JP5633899B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
スピンの横磁化を再収束させるためのRFパルスα1°θ1°、α2°θ2°、−α1°θ1°、および−α2°θ2°を順に送信し(α1°、α2°、−α1°、および−α2°はRFパルスのフリップ角、θ1°、θ2°は、RFパルスの位相)、スピンの横磁化を再収束させた後にスピンの横磁化を縦磁化にする磁気共鳴イメージング装置であって、
前記RFパルスα1°θ1°、α2°θ2°、−α1°θ1°、および−α2°θ2°のフリップ角α1°、α2°、−α1°、および−α2°の組合せは、下記の組合せのうちのいずれかの組合せである磁気共鳴イメージング装置。
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°−Δd1°,180°+Δd2°,−(180°−Δd1°),−(180°+Δd2°))
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°+Δd1°,−(180°−Δd2°),−(180°+Δd1°),180°−Δd2°)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°−Δd1°),−(180°+Δd2°),180°−Δd1°,180°+Δd2°)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°+Δd1°),180°−Δd2°,180°+Δd1°,−(180°−Δd2°))
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°+Δd1°,180°−Δd2°,−(180°+Δd1°),−(180°−Δd2°))
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°−Δd1°,−(180°+Δd2°),−(180°−Δd1°),180°+Δd2°)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°+Δd1°),−(180°−Δd2°),180°+Δd1°,180°−Δd2°)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°−Δd1°),180°+Δd2°,180°−Δd1°,−(180°+Δd2°))
ただし、0°<Δd1°、Δd2°<180°
スピンの横磁化を再収束させるためのRFパルスα1°θ1°、α2°θ2°、α1°θ1°、およびα2°θ2°を順に送信し(α1°およびα2°はRFパルスのフリップ角、θ1°、θ2°は、RFパルスの位相)、スピンの横磁化を再収束させた後にスピンの横磁化を縦磁化にする磁気共鳴イメージング装置であって、
前記フリップ角α1°およびα2°の組合せは、下記の組合せのうちのいずれかの組合せである磁気共鳴イメージング装置。
(α1°,α2°)
=(180°−Δd1°,180°+Δd2°)
(α1°,α2°)
=(180°+Δd1°,−(180°−Δd2°))
(α1°,α2°)
=(−(180°−Δd1°),−(180°+Δd2°))
(α1°,α2°)
=(−(180°+Δd1°),180°−Δd2°)
(α1°,α2°)
=(180°+Δd1°,180°−Δd2°)
(α1°,α2°)
=(180°−Δd1°,−(180°+Δd2°))
(α1°,α2°)
=(−(180°+Δd1°),−(180°−Δd2°))
(α1°,α2°)
=(−(180°−Δd1°),180°+Δd2°)
ただし、0°<Δd1°、Δd2°<180°
(1)第1の実施形態
図1は、本発明の第1の実施形態の磁気共鳴イメージング装置(以下、「MRI装置」と呼ぶ。MRI:Magnetic
Resonance Imaging)1のブロック図である。
α1°=180°−Δd1° ・・・(1)
ただし0<Δd1°<180°
α2°=180°+Δd2° ・・・(2)
ただし0<Δd2°<180°
−α1°=−(180°−Δd1°) ・・・(3)
ただし0<Δd1°<180°
−α2°=−(180°+Δd2°) ・・・(4)
ただし0<Δd2°<180°
Δt1:Δt2:Δt3:Δt4:Δt5=1:2:2:2:1
α1°=150°(式(1)においてΔd1°=30°)
α2°=225°(式(2)においてΔd2°=45°)
−α1°=−α1°
=−150°(式(3)においてΔd1°=30°)
−α2°=−α2°
=−225°(式(4)においてΔd2°=45°)
(i)時点ta
時点taでは、縦磁化調整シーケンス21はまだ開始されていないので、スピンの磁化ベクトルM11はZ方向の磁化(縦磁化成分)である(スピン状態B1参照)。
時点t1〜t3の間にRFパルス90°xが送信されるので、スピンはx軸を中心にフリップし、スピンの磁化ベクトルM11は、磁化ベクトルM12に変化する(尚、説明の便宜上、スピンは、RFパルス90°xの中心時点t2において、瞬間的にフリップするとする)。ただし、B1強度の値がB1強度の理想値よりも20%増大する位置では、スピンのフリップ角は90°にはならず、90°よりも20%大きい108°(=90°×1.2)になる(スピン状態B2参照)。
時点t2におけるスピンの磁化M12は、時間が進むにつれて横磁化の位相が分散し、磁化M13となる(スピン状態B3参照)。
