JP5942271B2 - 磁気共鳴イメージング装置及び流体強調画像取得法 - Google Patents
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Description
次に、本発明の基礎となる、RFプリパルスとしてIRパルスを用いて、異なる組織の横磁化に位相差を設定する原理について説明する。本発明では、任意のフリップ角で縦磁化をフリップした後に任意のT1回復時間を設けるRFパルスを全てIRパルスと称する。ただし、本発明のRFプリパルスは、IRパルスに限定されず、縦磁化を所望の角度にフリップ(励起)できる全てのRFパルスが可能である。
一般的に、複素画像には、RFプリパルス後の短い待ち時間(TI)によって付与された位相差π(反対位相極性)以外に撮像によって発生する位相誤差が混入するので、この位相誤差を除去する必要がある。
最初に、図5を用いて本実施例のパルスシーケンスを説明する。図5は、本実施例のパルスシーケンスの一例を表すシーケンスチャートであり、RF,Gs,Gp,Gr,A/D,及びSignalは、それぞれ、RFパルス、スライス傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、読み出し傾斜磁場、エコー信号のサンプリング期間、及びエコー信号を示す(後述する他の実施例においても同様である)。図5(a)は、画像用エコー信号を計測するためのファーストスピンエコー(FSE;Fast-Spin Echo)シーケンスを用いる計測シーケンス部551の前に、RFプリパルスとしてのIRパルスを印加するRFプリパルス部550を加えたメインスキャン(Main-Scan)シーケンスの一例を示す。図5(b)は、図5(a)からRFプリパルス部550を除き、計測シーケンス部551におけるスライスと位相エンコードの各傾斜磁場パルスの変化量を大きくすることで、低空間分解能撮像に対応したプリスキャン(Pre-Scan)シーケンス560の一例を示す。なお、本実施例のベースとなるパルスシーケンスは、FSEシーケンスに限定されるものではなく、他のパルスシーケンスでもよい。これらMain-ScanシーケンスとPre-Scanシーケンスの各RFパルスと各傾斜磁場パルスの印加及びエコー信号の計測は計測制御部111により制御される。
次に、本実施例の好適な撮像条件について説明する。
例えば、FOVb=200mmで流速Vb=500mm/s程度の血流をターゲットにした場合には、(1)式よりTI=400msと求まる。目的の流速(Vb)は、例えば、予めPhase Contrastシーケンス等で流速を測定しておけば、TI設定は一意に決めることができる。
TI<=limit TI(φ)<=limit TI(φ=180度) (2)
とする必要がある。
FOVb<limit TI×Vb (3)
となるので、流れ方向の撮像領域幅(FOVb)は、その上限値をlimit FOVbとすると
FOVb<limit FOVb=limit TI×Vb (4)
とする必要がある。
limit max TR = d/Vb (6)
式(5)(6)を使うとlimit ETLは、式(7)のように算出できる。
例えば、ラベリングを行うIRパルスの印加幅d=200mmでES=10msecの撮像条件で、かつ流速Vb=500mm/secの場合には、セグメント数の上限数はLimit ETL数=40となり、設定できるエコートレイン数はこの上限数以下とするのが望ましい。設定画面上で撮像条件設定する際にはLimit ETL数を提示してもよい。
次に、本実施例の演算処理部114が有する、本実施例に係る各演算処理機能を図6に基づいて説明する。図6は、本実施例の演算処理部114が有する各機能の機能ブロック図である。本実施例に係る各演算処理機能は、シーケンス実行部601と、画像再構成部602と、位相画像演算部603と、位相差画像演算部604と、マスク処理部605と、位相アンラップ処理部606と、コントラスト強調処理部607と、リージョン・グローイング処理部608と、を有して成る。なお、これらの各演算処理機能の構成は、以降に説明する他の実施例おいても同様であるが、他の実施例では、一部の演算処理機能の処理内容が実施例に応じて一部異なり、異なる部分については、各実施例において説明する。
次に、図7を用いて本実施例の処理フローを説明する。図7は、本実施例の処理フローを表すフローチャートである。本処理フローは、予めプログラムとして記憶部115に記憶されており、演算処理部114が記憶部115からそのプログラムを読み込んで実行することにより実施される。また、本処理フローの説明では下肢部を想定し、図8に、上流領域であって、RFプリパルス部550でラベリングを行うためのIRパルスを印加するラベリング領域804とその下流側である撮像領域(FOV)803の設定例を示す。この2つの領域には動脈(太い実線)801に沿って静脈(太い点線)802も流れているが、本実施例では動脈801のみをラベリング対象とする。そして、図9に、図8に示す各領域に対して、図7に示す処理フローの各ステップを実施して得られる結果の一例を示す。以下、各ステップの処理の詳細を説明する。
TI1<limit TI(φ1)<limit TI(φ1=180度)
とする。なお、IR2に対応する待ち時間TI2は、IR2によりラベリングする血流部の縦磁化がT1回復して所望の信号強度となる時間とする。TI1<TI2であれば、IR2-IR1の順序で、TI1>TI2であれば、IR1-IR2の順序で、各IRパルスを印加する。
