JP6548257B2 - Magnetic resonance imaging system - Google Patents

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Description

本発明は、磁気共鳴撮影装置に関し、特に、組織の硬さを測定するMRエラストグラフィ(Magnetic Resonance Elastography : MRE)が可能な磁気共鳴撮影装置に関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus, and more particularly, to a magnetic resonance imaging apparatus capable of magnetic resonance elastography (MRE) for measuring the hardness of tissue.

医療現場において、患者に対して放射線被曝等の影響の少ないMRI装置(Magnetic Resonance Imaging装置:磁気共鳴画像装置)が使用されている。MRI装置では、人体の各細胞に含まれる水素原子核(プロトン)に対して、プロトンのスピンに応じた高周波磁場を印加して励起し、励起したプロトンが元の状態に戻る(緩和)際に発する電磁波に基づいて、プロトンの密度が異なる部分(例えば、水と脂肪)を濃淡で表した画像を得ることが可能である。
MRE(Magnetic Resonance Elastography:磁気共鳴エラストグラフィ)は、対象物に振動(体幹部の場合には、50Hz程度)を加えながら、MRI装置で撮像することで、対象部内部の「硬さ」の違いによる振動波の伝播の違いを利用し、硬さを画像化する撮像法である(特許文献1,2参照)。
In the medical field, an MRI apparatus (Magnetic Resonance Imaging apparatus: magnetic resonance imaging apparatus) which is less affected by radiation exposure and the like to a patient is used. In an MRI apparatus, a hydrogen magnetic field (proton) contained in each cell of the human body is excited by applying a high frequency magnetic field corresponding to the spin of proton, and the excited proton is emitted when it returns to its original state (relaxation) Based on the electromagnetic waves, it is possible to obtain an image in which portions with different proton density (for example, water and fat) are represented by shading.
MRE (Magnetic Resonance Elastography) is the difference in "hardness" inside the target part by imaging with an MRI device while applying vibration (about 50 Hz in the case of a trunk) to the target It is an imaging method of imaging hardness by utilizing the difference in propagation of vibration waves due to the above (see Patent Documents 1 and 2).

一般的には、病変は、悪性度が高まるに連れて硬くなり、その悪性度を診断するための「触診」が古くから実施されている。触診は簡便で有効な診断方法ではあるものの、体内の深い部分や骨などに囲まれた部分の触診が難しい。MREでは人体表面に強制的な振動を発生させ、その振動波が体内を伝搬する様子から、局所の硬さの違いを画像化する。これによりMREは触診が困難であった部分の硬さ計測を可能にし、これまでとは全く異なる診断価値をもつ画像を提供できる可能性がある。   In general, lesions become harder as the grade of malignancy increases, and "palpation" for diagnosing the grade of malignancy has been practiced since ancient times. Although palpation is a simple and effective diagnostic method, it is difficult to palpate deep parts of the body and parts surrounded by bones and the like. In MRE, forcible vibration is generated on the human body surface, and the difference in local hardness is imaged from the appearance that the vibration wave propagates in the body. This enables the MRE to measure the hardness of the part that is difficult to palpate, and may provide an image with an entirely different diagnostic value.

MREに関する技術として、以下の非特許文献1に記載の技術が公知である。
非特許文献1には、MRエラストグラフィの画像を得る際に、高周波磁場を印加する間隔(繰り返し時間TR)の間に信号を得るタイミング(エコー時間:TE)を複数回設けるマルチエコー型のシーケンスを採用し、各エコー時間に同期させて、MR信号読み取り用傾斜磁場であるリードアウト傾斜磁場を印加することで、振動波が体内を伝播する様子を強調した画像を得る技術が記載されている。
As a technology related to MRE, the technology described in Non-Patent Document 1 below is known.
Non-Patent Document 1 describes a multi-echo type sequence in which a plurality of timings (echo time: TE) for obtaining a signal are obtained during an interval (repeat time TR) to which a high frequency magnetic field is applied when acquiring MR elastography images. Describes a technique for obtaining an image emphasizing the propagation of an oscillatory wave in the body by applying a readout gradient magnetic field, which is a gradient magnetic field for reading an MR signal, in synchronization with each echo time. .

一方、従来のMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置において、水若しくは脂肪を強調したMR画像を得るために、古くからDixon法が利用されている(特許文献3,4参照)。Dixon法は、水と脂肪の共鳴周波数差を利用して、組織内の水からの信号だけ、もしくは、脂肪からの信号だけを反映させた水画像と脂肪画像を作り出す。病変や組織変性によって、この水と脂肪の比率が変化するため、MR画像による画像診断において、水画像及び脂肪画像は利用価値が高い。よって、Dixon法は今日のMRI技術において有効な撮像法である。   On the other hand, in the conventional MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus, the Dixon method has long been used to obtain an MR image in which water or fat is emphasized (see Patent Documents 3 and 4). The Dixon method makes use of the resonance frequency difference between water and fat to produce a water image and a fat image reflecting only the signal from water in the tissue or the signal from fat. Since the ratio of water to fat changes due to lesions or tissue degeneration, water images and fat images have high utility value in image diagnosis using MR images. Thus, the Dixon method is an effective imaging method in current MRI technology.

MRエラストグラフィとDixon法を並行して実行する技術に関して、以下の非特許文献2に記載の技術が公知である。
非特許文献2には、MRエラストグラフィの画像を得る際に、高周波磁場を印加後、エコー時間が経過するまでの間に、傾斜磁場のスライス方向、リードアウト方向、位相エンコーディング方向の3つの方向に対して、振動検出用傾斜磁場(MEG:motion encoding gradient(もしくはMSG:Motion Sensitizing gradientと呼ばれることもある))を印加して、MRエラストグラフィの画像を得るとともに、エコー時間で得られた信号に基づいて、ディクソン:Dixon法を利用してMR画像を得る技術が記載されている。
The technique described in Non-Patent Document 2 below is known as a technique for performing MR elastography and Dixon in parallel.
In Non-Patent Document 2, when obtaining an image of MR elastography, after applying a high frequency magnetic field, three directions of a slice direction, a read out direction, and a phase encoding direction of a gradient magnetic field are generated until an echo time elapses. By applying a gradient magnetic field for motion detection (MEG: motion encoding gradient (also referred to as MSG: Motion Sensitizing gradient)) to obtain an image of MR elastography and a signal obtained at echo time On the basis of the above, a technology for obtaining MR images using the Dixon: Dixon method is described.