時点t4〜t6の間にRFパルス150°yが送信されるので、スピンはy軸を中心にフリップし、スピンの磁化ベクトルM13は、磁化ベクトルM14に変化する(尚、説明の便宜上、スピンは、RFパルス150°yの中心時点t5において、瞬間的にフリップするとする)。ただし、B1強度の値がB1強度の理想値よりも20%増大する位置では、スピンのフリップ角は150°にはならず、150°よりも20%大きい180°(=150°×1.2)になる(スピン状態B3参照)。
時点t5においてスピンは180°フリップしている。したがって、時点t2〜t5(時間Δt1)の間に生じたスピンの横磁化の位相の分散は、時点t5〜時点t6’(時間Δt1)の間にキャンセルされ、分散したスピンの横磁化は時点t6’において収束し、磁化M15となる(スピン状態B4参照)。
時点t6’において収束したスピンの磁化M15は、時間が進むにつれて横磁化の位相が分散し、磁化M16となる(スピン状態B5参照)。
時点t7〜t9の間にRFパルス225°yが送信されるので、スピンはy軸を中心にフリップし、スピンの磁化M16は、磁化M17に変化する(尚、説明の便宜上、スピンは、RFパルス225°yの中心時点t8において、瞬間的にフリップするとする)。ただし、B1強度の値がB1強度の理想値よりも20%増大する位置では、スピンのフリップ角は225°にはならず、225°よりも20%大きい270°(=225°×1.2)になる(スピン状態B5参照)。
時点t8においてフリップしたスピンの磁化M17は、時間が進むにつれて横磁化の位相の分散が進み、磁化M18となる(スピン状態B6参照)。
時点t10〜t12の間にRFパルス−150°yが送信されるので、スピンはy軸を中心にフリップし、スピンの磁化M18は、磁化M19に変化する(尚、説明の便宜上、スピンは、RFパルス−150°yの中心時点t11において、瞬間的にフリップするとする)。ただし、B1強度の値がB1強度の理想値よりも20%増大する位置では、スピンのフリップ角は−150°にはならず、−150°よりも20%大きい−180°(=−150°×1.2)になる(スピン状態B6参照)。
時点t11においてスピンは−180°フリップしている。したがって、時点t8〜t11(時間Δt3=2×Δt1)の間に生じたスピンの横磁化の位相の分散は、時点t11〜t14(時間Δt4=2×Δt1)の間にキャンセルされ、スピンの磁化M19は、磁化M20に変化する。
時点t13〜t15の間にRFパルス−225°yが送信されるので、スピンはy軸を中心にフリップし、スピンの磁化ベクトルM20は、磁化ベクトルM21に変化する(尚、説明の便宜上、スピンは、RFパルス−225°yの中心時点t14において、瞬間的にフリップするとする)。ただし、B1強度の値がB1強度の理想値よりも20%増大する位置では、スピンのフリップ角は−225°にはならず、−225°よりも20%大きい−270°(=−225°×1.2)になる(スピン状態B7参照)。
時点t14〜時点t17(時間Δt5=Δt1)の間に、時点t6’〜t8(時間Δt1)の間に生じたスピンの横磁化の位相の分散がキャンセルされる。したがって、スピンの横磁化は、時点t17において収束し、磁化M22となる(スピン状態B8参照)。
時点t16〜t18の間にRFパルス−90°xが送信されるので、スピンはx軸を中心にフリップし、スピンの磁化M22は、磁化M23に変化する(尚、説明の便宜上、スピンは、RFパルス−90°xの中心時点t17において、瞬間的にフリップするとする)。ただし、B1強度の値がB1強度の理想値よりも20%増大する位置では、スピンのフリップ角は−90°にはならず、−90°よりも20%大きい−108°(=−90°×1.2)になる。したがって、磁化M23はZ軸方向を向くので、スピンの縦磁化成分Mzは、Mz=1になる(スピン状態B8参照)。
図6(c)におけるスピンの挙動は、図6(b)におけるスピンの挙動と同様に説明することができるので、簡単に説明する。
B1r=B1x/B1a ・・・(5)
ここで、B1a:B1不均一が存在しないと仮定した場合の送信磁場強度の理想値
B1x:B1不均一が存在している場合の撮影領域FOV内の各画素における送信磁場強度
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°,180°,−180°,−180°) ・・・(6)
(2)ラインL2
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(150°,225°,−150°,−225°) ・・・(7)
(3)ラインL3
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(138°,257°,−138°,−257°) ・・・(8)
第1の実施形態では、RFパルスα1°y、α2°y、−α1°y、−α2°yのフリップ角α1°、α2°、−α1°、および−α2°は、式(1)〜(4)で表されている。これらの式(1)〜(4)をまとめると、フリップ角α1°、α2°、−α1°、および−α2°の組合せは、以下の式(9)で表される。
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°−Δd1°,180°+Δd2°,−(180°−Δd1°),−(180°+Δd2°)) ・・・(9)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°+Δd1°,−(180°−Δd2°),−(180°+Δd1°),180°−Δd2°) ・・・(10)
ただし、0°<Δd1°、Δd2°<180°
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°+Δd1°,−(180°−Δd2°),−(180°+Δd1°),180°−Δd2°)
=(200°,−140°,−200°,140°) ・・・(10)’
