶対値と、前記第1の背景組織よりもT1値の長い第2の背景組織の縦磁化の絶対値とを、前記被検体の体液の縦磁化の絶対値よりも小さくし、
(B)前記被検体から磁気共鳴信号を収集し、
(C)前記第2の背景組織の横磁化を、縦磁化にフリップする
パルスシーケンスが繰返し実行されるように、前記勾配コイルおよび前記送信コイルを制御するコイル制御手段と、
を有する磁気共鳴イメージング装置。 - 前記コイル制御手段は、
(A)第1の領域に存在する前記第1の背景組織の縦磁化を負の値にし、
(B)第2の領域から前記第1の領域に前記体液を流入させた後、前記被検体から磁気共鳴信号を収集し、
(C)前記第1の領域に存在する前記第2の背景組織の横磁化を、縦磁化にフリップする、
ためのパルスシーケンスが繰返し実行されるように、前記勾配コイルおよび前記送信コイルを制御する、請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記パルスシーケンスは、
前記被検体から磁気共鳴信号を収集するための信号収集シーケンスと、
前記信号収集シーケンスの後に、前記第1の領域に存在する第2の背景組織の縦磁化を正の値にするととともに前記第2の領域に存在する前記体液の縦磁化を負の値にするための第1のRFパルスと、
前記第1のRFパルスの後に、前記第1の領域に存在する第2の背景組織の縦磁化を負の値にするととともに前記第2の領域に存在する前記体液の縦磁化を正の値にするための第2のRFパルスと、
を含む、請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第1のRFパルスは、横磁化を縦磁化にフリップさせる−90°xパルスであり、
前記第2のRFパルスは、反転パルスである、請求項3に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記コイル制御手段は、
前記被検体から磁気共鳴信号を収集した後、前記第1の領域に存在する第2の背景組織の縦磁化を負の値にするととともに前記第2の領域に存在する前記体液の縦磁化を正の値にするための第3のRFパルスが送信されるように、前記勾配コイルおよび前記送信コイルを制御する、請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第3のRFパルスは、横磁化を縦磁化にフリップさせる90°xパルスである、請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記パルスシーケンスは、
前記信号収集シーケンスの前に、前記第1の領域に存在する第1の背景組織の縦磁化を反転させる第4のRFパルスと、
前記第4のRFパルスの後、前記信号収集シーケンスの前に、前記第1の領域に存在する前記第1の背景組織の縦磁化を反転させる第5のRFパルスと、
を含む、請求項2〜6のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第4のRFパルスと前記第5のRFパルスとの間に第1の待ち時間が設けられ、前記第5のRFパルスと前記信号収集シーケンスとの間に第2の待ち時間が設けられている、請求項7に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記パルスシーケンスと次のパルスシーケンスとの間に第3の待ち時間が設けられている、請求項1〜8のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記第1の背景組織は、脂肪、筋肉、又は静脈であり、
前記第2の背景組織は、脳脊髄液である、請求項1〜9のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 勾配パルスを印加する勾配コイルと、RFパルスを送信する送信コイルとを有する磁気共鳴イメージング装置を制御するプログラムであって、
(A)第1の背景組織の縦磁化の絶対値と、前記第1の背景組織よりもT1値の長い第2の背景組織の縦磁化の絶対値を、前記体液の縦磁化の絶対値よりも小さくし、
(B)前記被検体から磁気共鳴信号を収集し、
(C)前記第2の背景組織の横磁化を、縦磁化にフリップする、
ためのパルスシーケンスを繰返し実行させるためのプログラム。
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