特表2005−507691号公報(「0008」、「0014」〜「0023」)Japanese Patent Application Publication No. 2005-507691 ("0008", "0014" to "0023") 特開2011−98158号公報(「0003」〜「0018」、「0026」〜「0029」)JP, 2011-98158, A ("0003"-"0018", "0026"-"0029") 特開2015−93108号公報(「0003」〜「0015」)JP, 2015-93108, A ("0003"-"0015") 特開2012−90867号公報(「0003」〜「0016」)JP 2012-90867 A ("0003" to "0016")

Numano T, et.al, “ A simple method for MR elastography : a gradient-echo type multi-echo sequence” , Magn ResonImaging.2015;33(1):31-37Numano T, et. Al, “A simple method for MR elastography: a gradient-echo type multi-echo sequence”, Magn Reson Imaging. 2015; 33 (1): 31-37 Joshua Trzasko, et.al, “ Simultaneous MR elastography and Fat+Water Imaging” , Proceeding of InternationlSciety of Magnetic Resonacein Medicine 23 (2015) 1061Joshua Trzasko, et. Al, “Simultaneous MR elastography and Fat + Water Imaging”, Proceeding of Internation Sciety of Magnetic Resonances Medicine 23 (2015) 1061

(従来技術の問題点)
非特許文献1には、MREを実施するための方法が記載されているが、MRI画像に関する記載や、MRIの測定を同時に行うことに関しては記載がない。
非特許文献2に記載の技術では、MREとDixon法の併用がされているが、MREの測定を行う際に必要なMEGを印加した後に、エコー時間を設定する必要があるため、MEGを印加する分だけ、エコー時間を短く設定することができず、エコー時間が長くなる問題がある。これにより、横緩和現象の影響を強く受け、画像の信号強度が低下する。すなわち、高周波磁場を印加してプロトンが励起されてから、元の状態に戻る途中ではなく、戻りきった状態に近い状態の画像が取得されやすい。よって、水と脂肪との信号の差が小さくなりやすく、得られるMRI画像のコントラストが不鮮明になりやすい。
(Problems of the prior art)
Although Non-Patent Document 1 describes a method for performing MRE, there is no description regarding an MRI image and no description regarding simultaneous measurement of MRI.
Although the technique described in Non-Patent Document 2 uses the MRE and Dixon in combination, it is necessary to set the echo time after applying the MEG necessary for performing the MRE measurement, so the MEG is applied. As a result, the echo time can not be set short, and the echo time is long. As a result, the signal strength of the image is reduced due to the influence of the lateral relaxation phenomenon. That is, after protons are excited by applying a high frequency magnetic field, it is easy to obtain an image in a state close to a completely returned state, not on the way back to the original state. Therefore, the difference between the signals of water and fat tends to be small, and the contrast of the obtained MRI image tends to be unclear.

本発明は、磁気共鳴撮影装置において、鮮明なMRI画像とMRE画像とを短いエコー時間で得ることを技術的課題とする。   The present invention makes it a technical subject to obtain a clear MRI image and an MRE image in a short echo time in a magnetic resonance imaging apparatus.

前記技術的課題を解決するために、請求項1に記載の発明の磁気共鳴撮影装置は、
静磁場と、位置に応じて磁場が変化する傾斜磁場と、プロトンの磁気共鳴条件に基づいて予め設定された交番磁場と、を被検者の被検査部に対して発生させる磁場発生装置と、
前記交番磁場を予め設定された繰り返し時間をあけて印加する交番磁場の印加手段と、
前記交番磁場で励起された被検査部のプロトンが緩和する際に放出される電磁波を受信する時間であるエコー時間であって、前回の交番磁場と次回の交番磁場との間に複数回設定され且つ水に含まれるプロトンと脂肪に含まれるプロトンとでの共鳴周波数のずれに基づいて設定された前記エコー時間に基づいて、前記電磁波を受信する受信手段と、
被検査部に対して設定された交差する3軸であるスライス方向、リードアウト方向、位相エンコーディング方向に対して、複数回設定された前記エコー時間に同期させて、前記リードアウト方向に傾斜磁場を印加する傾斜磁場の印加手段と、
前記エコー時間に応じて取得された電磁波に基づいて、水に含まれるプロトンのスピンと脂肪に含まれるプロトンのスピンとが同位相の場合の信号強度と、逆位相の場合の信号強度とから、水をベースとする第1の画像と、脂肪をベースとする第2の画像とを取得、算出する強度画像の取得手段と、
被検査部に振動を付与する振動付与部材であって、前記エコー時間に同期し且つ位相の異なる複数の振動を付与する振動付与部材と、
前記エコー時間に応じて取得された電磁波に基づいて、電磁波信号の位相に応じたMR位相画像を、前記振動付与部材で付与される振動の位相毎に、取得するMR位相画像の取得手段と、
前記MR位相画像から得られた振動波の波長と、前記振動付与部材で付与された振動波の周波数と、前記被検査部の密度と、に基づいて、前記被検査部の硬さを推定する硬さ推定手段と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above technical problems, the magnetic resonance imaging apparatus of the invention according to claim 1 is:
A magnetic field generator for generating a test subject of a subject with a static magnetic field, a gradient magnetic field whose magnetic field changes according to the position, and an alternating magnetic field preset based on magnetic resonance conditions of protons;
Means for applying an alternating magnetic field for applying the alternating magnetic field with predetermined repetition time;
The echo time, which is the time to receive the electromagnetic wave emitted when the protons of the test part excited by the alternating magnetic field relax, is set several times between the previous alternating magnetic field and the next alternating magnetic field. And receiving means for receiving the electromagnetic wave based on the echo time set based on a shift in resonance frequency between protons contained in water and protons contained in fat;
The gradient magnetic field is set in the readout direction in synchronization with the echo time set a plurality of times with respect to a slice direction, a readout direction, and a phase encoding direction, which are three intersecting axes set for the portion to be inspected. Means for applying a gradient magnetic field to be applied;
Based on the electromagnetic wave acquired according to the echo time, from the signal strength in the case where the spin of the proton contained in water and the spin of the proton contained in the fat are in phase and the signal strength in the opposite phase, Means of acquiring an intensity image for acquiring and calculating a first image based on water and a second image based on fat;
A vibration applying member for applying vibration to a portion to be inspected, the vibration applying member synchronized with the echo time and applying a plurality of vibrations having different phases;
Means for acquiring an MR phase image for acquiring an MR phase image corresponding to the phase of an electromagnetic wave signal based on the electromagnetic wave acquired according to the echo time, for each phase of vibration applied by the vibration applying member;
The hardness of the portion to be inspected is estimated based on the wavelength of the vibration wave obtained from the MR phase image, the frequency of the vibration wave applied by the vibration applying member, and the density of the portion to be inspected. Hardness estimation means,
It is characterized by having.