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°−Δd1°),−(180°+Δd2°),180°−Δd1°,180°+Δd2°) ・・・(11)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°+Δd1°),180°−Δd2°,180°+Δd1°,−(180°−Δd2°)) ・・・(12)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°+Δd1°,180°−Δd2°,−(180°+Δd1°),−(180°−Δd2°)) ・・・(13)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°−Δd1°,−(180°+Δd2°),−(180°−Δd1°),180°+Δd2°) ・・・(14)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°+Δd1°),−(180°−Δd2°),180°+Δd1°,180°−Δd2°) ・・・(15)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°−Δd1°),180°+Δd2°,180°−Δd1°,−(180°+Δd2°)) ・・・(16)
第3の実施形態を説明するに当たり、先ず、クラッシャー勾配パルスGcrushと、速度エンコード勾配パルスGvにより発生する渦電流について説明する。
図10において、勾配パルスの直後に示した斜線の部分が、渦電流の発生を概略的に表している。渦電流によって、画像にシェーディングが発生することがある。図10では、クラッシャー勾配パルスGcrushによる渦電流と、速度エンコード勾配パルスGvによる渦電流とが発生するので、クラッシャー勾配パルスGcrushの渦電流に起因したシェーディングと、速度エンコード勾配パルスGvの渦電流に起因したシェーディングが考えられる。しかし、クラッシャー勾配パルスGcrushの渦電流は、RFパルス90°xと−90°xとの間に存在する4つのリフォーカスパルス(RFパルスα1°y、α2°y、−α1°y、および−α2°y)全てに影響を与えるので、画像にシェーディングを発生させる原因にはほとんどならないと考えられる。これに対して、速度エンコード勾配パルスGvの渦電流は、3番目のリフォーカスパルス(RFパルス−α1°y)にのみ影響を与えるので、画像にシェーディングを発生させる原因になり得る。速度エンコード勾配パルスGvの渦電流に起因したシェーディングを低減するためには、速度エンコード勾配パルスGvの2番目のパルスgv2により発生する渦電流がゼロに近づくのを待って、3番目のリフォーカスパルス(RFパルス−α1°y)が送信されるようにすればよい。しかし、この場合、速度エンコード勾配パルスGvの2番目のパルスgv2により発生する渦電流がゼロに近づくのを待つ必要があるので、2番目のパルスgv2とRFパルス−α1°yとの間の待ち時間Δτ0をある程度長くする必要がある。また、上記のように、RFパルスの時間間隔Δt1、Δt2、Δt3、Δt4、およびΔt5は、1:2:2:2:1の関係が成り立つように設定するので、待ち時間Δτ0を長くすると、それに伴って、RFパルスの時間間隔Δt1、Δt2、Δt3、Δt4、およびΔt5を長くする(つまり、シーケンスの時間τを長くする)必要がある。したがって、シーケンスの時間τを短くしたいような場合に対処することができないという問題がある。そこで、第3の実施形態では、シェーディングを低減し、更にシーケンスの時間τを短くすることが可能な縦磁化調整用シーケンス21(図3参照)について説明する。
第3の実施形態では、クラッシャー勾配パルスGcrushと、速度エンコード勾配パルスGvは、一軸に合成されている。以下に、一軸に合成されたクラッシャー勾配パルスGcrushおよび速度エンコード勾配パルスGvを作成する手順について、図12を参照しながら説明する。
図13(a)は、シーケンスの時間τを短縮する前の縦磁化調整用シーケンス21を示す図、図13(b)は、シーケンスの時間τを短縮した後の縦磁化調整用シーケンス21を示す図である。
2 コイルアセンブリ
3 テーブル
4 受信コイル
5 制御装置
6 入力装置
7 表示装置
Claims (10)
- スピンの横磁化を再収束させるためのRFパルスα1°θ1°、α2°θ2°、−α1°θ1°、および−α2°θ2°を順に送信し(α1°、α2°、−α1°、および−α2°はRFパルスのフリップ角、θ1°、θ2°は、RFパルスの位相)、スピンの横磁化を再収束させた後にスピンの横磁化を縦磁化にする磁気共鳴イメージング装置であって、
前記RFパルスα1°θ1°、α2°θ2°、−α1°θ1°、および−α2°θ2°のフリップ角α1°、α2°、−α1°、および−α2°の組合せは、下記の組合せのうちのいずれかの組合せである磁気共鳴イメージング装置。
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°−Δd1°,
180°+Δd2°,−(180°−Δ
d1°),−(180°+Δ
d2°))
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°+Δd1°,−
(180°−Δd2°),−
(180°+Δd1°),
180°−Δd2°)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°−Δd1°
),−(180°+Δd2°
),180°−Δd1°,
