JP6291328B2 - 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング装置に搭載されるパルスシーケンスの算出方法 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態のMRI装置について説明する。図1は、本実施形態のMRI装置100の概略構成を示すブロック図である。MRI装置100は、静磁場を発生するマグネット101と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル102と、シーケンサ104と、傾斜磁場電源105と、RF発生部106と、高周波磁場を照射するとともにNMR信号を検出する送受信コイル107と、受信器108と、計算機109と、ディスプレイ110と、記憶媒体111とを備える。送受信コイル107は、図では単一のものを示しているが送信コイルと受信コイルとを別個に備えていてもよい。
本実施形態は、本発明を2D−SE(Spin Echo)シーケンスに適用した実施形態であり、このパルスシーケンスに含まれる複数の傾斜磁場に、合成波形の傾斜磁場パルスを用いる。
波形変換部は、上に凸のなめらかに変化する波形を持つ基本波を時間軸方向にずらして合成し、スライス選択傾斜磁場パルスを生成する。この際、生成されるスライス選択傾斜磁場パルスは、基本となるスライス選択傾斜磁場パルスと、符号、印加量(時間積分値)、印加開始時間、および印加終了時間がほぼ同一であって、RFパルスの強度が最大値となる時刻(ピーク位置の時刻)における強度が同一かそれ以下となるようにする。基本となるスライス選択傾斜磁場パルスのパラメータ(符号、印加量(時間積分値)、印加開始時間、および印加終了時間)は、シーケンサ104または記憶媒体111に予め設定されたパルスシーケンスから読み出す。
なお以下の説明では、基本波がサイン波の場合を例に説明する。
上述したスライス傾斜磁場パルスAs1、Ds1を、合成波形の傾斜磁場パルスAs2、Ds2に変換したのに伴い、それらとともに照射するRFパルスAr1、Br1の波形を変更する。傾斜磁場波形に合わせたRF波形の変更は、例えば、Small tip angle approximation法を用いて算出することができる。
スライス選択傾斜磁場以外の傾斜磁場パルスについても、スライス選択傾斜磁場の場合と同様に、まず、基本波(図5(a)、(b))を選択し、これら基本波を用いて、基本波と同じ波形の傾斜磁場パルス又は基本波を合成した合成波形の傾斜磁場パルスを作成する。
リードアウト傾斜磁場についても、静音化の観点から、隣接する傾斜磁場パルスを一体にして、一つの傾斜磁場パルスに変換する。例えば、図3に示すパルスシーケンスのクラッシャーパルスCf1、リードアウト傾斜磁場Df1およびクラッシャーパルスEf1を一体として、これらと印加時間、印加量が同じ一つのサイン波或いは合成波形を作成する。
本実施形態における静音化の効果を評価するため、次のようにして等価騒音レベルを見積もった。すなわち、傾斜磁場波形をフーリエ変換して周波数分布を求め、その周波数分布にMRI装置で測定したA特性のFRFを乗算した結果から等価騒音レベルを計算した。FRFは、ホワイトノイズ状の傾斜磁場を印加しながら発生する音をマイクで測定し、測定した音を周波数スペクトル変換することにより、得られる。図15に、パルスシーケンスに用いる傾斜磁場波形Gとその周波数分布FT(G)および測定したFRFを示す。図15の最下段が、傾斜磁場の周波数分布とFRFを乗算した結果(FT(Gx)×FRF)である。
第一実施形態は、2D−SEシーケンスに適用した実施形態であるが、本発明は、2D−SEシーケンス以外のパルスシーケンスにも適用できる。本実施形態は、グラディエントエコー(GrE)シーケンスに適用した実施形態である。GEシーケンスは、図17に示す3次元シーケンス(3D−GrEシーケンス)、図18に示す2次元シーケンス(2D−GrEシーケンス)のいずれにも適用することができる。2D−GrEシーケンス(410、411)は、3D−GrEシーケンスのスライスエンコードを省いたものであり、その他はほぼ同じであるので、以下、3D−GrEシーケンスについて説明する。
Claims (13)