請求項1に記載の発明によれば、MEGを使用する従来技術に比べて、鮮明なMRI画像とMRE画像とを短いエコー時間で得ることができる。これにより、非特許文献2よりも高い信号雑音比でDixon法を併用できる。   According to the invention described in claim 1, clear MRI and MRE images can be obtained with a short echo time as compared with the prior art using MEG. As a result, the Dixon method can be used in combination with a signal noise ratio higher than that of Non-Patent Document 2.

図1は本発明の実施例1の磁気共鳴撮影装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory view of a magnetic resonance imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図2は実施例1の磁気共鳴撮影装置におけるコンピュータ本体の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of a computer main body in the magnetic resonance imaging apparatus of the first embodiment. 図3は実施例1の磁場の印加および振動の付与の説明図であり、横軸に時間を取ったグラフである。FIG. 3 is an explanatory view of application of a magnetic field and application of vibration in Example 1, and is a graph in which time is taken on the horizontal axis. 図4は水と脂肪とでプロトンの共鳴周波数がずれることの説明図である。FIG. 4 is an explanatory view of the fact that the resonance frequency of protons is shifted between water and fat. 図5は実施例1のMR画像を作成する処理の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a process of creating an MR image according to the first embodiment. 図6は実施例1のMR強度画像における第1の画像と第2の画像との一例の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an example of the first image and the second image in the MR intensity image of the first embodiment. 図7は従来のMRE撮影の場合のエコー時間や印加される傾斜磁場や振動の説明図である。FIG. 7 is an explanatory view of echo time, applied gradient magnetic field and vibration in the case of conventional MRE imaging. 図8は傾斜磁場が印加される回数と位相シフトとの関係の説明図であり、図8Aは傾斜磁場がプラスにかかり続ける場合の説明図、図8Bは傾斜磁場がマイナスにかかり続ける場合の説明図である。FIG. 8 is an explanatory view of the relationship between the number of times the gradient magnetic field is applied and the phase shift, FIG. 8A is an explanatory view when the gradient magnetic field continues to be positive, and FIG. 8B is an explanation when the gradient magnetic field continues to be negative FIG.

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例(以下、実施例と記載する)を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
Next, specific examples of the embodiment of the present invention (hereinafter referred to as examples) will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
In the following description using the drawings, illustration of members other than members necessary for the description is appropriately omitted for easy understanding.

図1は本発明の実施例1の磁気共鳴撮影装置の説明図である。
図1において、実施例1の磁気共鳴撮影装置1は、磁場発生装置の一例としての磁石部2を有する。磁石部2には、内部を水平方向に貫通する貫通孔3が形成されている。貫通孔3には、寝た状態の被検者4が支持される寝台6が貫通可能である。
磁石部2は、静磁場印加部材の一例としての静磁場発生磁石11を有する。なお、静磁場発生磁石として、超電導電磁石や永久磁石を使用することが可能である。静磁場発生磁石11の内側には、傾斜磁場印加部材の一例としての傾斜磁場発生コイル12が配置されている。傾斜磁場発生コイル12の内側には、励起磁場印加部材の一例としての高周波磁場発生コイル13が配置されている。高周波磁場発生コイル13の内側には、受信部の一例として、電磁波を受信する受信コイル14が配置されている。
FIG. 1 is an explanatory view of a magnetic resonance imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a magnetic resonance imaging apparatus 1 of Example 1 has a magnet unit 2 as an example of a magnetic field generation apparatus. The magnet portion 2 is formed with a through hole 3 which penetrates the inside in the horizontal direction. The bed 6 on which the subject 4 in the sleeping state is supported can pass through the through hole 3.
The magnet unit 2 includes a static magnetic field generating magnet 11 as an example of a static magnetic field application member. It is possible to use a superconducting magnet or a permanent magnet as the static magnetic field generating magnet. A gradient magnetic field generating coil 12 as an example of a gradient magnetic field application member is disposed inside the static magnetic field generating magnet 11. Inside the gradient magnetic field generating coil 12, a high frequency magnetic field generating coil 13 as an example of an excitation magnetic field applying member is disposed. Inside the high frequency magnetic field generating coil 13, a receiving coil 14 for receiving an electromagnetic wave is disposed as an example of a receiving unit.

また、実施例1では、MRE測定用に、被検者4には、被検査部の一例としての肝臓の位置に対応する体表面の部分に、振動付与部材の一例としての振動板(パッシブドライバー)16が支持されている。振動板16は、被検者4に対して予め設定された周波数で振動を付与する部材であり、例えば、特許文献2等に記載された従来公知の任意の構成のものを採用可能である。   Further, in the first embodiment, a diaphragm (passive driver as an example of a vibration applying member for the MRE measurement in the portion of the body surface corresponding to the position of the liver as an example of the subject to be examined). ) 16 is supported. The diaphragm 16 is a member that applies vibration to the subject 4 at a preset frequency, and can adopt, for example, any conventionally known configuration described in Patent Document 2 and the like.