FOVb<limit FOVb=MIN((Vba×TI1),(Vbv×TI2)) (8)
となり、逆に、IR2で動脈を、IR1で静脈をそれぞれラベリングする場合は、
FOVb<limit FOVb=MIN((Vba×TI2),(Vbv×TI1)) (9)
となる。ここで、MIN(a,b)をa,bのいずれか小さい方をあらわす関数とする。一般的には、Vba>Vbvであることから、静脈を最初にラベリングして、次に動脈をラベリングする順序が、流れ方向に広い撮像領域幅(FOVb)を確保する点で好ましく、最初に静脈を、IR2でラベリングする場合(TI1<TI2となる)には(8)式で、IR1でラベリングする場合(TI1>TI2となる)は(9)式で、それぞれlimit FOVbが決定される。
さらに、図14に示すように、操作者が、位置決め画像上でラベリング領域毎に、そのラベリングが対象とする流速を入力できるようにして、(8)(9)式に基づいて、流れ方向の撮像領域幅(FOVb)が最適化されるようにしても良い。
Claims (17)
- 所定のパルスシーケンスに基づいて、流体部を含む被検体の撮像領域からエコー信号の計測を制御する計測制御部と、
前記エコー信号を用いて、前記流体部と静止部との間でコントラストを強調した画像を取得する演算処理部と、
を有して成り、
前記パルスシーケンスは、前記流体部の縦磁化を負方向に励起して該流体部をラベリングするRFプリパルスを備えるRFプリパルス部と、該ラベリングされた流体部が流れ込んだ撮像領域からエコー信号を計測する計測シーケンス部と、を有し、
前記演算処理部は、前記画像の位相情報に基づいて、前記流体部と前記静止部との間のコントラストを強調した流体強調画像を取得する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記計測制御部は、前記撮像領域よりも上流側の領域に前記RFプリパルスを印加して前記流体部をラベリングし、該ラベリングされた流体部の縦磁化がnull以上に回復する前に、前記計測シーケンス部を実行する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記RFプリパルスは、縦磁化をα(90<α<270)度に励起するIRパルスを含み、
前記計測シーケンス部は、縦磁化をβ(0<β≦90)度に励起して横磁化を生成する横磁化生成RFパルスを含む
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御部は、前記RFプリパルス部における前記IRパルスと、前記計測シーケンス部における前記横磁化生成RFパルスと、の間の待ち時間(TI)を、該IRパルスにより前記ラベリングされた流体部の縦磁化が負方向の状態を維持する時間とする
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項3記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御部は、前記ラベリングされた流体部と前記静止部とで、前記横磁化生成RFパルスの印加直後の横磁化の位相をπ異ならせて、前記エコー信号の計測を制御する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記計測シーケンス部で計測されたエコー信号を用いて再構成された画像の位相画像に基づいて、該画像の画素毎の重み係数を決定し、該重み係数を用いて前記流体強調画像を取得する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項5記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、
前記計測シーケンス部のみで計測されたエコー信号を用いて再構成された画像の位相画像と、前記RFプリパルス部と前記計測シーケンス部とで計測されたエコー信号を用いて再構成された画像の位相画像と、の位相差画像に基づいて前記画素毎の重み係数を決定し、
前記重み係数の分布を表すマスク画像を作成し、
前記マスク画像を前記再構成された画像の絶対値画像に画素毎に掛け合わせて、前記流体強調画像を取得する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項6記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記位相差画像において、前記流体部の位相を[0〜1]の値に、前記静止部の位相を[1]に変換して前記重み係数とする
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記流体部は流れ方向の異なる第1の流体部と第2の流体部とを有し、
前記RFプリパルス部は、フリップ角の異なる第1のRFプリパルスと第2のRFプリパルスとを有し、
前記計測制御部は、前記第1のRFプリパルスを前記第1の流体部の上流側の第1の領域に印加して該第1の流体部をラベリングし、前記第2のRFプリパルスを前記第2の流体部の上流側の第2の領域に印加して該第2の流体部をラベリングし、前記第1の領域と前記第2の領域の間の領域を前記撮像領域とし、
前記演算処理部は、前記第1の流体部と前記第2の流体部とを異なるコントラストにして、前記流体強調画像を取得する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項8記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記第1のRFプリパルスは、フリップ角φ 1 (90<φ 1 <270)度のIRパルスであり、