180°+Δd2°)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°+Δd1°
),180°−Δd2°,
180°+Δd1°,−(180°−Δ
d2°))
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°+Δd1°,
180°−Δd2°,−(180°+Δ
d1°),−(180°−Δ
d2°))
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(180°−Δd1°,−
(180°+Δd2°),−
(180°−Δd1°),
180°+Δd2°)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°+Δd1°
),−(180°−Δd2°
),180°+Δd1°,
180°−Δd2°)
(α1°,α2°,−α1°,−α2°)
=(−(180°−Δd1°
),180°+Δd2°,
180°−Δd1°,−(180°+Δ
d2°))
ただし、0°<Δd1°<180°及び 0°<Δd2°<180°
- 前記RFパルスα1°θ1°の前に、スピンの縦磁化を横磁化にするためのRFパルスβ°δ°(β°はフリップ角、δ°はRFパルスの位相)を送信し、
前記RFパルス−α2°θ2°の後に、再収束したスピンの横磁化を縦磁化に回復させる磁気共鳴イメージングスピンの縦磁化を横磁化にするためのRFパルス−β°δ°(−β°はフリップ角、δ°はRFパルスの位相)を送信する、請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記RFパルスβδ°の中心時点と前記RFパルスα1°θ1°の中心時点との間の時間間隔に対して、
前記RFパルスα1°θ1°の中心時点と前記RFパルスα2°θ2°の中心時点との間の時間間隔が2倍であり、
前記RFパルスα2°θ2°の中心時点と前記RFパルス−α1°θ1°の中心時点との間の時間間隔が2倍であり、
前記RFパルス−α1°θ1°の中心時点と前記RFパルス−α2°θ2°の中心時点との間の時間間隔が2倍であり、
前記RFパルス−α2°θ2°の中心時点と前記RFパルス−βδ°の中心時点との間の時間間隔が同じである、請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 第1の流速で流れるスピンの位相と、前記第1の流速よりも速い第2の流速で流れるスピンの位相とを180°シフトさせるための速度エンコード勾配パルス、又は
前記第2の流速で流れるスピンの横磁化を消失させるためのクラッシャー勾配パルス、
を印加する、請求項1〜3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。 - 第1の流速で流れるスピンの位相と、前記第1の流速よりも速い第2の流速で流れるスピンの位相とを180°シフトさせるための速度エンコード勾配パルスと、
前記第2の流速で流れるスピンの横磁化を消失させるためのクラッシャー勾配パルスと、
を印加する、請求項1〜3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。 - 前記速度エンコード勾配パルスは、被検体の所定方向に印加され、
前記クラッシャー勾配パルスは、被検体の前記所定方向とは異なる他の方向に印加されている、請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記速度エンコード勾配パルスと前記クラッシャー勾配パルスは、一軸に合成されている、請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記RFパルスα1°θ1°、α2°θ2°、−α1°θ1°、および−α2°θ2°の位相θ1°およびθ2°は、前記被検体の体軸方向であるz軸方向に垂直な前記被検体の前後方向(AP方向)のy軸に一致している、請求項1〜7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RFパルスβδ°および−βδ°の位相δは、前記被検体の体軸方向であるz軸方向に垂直な前記被検体の左右方向(RL方向)のx軸に一致している、請求項2〜8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。
- スピンの横磁化を再収束させるためのRFパルスα1°θ1°、α2°θ2°、α1°θ1°、およびα2°θ2°を順に送信し(α1°およびα2°はRFパルスのフリップ角、θ1°、θ2°は、RFパルスの位相)、スピンの横磁化を再収束させた後にスピンの横磁化を縦磁化にする磁気共鳴イメージング装置であって、
前記フリップ角α1°およびα2°の組合せは、下記の組合せのうちのいずれかの組合せである磁気共鳴イメージング装置。
(α1°,α2°)
=(180°−Δd1°,
180°+Δd2°)
(α1°,α2°)
=(180°+Δd1°,−
(180°−Δd2°))
(α1°,α2°)
=(−(180°−Δd1°
),−(180°+Δd2°
))
(α1°,α2°)
=(−(180°+Δd1°
),180°−Δd2°)
(α1°,α2°)
=(180°+Δd1°,
180°−Δd2°)
(α1°,α2°)
=(180°−Δd1°,−
(180°+Δd2°))
(α1°,α2°)
=(−(180°+Δd1°
),−(180°−Δd2°
))
(α1°,α2°)
=(−(180°−Δd1°
),180°+Δd2°)
ただし、0°<Δd1°<180°及び 0°<Δd2°<180°
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