前記磁石部2には、情報処理装置の一例としてのコンピュータ装置21がケーブルCbを介して電気的に接続されている。したがって、コンピュータ装置21は、磁石部2との間で、静磁場発生磁石11等の制御信号や受信コイル14での検知信号等が送受信可能に構成されている。コンピュータ装置21は、コンピュータ本体22と、表示部の一例としてのディスプレイ23と、入力部の一例としてのキーボード24およびマウス25と、を有する。なお、実施例1では、コンピュータ装置21と磁石部2とをケーブルCbで接続する構成を例示したが、これに限定されず、携帯電話回線やBluetooth(登録商標)、無線LAN等、任意の無線通信方式で情報の送受信を行うことも可能である。   A computer device 21 as an example of an information processing apparatus is electrically connected to the magnet unit 2 via a cable Cb. Therefore, the computer device 21 is configured to be able to transmit and receive the control signal of the static magnetic field generating magnet 11 or the like, the detection signal of the receiving coil 14 and the like with the magnet unit 2. The computer device 21 has a computer main body 22, a display 23 as an example of a display unit, and a keyboard 24 and a mouse 25 as an example of an input unit. Although the configuration in which the computer device 21 and the magnet unit 2 are connected by the cable Cb is exemplified in the first embodiment, the present invention is not limited to this, and any wireless communication such as a cellular phone line, Bluetooth (registered trademark), wireless LAN, etc. It is also possible to transmit and receive information by a communication method.

(実施例1のコンピュータ本体22の制御部の説明)
図2は実施例1の磁気共鳴撮影装置におけるコンピュータ本体の機能ブロック図である。
図2において、実施例1のコンピュータ本体22の制御部41は、外部との信号の入出力および入出力信号レベルの調節等を行うI/O(入出力インターフェース)、必要な起動処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたROM(リードオンリーメモリ)、必要なデータ及びプログラムを一時的に記憶するためのRAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM等に記憶された起動プログラムに応じた処理を行うCPU(中央演算処理装置)ならびにクロック発振器等を有するコンピュータ装置により構成されており、前記ROM及びRAM等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
制御部41には、基本動作を制御する基本ソフト、いわゆる、オペレーティングシステムOS、アプリケーションプログラムの一例としての磁気共鳴装置制御プログラムAP1、その他の図示しないソフトウェアが記憶されている。
(Description of Control Unit of Computer Body 22 of First Embodiment)
FIG. 2 is a functional block diagram of a computer main body in the magnetic resonance imaging apparatus of the first embodiment.
In FIG. 2, the control unit 41 of the computer main body 22 according to the first embodiment performs I / O (input / output interface) for performing input / output of signals with the outside, adjustment of input / output signal levels, etc., necessary startup processing. Perform processing according to the boot program stored in ROM (read only memory) in which the program and data etc. are stored, RAM (random access memory) for temporarily storing necessary data and programs, and ROM etc It is comprised by computer apparatus which has CPU (central processing unit), a clock oscillator, etc., and various functions can be implement | achieved by executing the program memorize | stored in said ROM, RAM, etc.
The control unit 41 stores basic software for controlling basic operations, an operating system OS, a magnetic resonance apparatus control program AP1 as an example of an application program, and other software (not shown).

(実施例1の制御部41に接続された要素)
制御部41には、キーボード24やマウス25、受信コイル14等の信号出力要素からの出力信号が入力されている。
また、実施例1の制御部41は、ディスプレイ23、静磁場発生磁石11、傾斜磁場発生コイル12、高周波磁場発生コイル13等の被制御要素へ制御信号を出力している。
(Elements Connected to Control Unit 41 of First Embodiment)
An output signal from a signal output element such as the keyboard 24, the mouse 25, and the reception coil 14 is input to the control unit 41.
Further, the control unit 41 of the first embodiment outputs a control signal to controlled elements such as the display 23, the static magnetic field generating magnet 11, the gradient magnetic field generating coil 12, and the high frequency magnetic field generating coil 13.

(制御部41の機能)
実施例1の制御部41の磁気共鳴装置制御プログラムAP1は、下記の機能手段(プログラムモジュール)51〜58を有する。
(Function of control unit 41)
The magnetic resonance apparatus control program AP1 of the control unit 41 of the first embodiment has the following functional means (program modules) 51 to 58.

磁場制御手段51は、磁石部2を制御して、被検者4の被検査部をMR撮影するための磁場を制御する。実施例1の磁場制御手段51は、繰り返し時間記憶手段51aと、エコー時間記憶手段51bと、静磁場印加手段51cと、傾斜磁場印加手段51dと、交番磁場の印加手段の一例としての高周波磁場印加手段51eと、を有する。   The magnetic field control unit 51 controls the magnet unit 2 to control a magnetic field for performing MR imaging of the subject of the subject 4. The magnetic field control means 51 according to the first embodiment includes repetitive time storage means 51a, echo time storage means 51b, static magnetic field application means 51c, gradient magnetic field application means 51d, and high frequency magnetic field application as an example of alternating magnetic field application means. And means 51e.

図3は実施例1の磁場の印加および振動の付与の説明図であり、横軸に時間を取ったグラフである。
繰り返し時間記憶手段51aは、被検者4の被検査部に含まれるプロトンを励起するために印加される交番磁場の一例としての高周波磁場を印加する間隔である繰り返し時間TRを記憶する。
FIG. 3 is an explanatory view of application of a magnetic field and application of vibration in Example 1, and is a graph in which time is taken on the horizontal axis.
The repetition time storage means 51a stores a repetition time TR which is an interval for applying a high frequency magnetic field as an example of an alternating magnetic field applied to excite protons contained in the test part of the subject 4.