前記第2のRFプリパルスは、フリップ角φ 2 (0<φ 2 ≦90)度のIRパルスであり、
前記計測制御部は、前記第1の流体部の縦磁化がnull以上に回復する前に、前記計測シーケンス部を実行し、
前記演算処理部は、前記第1の流体部を前記位相情報に基づいてコントラスト強調を行い、前記第2の流体部を前記静止部との信号強度の差に基づいてコントラスト強調を行う
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記RFプリパルスは、2次元空間選択励起を行うRFパルスであり、
前記計測制御部は、前記撮像領域の上流側の流体部の少なくとも一部と交差する領域に2次元空間選択励起を行うRFパルスを印加して、該流体部の少なくとも一部をラベリングする
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項10記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記流体部は第1の流体部と第2の流体部とを有し、
前記RFプリパルスは、前記2次元空間選択励起を行うフリップ角の異なる第1のRFプリパルスと第2のRFプリパルスとを有し、
前記計測制御部は、前記第1のRFプリパルスを、前記撮像領域の上流側の前記第1の流体部の少なくとも一部と交差する領域に印加し、前記第2のRFプリパルスを、前記撮像領域の上流側の前記第2の流体部の少なくとも一部と交差する領域に印加する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記RFプリパルス部は、第1のRFプリパルスと第2のRFプリパルスとを有し、
前記計測制御部は、前記第1のRFプリパルスを前記流体部の上流側の第1の領域に印加して前記流体部をラベリングし、前記第2のRFプリパルスを前記第1の領域の下流側に隣接する第2の領域に印加し、前記第2の領域の少なくとも一部を前記撮像領域とする
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項12記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御部は、前記第1のRFプリパルスにより負方向にフリップされた流体部の縦磁化がnullにT1回復するタイミングで前記第2のRFプリパルスを印加し、前記第2のRFプリパルスにより負方向にフリップされた第2の領域の静止部の縦磁化が負方向を維持する時間内に、前記計測シーケンス部により前記撮像領域からのエコー信号の計測を制御する
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 所定のパルスシーケンスに基づいて、流体部を含む被検体の撮像領域からエコー信号の計測を制御する計測ステップと、
前記エコー信号を用いて、前記流体部と静止部との間でコントラストを強調した画像を取得する演算処理ステップと、
を有し、
前記パルスシーケンスは、前記流体部の縦磁化を負方向に励起して該流体部をラベリングするRFプリパルスを備えるRFプリパルス部と、該ラベリングされた流体部が流れ込んだ撮像領域からエコー信号を計測する計測シーケンス部と、を有し、
前記演算処理ステップでは、前記画像の位相情報に基づいて、前記流体部と前記静止部との間のコントラストを強調した流体強調画像を取得する磁気共鳴イメージング装置における流体強調画像取得法であって、
前記計測ステップでは、前記撮像領域よりも上流側の領域に前記RFプリパルスが印加されて、前記流体部の縦磁化がnullに回復する前に、前記計測シーケンス部が実行される
ことを特徴とする流体強調画像取得法。 - 請求項14記載の流体強調画像取得法において、
前記流体部は方向の異なる第1の流体部と第2の流体部とを有し、
前記RFプリパルス部は、フリップ角の異なる第1のRFプリパルスと第2のRFプリパルスとを有し、
前記計測ステップでは、前記第1のRFプリパルスが前記第1の流体部の上流側の第1の領域に印加されて該第1の流体部がラベリングされ、前記第2のRFプリパルスが前記第2の流体部の上流側の第2の領域に印加されて該第2の流体部がラベリングされ、前記第1の領域と前記第2の領域の間の領域が前記撮像領域とされ、
前記演算処理ステップでは、前記第1の流体部と前記第2の流体部とを異なるコントラストにして、前記流体強調画像が取得される
ことを特徴とする流体強調画像取得法。 - 請求項14又は15記載の流体強調画像取得法において、
前記RFプリパルスは、2次元空間選択励起を行うRFパルスであり、
前記計測ステップでは、前記撮像領域の上流側の流体部の少なくとも一部と交差する領域に2次元選択励起を行うRFパルスが印加されて、該流体部の少なくとも一部がラベリングされる
ことを特徴とする流体強調画像取得法。 - 請求項14乃至16のいずれか一項に記載の流体強調画像取得法において、
前記RFプリパルス部は、第1のRFプリパルスと第2のRFプリパルスとを有し、
前記計測ステップは、前記第1のRFプリパルスが前記流体部の上流側の第1の領域に印加されて前記流体部がラベリングされ、前記第2のRFプリパルスが前記第1の領域の下流側に隣接する第2の領域に印加され、前記第2の領域の少なくとも一部が前記撮像領域とされる
ことを特徴とする流体強調画像取得法。
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