- 静磁場を発生する静磁場磁石と、前記静磁場磁石が発生する静磁場内に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルと、高周波磁場を発生するとともに核磁気共鳴信号を検出する高周波コイルと、所定のパルスシーケンスに従って、前記傾斜磁場コイルおよび高周波コイルを駆動する制御部と、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パルスシーケンスに含まれる少なくとも一つの傾斜磁場が、時間軸方向にずれた2以上の基本波を合成した形状(合成波形)を持つパルスであり、前記基本波は、上に凸のなめらかに変化する波形を持つことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記制御部は、前記合成波形状を持つ傾斜磁場パルスのパラメータを変更する波形変換部を備え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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記合成波形の傾斜磁場パルスは、スライス選択パルスであ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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
スライス選択パルスの形状に対応して、前記高周波コイルが発生する高周波磁場パルスを変更する高周波磁場パルス生成部を備え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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記合成波形の傾斜磁場パルスは、エンコードパルスであ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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記合成波形の傾斜磁場パルスは、読み出し傾斜磁場パルスであ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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記合成波形の傾斜磁場パルスは、三角形又は台形の傾斜磁場パルスと、印加開始点と印加終了点とが同じであって、面積(時間積分値)がほぼ同じであり、且つ時間方向の中心付近における強度が前記三角形又は台形の傾斜磁場パルスの強度とほぼ同じかそれ以下であ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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記基本波は、強度がオフセットされて極性が単一である一周期のサイン関数状の波形であ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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記基本波は、ガウス関数状の波形であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 磁気共鳴イメージング装置に搭載されるパルスシーケンスの算出方法であって、
前記パルススーケンスに含まれるスライス選択傾斜磁場パルスについて、縦軸を強度、横軸を時間とする所定のパルス形状をもとに、上に凸のなめらかに変化する波形を持つ第一の傾斜磁場パルスを算出するステップと、
前記第一の傾斜磁場パルスと同時に印加される高周波磁場パルスを算出するステップと、
算出した前記高周波磁場パルスの比吸収率(SAR)が閾値以内か閾値を超えるかを判定するステップと、
前記比吸収率が閾値以内のときに前記の傾斜磁場パルスを前記パルスシーケンスのスライス傾斜磁場として設定し、
前記比吸収率が閾値を超えるときに、前記スライス選択傾斜磁場について、縦軸を強度、横軸を時間とする所定のパルス形状をもとに、上に凸のなめらかに変化する波形を持つ基本波を複数用いて、当該複数の基本波を時間軸方向にずらして合成して、一つの合成波形を持つ第二の傾斜磁場パルスを算出し、前記パルスシーケンスのスライス傾斜磁場として設定するステップと、
を含む方法。 - 磁気共鳴イメージング装置に搭載されるパルスシーケンスの算出方法であって、
前記パルスシーケンスに含まれる少なくとも一つの傾斜磁場パルスについて、縦軸を強度、横軸を時間とする所定のパルス形状をもとに、上に凸のなめらかに変化する波形を持つ基本波を複数用いて、当該複数の基本波を時間軸方向にずらして合成し、その際、
前記合成波形を持つパルスの時間軸方向の開始時点および終了時点を、対象とする傾斜磁場パルスの開始時点および終了時点と同じにするとともに、
前記合成波形を持つパルスの面積を、対象とする傾斜磁場パルスの面積とほぼ同じにして、一つの合成波形を持つパルスを算出するステップを含む方法。 - 請求項11に記載の磁気共鳴イメージング装置に搭載されるパルスシーケンスの算出方法であって、
前記対象とする傾斜磁場パルスの印加時間に応じて合成波形を算出するか否かを選択するステップを含む方法。 - 請求項12に記載の磁気共鳴イメージング装置に搭載されるパルスシーケンスの算出方法であって、
前記印加時間が2ms程度以上であるときに合成波形を算出することを特徴とする方法。
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