エコー時間記憶手段51bは、高周波磁場が印加されてから、励起されたプロトンが元の状態に戻る(緩和する)際に発する電磁波を取得するまでの間隔であるエコー時間TE1〜TE6を記憶する。図3において、実施例1では、エコー時間記憶手段51bは、高周波磁場が印加されてから1回目の電磁波を取得するまでの期間である第1のエコー時間TE1と、1回目の電磁波が取得されてから2回目の電磁波が取得されるまでの期間である第2のエコー時間TE2と、…、5回目の電磁波が取得されてから6回目の電磁波が取得されるまでの期間である第6のエコー時間TE6と、を記憶する。すなわち、実施例1では、前回の交番磁場と次回の交番磁場との間(繰り返し時間TR)に6回、電磁波を取得するように設定されている。
なお、実施例1では、繰り返し時間TRおよびエコー時間TE1〜TE6は、予め設定されているが、磁気共鳴撮影装置1の利用者が手動で入力して、設定、変更が可能に構成することも可能である。
The echo time storage means 51b stores echo times TE1 to TE6 which are intervals from the application of the high frequency magnetic field to the acquisition of the electromagnetic wave emitted when the excited protons return (relax) to the original state. In FIG. 3, in the first embodiment, the echo time storage unit 51b acquires a first echo time TE1 which is a period from the application of a high frequency magnetic field to acquisition of a first electromagnetic wave, and the first electromagnetic wave is acquired. The second echo time TE2, which is the period from the acquisition of the second electromagnetic wave to the second one,..., The sixth period from the acquisition of the fifth electromagnetic wave to the acquisition of the sixth electromagnetic wave The echo time TE6 is stored. That is, in the first embodiment, the electromagnetic wave is set to be acquired six times between the previous alternating magnetic field and the next alternating magnetic field (repetition time TR).
In the first embodiment, the repetition time TR and the echo times TE1 to TE6 are set in advance, but the user of the magnetic resonance imaging apparatus 1 can manually input and set or change. It is possible.

図4は水と脂肪とでプロトンの共鳴周波数がずれることの説明図である。
なお、実施例1では、第2のエコー時間TE2から第6のエコー時間TE6は、水に含まれるプロトンと脂肪に含まれるプロトンとでの共鳴周波数のずれに基づいて設定されている。図4において、一例として、静磁場が3[T]の場合は、プロトンの共鳴周波数が127.5[MHz]であり、水と脂肪で3.5[ppm]ずれるため、水と脂肪とでの共鳴周波数のずれは、127.5[MHz]×3.5[ppm]=446.3[Hz]となる。よって、時間にすると1/446.3=2.2[ms]となる。よって、0[ms]、2.2[ms],4.4[ms]、…毎に、水に含まれるプロトンのスピンの方向と、脂肪に含まれるプロトンのスピンの方向が同位相(in phase)となり、1.1[ms]、3.3[ms],5.5[ms]、…の場合に、逆位相(opposed phaseまたはout of phase)となる。
FIG. 4 is an explanatory view of the fact that the resonance frequency of protons is shifted between water and fat.
In the first embodiment, the second echo time TE2 to the sixth echo time TE6 are set based on the difference in resonance frequency between the proton contained in water and the proton contained in fat. In FIG. 4, as an example, when the static magnetic field is 3 [T], the resonance frequency of protons is 127.5 [MHz], and water and fat are shifted by 3.5 [ppm]. The deviation of the resonance frequency is 127.5 [MHz] × 3.5 [ppm] = 446.3 [Hz]. Therefore, in time, it becomes 1 / 446.3 = 2.2 [ms]. Therefore, every 0 [ms], 2.2 [ms], 4.4 [ms], ..., the direction of the spins of protons contained in water and the direction of the spins of protons contained in fat have the same phase (in It becomes the phase (opposed phase or out of phase) in the case of 1.1 [ms], 3.3 [ms], 5.5 [ms],.

MREの実施には、振動板16から付与される位相の異なる振動に同期した、複数の撮像が必要である。実施例1では、振動板16から、位相が90°ずつずれた4種類の振動が付与され、その振動位相を4つに分けた場合、各々の撮像は振動位相1(0°)、振動位相2(90°)、振動位相3(180°)、振動位相4(270°)と定義できる。ここで、振動位相1および振動位相3の撮像時の第1のエコー時間TE1を2.2[ms](in phase)に設定し、振動位相2および振動位相4の撮像時の第1のエコー時間TE1を3.3[ms](opposed phase)に設定する。これにより、in phaseの画像とopposed phaseの画像が2枚ずつ得られる。2枚のin phaseおよびopposed phaseの画像を各々加算平均すると、信号雑音比が√2倍に向上したin phase画像とopposed phase画像が得られる。この信号雑音比が向上したin phase画像とopposed phase画像を使うことで、Dixon法で得られる画像の信号雑音比も向上する。振動位相1と振動位相3の第1のエコー時間TE1(2.2[ms])に対して、振動位相2と振動位相4の第1のエコー時間TE1(3.3[ms])が異なるため、振動位相との同期にズレが生じる。そのため、振動位相の補正が必要になる。例を挙げると、50Hz振動の場合、opposed phase画像のTE1はin phase画像のTE1に比べて1.1[ms]遅れている。この遅れを振動位相差に変換すると19.8°に相当する。振動位相分割数が4の場合、振動位相を0°、90°、180°、270°で4回撮像するが、opposed phase画像では、in phaseから19.8°の遅れが生じているので、この位相遅れを補正して、0°(in phase)、70.2°(opposed phase)、180°(in phase)250.2°(opposed phase)で4回撮像する。   The implementation of the MRE requires a plurality of imagings synchronized with the different phase vibrations applied from the diaphragm 16. In the first embodiment, four types of vibrations whose phases are shifted by 90 ° are given from the diaphragm 16, and when the vibration phase is divided into four, each imaging is vibration phase 1 (0 °), vibration phase It can be defined as 2 (90 °), vibration phase 3 (180 °) and vibration phase 4 (270 °). Here, the first echo time TE1 at the time of imaging of the vibration phase 1 and the vibration phase 3 is set to 2.2 [ms] (in phase), and the first echo at the time of imaging of the vibration phase 2 and the vibration phase 4 The time TE1 is set to 3.3 [ms] (opposed phase). As a result, two images of the in phase image and the opposed phase are obtained. By averaging each of the two images of in phase and exposed phase, an in phase image and an exposed phase image are obtained in which the signal-to-noise ratio is improved by √2. The signal-to-noise ratio of the image obtained by the Dixon method is also improved by using the in-phase image and the opposed-phase image with the improved signal-to-noise ratio. The first echo time TE1 (3.3 ms) of the vibration phase 2 and the vibration phase 4 is different from the first echo time TE1 (2.2 ms) of the vibration phase 1 and the vibration phase 3 Therefore, the synchronization with the vibration phase is deviated. Therefore, it is necessary to correct the vibration phase. For example, in the case of the 50 Hz oscillation, TE1 of the opposed phase image is delayed by 1.1 [ms] relative to TE1 of the in phase image. Converting this delay into a vibration phase difference corresponds to 19.8 °. When the number of vibration phase divisions is 4, the vibration phase is imaged four times at 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °, but in the posed phase image, a delay of 19.8 ° from the in phase occurs. The phase delay is corrected, and imaging is performed four times at 0 ° (in phase), 70.2 ° (opposed phase), 180 ° (in phase) 250.2 ° (opposed phase).

静磁場印加手段51cは、静磁場発生磁石11を制御して、静磁場を発生させる。実施例1の静磁場印加手段51cは、一例として、3[T]の静磁場を発生させる。
傾斜磁場印加手段51dは、傾斜磁場発生コイル12を制御して、位置に応じて磁場が変化する傾斜磁場(勾配磁場)を発生させる。実施例1の傾斜磁場印加手段51dは、図3に示すように、互いに直交するスライス(slice)方向、リードアウト(read out)方向およびフェーズ(phase)方向の3軸方向において、繰り返し時間TR毎に、傾斜磁場61を発生させる。また、図3に示すように、実施例1では、リードアウト方向において、エコー時間TE1〜TE6に対応させて、極性の正負が周期的に変化する交番磁場62を印加させる。
The static magnetic field application unit 51 c controls the static magnetic field generating magnet 11 to generate a static magnetic field. The static magnetic field application unit 51c of the first embodiment generates a static magnetic field of 3 [T] as an example.
The gradient magnetic field application unit 51 d controls the gradient magnetic field generating coil 12 to generate a gradient magnetic field (gradient magnetic field) in which the magnetic field changes according to the position. As shown in FIG. 3, the gradient magnetic field applying unit 51d of the first embodiment has a repetition direction TR for each of three axial directions of slice, read out and phase orthogonal to each other. , A gradient magnetic field 61 is generated. Further, as shown in FIG. 3, in the first embodiment, an alternating magnetic field 62 in which the positive and negative polarities periodically change is applied in the readout direction corresponding to the echo times TE1 to TE6.

高周波磁場印加手段51eは、高周波磁場発生コイル13を制御して、プロトンを励起する周波数に対応する交番磁場である高周波磁場63を発生させる。実施例1の高周波磁場印加手段51eは、一例として、静磁場の方向に揃っているスピンを90°傾ける磁場を印加する。実施例1の高周波磁場印加手段51eは、繰り返し時間TRに応じた時期に、高周波磁場を発生させる。   The high frequency magnetic field application unit 51e controls the high frequency magnetic field generating coil 13 to generate a high frequency magnetic field 63 which is an alternating magnetic field corresponding to a frequency for exciting protons. As an example, the high frequency magnetic field application unit 51e of the first embodiment applies a magnetic field that inclines the spins aligned in the direction of the static magnetic field by 90 °. The high frequency magnetic field application unit 51e of the first embodiment generates a high frequency magnetic field at a time corresponding to the repetition time TR.

振動付与制御手段52は、振動板16を制御して、被検査部に振動を付与する。図3において、実施例1の振動付与制御手段52が付与する振動の周期は、傾斜磁場の交番磁場の周期、すなわち、エコー時間TE1〜TE6に同期している。なお、実施例1では、振動付与制御手段52は、図3に示す振動に対して、振動の位相を任意に変更できる機能を有し、この機能を利用して、例えば振動位相分割数が4つの場合、0°から位相を90°、180°、270°ずらした振動も付与する。
受信手段の一例としての信号取得手段53は、第1のエコー時間TE1〜第6のエコー時間TE6の時期に、受信コイル14を介して被検者4のプロトンが緩和する際に発生する電磁波信号を取得する。したがって、実施例1では、図3に示す振動が振動付与制御手段52で付与された状態で、エコー時間TE1〜TE6において受信コイル14で信号を測定し、位相が90°ずれた振動が付与された状態で、エコー時間TE1〜TE6において受信コイル14で信号を測定し、180°、270°ずれた状態でも同様に信号を測定することで、振動の位相を変えて、MR画像を複数回撮像する。
The vibration application control means 52 controls the diaphragm 16 to apply vibration to the inspected portion. In FIG. 3, the period of the vibration applied by the vibration applying control means 52 of the first embodiment is synchronized with the period of the alternating magnetic field of the gradient magnetic field, that is, the echo times TE1 to TE6. In the first embodiment, the vibration application control means 52 has a function capable of arbitrarily changing the phase of vibration with respect to the vibration shown in FIG. 3 and, using this function, for example, the number of vibration phase divisions is four. In one case, vibration with phase shifted by 90 °, 180 ° and 270 ° from 0 ° is also applied.
The signal acquiring unit 53 as an example of the receiving unit is an electromagnetic wave signal generated when the proton of the subject 4 is relaxed via the receiving coil 14 at the timing of the first echo time TE1 to the sixth echo time TE6. To get Therefore, in the first embodiment, in the state where the vibration shown in FIG. 3 is applied by the vibration applying control means 52, the signal is measured by the receiving coil 14 in the echo time TE1 to TE6, and the vibration whose phase is shifted 90 ° is applied. In this state, the signal is measured by the receiving coil 14 at echo times TE1 to TE6, and the signal is similarly measured even in the state of 180 ° and 270 °, thereby changing the phase of vibration and imaging MR images multiple times. Do.

図5は実施例1のMR画像を作成する処理の説明図である。
MR画像取得手段54は、信号処理手段54aと、MR強度画像の作成手段54bと、MR位相画像の作成手段54cと、を有し、信号取得手段53が取得した電磁波信号に基づいて、MR画像を作成する。
信号処理手段54aは、受信した電磁波信号において信号処理をする。実施例1の信号処理手段54aは、信号取得手段53が取得した信号を実数部r(real part)とし、信号取得手段53が取得した信号をπ/2位相を遅らせた信号を虚数部i(imaginary part)とする。すなわち、受信した電磁波信号に基づいた複素数、いわゆる、MRIの技術分野におけるk空間(周波数空間)の信号を生成する。そして、実数部rと虚数部iに対して、フーリエ逆変換(実施例では高速フーリエ逆変換)を行って、実空間の信号R,Iに変換する。そして、実空間における実数部Rと虚数部Iとに基づいて、複素平面における強度M=(R2+I21/2と、位相φ=tan-1(I/R)とを演算する。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a process of creating an MR image according to the first embodiment.
The MR image acquisition unit 54 includes a signal processing unit 54 a, an MR intensity image generation unit 54 b, and an MR phase image generation unit 54 c, and based on the electromagnetic wave signal acquired by the signal acquisition unit 53, Create
The signal processing means 54a performs signal processing on the received electromagnetic wave signal. The signal processing unit 54a according to the first embodiment sets the signal acquired by the signal acquisition unit 53 as a real part r (real part) and delays the signal acquired by the signal acquisition unit 53 by π / 2 phase as an imaginary unit i Imagine an imaginary part). That is, a complex number based on the received electromagnetic wave signal, that is, a signal of k space (frequency space) in the technical field of MRI is generated. Then, an inverse Fourier transform (in the embodiment, an inverse fast Fourier transform) is performed on the real part r and the imaginary part i to convert them into real space signals R and I. Then, based on the real part R and the imaginary part I in the real space, the intensity M = (R 2 + I 2 ) 1/2 in the complex plane and the phase φ = tan −1 (I / R) are calculated.

図6は実施例1のMR強度画像における第1の画像と第2の画像との一例の説明図である。
MR強度画像の作成手段54bは、信号処理手段54aで算出された強度Mに基づいて、MR強度画像を作成する。なお、MR強度画像は、一般的にMRI画像として、診断に使用される画像である。図5において、実施例1のMR強度画像の作成手段54bでは、第1のエコー時間TE1で測定された電磁波信号から算出される強度M、すなわち、水に含まれるプロトンのスピンの方向と、脂肪に含まれるプロトンのスピンの方向が同位相(in phase)になる場合の画像(in phase画像)と、第2のエコー時間TE2で測定された電磁波信号から算出される強度M、すなわち、水に含まれるプロトンのスピンの方向と、脂肪に含まれるプロトンのスピンの方向が逆位相(out of phaseまたはopposed phase)になる場合の画像(opposed phase 画像)とに基づいて、水をベースとする第1の画像と、脂肪をベースとする第2の画像とを取得、算出する。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an example of the first image and the second image in the MR intensity image of the first embodiment.
The MR intensity image creating unit 54b creates an MR intensity image based on the intensity M calculated by the signal processing unit 54a. The MR intensity image is an image generally used for diagnosis as an MRI image. In FIG. 5, in the MR intensity image creating means 54b of Example 1, the intensity M calculated from the electromagnetic wave signal measured at the first echo time TE1, that is, the direction of the spin of protons contained in water, and fat The intensity M calculated from the image (in phase image) when the direction of the spins of protons contained in the phase is in phase (in phase) and the electromagnetic wave signal measured at the second echo time TE2, ie, water Based on the direction of spins of contained protons and an image (opposed phase image) in which the direction of spins of protons contained in fat is out of phase or exposed phase, water based 1. Obtain and calculate an image of 1 and a second image based on fat.

具体的には、in phase画像では、水の信号(Iwater)と脂肪の信号(Ifat)とが同位相であるため、各信号が加算された画像(Iwater+Ifat)となっている。一方、opposed phase画像では、水の信号(Iwater)と脂肪(Ifat)の信号とが逆位相であるため、水の信号から脂肪の信号が減算された画像(Iwater−Ifat)となっている。
よって、in phase画像とopposed phase画像とを足し合わせることで、(Iwater+Ifat)+(Iwater−Ifat)=2Iwaterとなり、水をベースとする(水の多い部分ほど明るい)第1の画像が作成される。また、in phase画像からopposed phase画像を減算することで、(Iwater+Ifat)−(Iwater−Ifat)=2Ifatとなり、脂肪をベースとする(脂肪の多い部分ほど明るい)第2の画像が作成される。すなわち、実施例1では、いわゆるDixon法により、第1の画像および第2の画像が作成される。
Specifically, in the in-phase image, since the water signal (Iwater) and the fat signal (Ifat) are in phase, the image is an image (Iwater + Ifat) in which the respective signals are added. On the other hand, in the opposed phase image, since the water signal (Iwater) and the fat (Ifat) signal are in antiphase, an image (Iwater-Ifat) is obtained by subtracting the fat signal from the water signal.
Therefore, by adding the in phase image and the exposed phase image, (Iwater + Ifat) + (Iwater-Ifat) = 2Iwater, and a first image based on water (brighter as the water content increases) is created . Also, by subtracting the exposed phase image from the in phase image, (Iwater + Ifat)-(Iwater-Ifat) = 2Ifat, a fat-based (a fat-rich portion is brighter) second image is created. That is, in the first embodiment, the first image and the second image are created by the so-called Dixon method.

MR位相画像の作成手段54cは、電磁波信号から算出された位相φに基づいて、MR位相画像(Wave Image画像)を作成する。ここで、実施例1のMR位相画像の作成手段54cでは、第1のエコー時間TE1から第6のエコー時間TE6で測定された電磁波信号から算出された位相φに基づいて、MR位相画像を6種類作成する。また、振動付与制御手段52で付与される振動の位相が、0°、90°、180°、270°のそれぞれの場合におけるMR位相画像を作成する。
波長取得手段55は、振動板16で付与された振動により被検者4の内部を伝播する振動波の波長λを取得する。実施例1の波長取得手段55は、0°、90°、180°、270°のそれぞれの場合におけるMR位相画像に基づいて、画像の画素毎に、振動波に応じて変動する位相φの推移から振動波の波長λを取得する。具体的には、振動位相0°、90°、180°、270°の画像から得られる振動波の伝播の様子から、画像の局所領域ごとに振動波の波長λを推定する。
The MR phase image creation unit 54c creates an MR phase image (wave image image) based on the phase φ calculated from the electromagnetic wave signal. Here, in the MR phase image creating means 54c of the first embodiment, the MR phase image is calculated based on the phase φ calculated from the electromagnetic wave signal measured in the first echo time TE1 to the sixth echo time TE6. Create a type. In addition, MR phase images are created in the cases where the phase of the vibration applied by the vibration application control means 52 is 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °.
The wavelength acquisition means 55 acquires the wavelength λ of the vibration wave propagating inside the subject 4 by the vibration applied by the diaphragm 16. The wavelength acquiring unit 55 of the first embodiment changes the phase φ, which varies according to the vibration wave, for each pixel of the image based on the MR phase image in each case of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. The wavelength λ of the oscillatory wave is obtained from Specifically, the wavelength λ of the vibration wave is estimated for each local region of the image from the state of propagation of the vibration wave obtained from the images of vibration phases 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °.

硬さ推定手段56は、振動波の波長λと、振動板16で付与された振動波の周波数fと、被検査部の密度ρと、に基づいて、被検査部の硬さμを推定する。なお、振動波の周波数fは、振動板16で付与される振動波の周波数fから既知であり、被検査部の密度ρは、人体の密度は、ほぼ1[g/cm3]である。そして、硬さ(弾性率)μは、μ=ρ・(λ・f)2から計算される。
MRE画像作成手段57は、MR現象を利用して硬さを画像化したMRエラストグラム画像(MRE画像)を作成する。実施例1のMRE画像作成手段57は、局所領域(画素)毎に計算された硬さμに応じて色分けされたMRE画像を作成する。一例として、硬い部分(硬さμの値の大きな画素)を赤く表示し、軟らかくなる(硬さμの値が小さくなる)に連れて、黄、緑、青、紫と変化するように表示することが可能である。
The hardness estimation means 56 estimates the hardness μ of the portion to be inspected based on the wavelength λ of the vibration wave, the frequency f of the vibration wave applied by the diaphragm 16, and the density ρ of the portion to be inspected. . The frequency f of the vibration wave is known from the frequency f of the vibration wave applied by the diaphragm 16, and the density 被 of the portion to be inspected is approximately 1 [g / cm 3 ]. And hardness (elastic modulus) μ is calculated from μ = ρ · (λ · f) 2 .
The MRE image creation means 57 creates an MR elastogram image (MRE image) in which the hardness is imaged using the MR phenomenon. The MRE image creation unit 57 of the first embodiment creates an MRE image that is color-coded according to the hardness μ calculated for each local region (pixel). As an example, a hard part (a pixel with a large value of hardness μ) is displayed in red, and as softness (a value of hardness μ decreases), it is displayed as changing to yellow, green, blue, and purple. It is possible.

画像表示手段58は、MR画像取得手段54やMRE画像作成手段57で作成された画像を、ディスプレイ23に表示する。すなわち、被検査部の断面画像である第1の画像(水画像)および第2の画像(脂肪画像)と、MR位相画像(Wave Image画像)と、エラストグラム画像(MRE画像)とが、ディスプレイ23に表示される。なお、実施例1では、Wave Image画像やエラストグラム画像だけでは、解剖学的構造がわかりにくいので、強度画像(第1の画像または第2の画像)と、Wave Image画像やエラストグラム画像とを重ねて表示する表示モードも備える。なお、画像を重ねて表示したり、全ての画像をディスプレイ23に表示せず、入力に応じて、強度画像(第1の画像と第2の画像)と、Wave Image画像やエラストグラム画像を切替えて表示することも可能である。また、同一の断面において、強度画像(第1の画像と第2の画像)とエラストグラム画像を並べて配置することも可能であるし、異なる断面におけるエラストグラム画像を並べて表示する等、任意の変更が可能である。   The image display means 58 displays the image created by the MR image acquisition means 54 or the MRE image creation means 57 on the display 23. That is, the first image (water image) and the second image (fat image), which are cross-sectional images of the examination part, the MR phase image (wave image image), and the elastogram image (MRE image) are displayed Displayed at 23. In Example 1, since the anatomical structure is difficult to understand only with the Wave Image image and the elastogram image, the intensity image (the first image or the second image) and the Wave Image image and the elastogram image are used. It also has a display mode for overlapping display. Note that the images are displayed overlappingly or not all images are displayed on the display 23, and the intensity image (the first image and the second image) and the Wave Image image or the elastogram image are switched according to the input. Can also be displayed. In addition, it is also possible to arrange the intensity image (the first image and the second image) and the elastogram image side by side in the same cross section, or to arbitrarily change the elastogram image in different cross sections. Is possible.

(実施例1の作用)
前記構成を備えた実施例1の磁気共鳴撮影装置1では、1回の繰り返し時間TRの間に、複数回のエコー時間TE1〜TE6が設定されており、第1のエコー時間TE1と第2のエコー時間TE2での測定結果に基づいて、MRI画像(水画像および脂肪画像)が作成され、第6のエコー時間TE6での測定結果に基づいて、MRE画像が作成される。
現在市販されている磁気共鳴撮影装置では、MRI画像とMRE画像とが並行して撮影されておらず、MRI画像の撮影と、MRE画像の撮影とが個別に行われていた。よって、MRI画像とMRE画像とを撮影するのに要する時間が長時間になり、被検者4に負担がかかる問題があった。これに対して、実施例1の磁気共鳴撮影装置1では、1回の繰り返し時間TRの間に、MRI画像とMRE画像とが並行して撮影されており、個別に撮影する場合に比べて、必要な時間を短くすることができる。
(Operation of Example 1)
In the magnetic resonance imaging apparatus 1 of the first embodiment having the above-described configuration, a plurality of echo times TE1 to TE6 are set during one repetition time TR, and the first echo times TE1 and second echo times TE1 to TE6 are set. An MRI image (water image and fat image) is created based on the measurement result at the echo time TE2, and an MRE image is created based on the measurement result at the sixth echo time TE6.
In the magnetic resonance imaging apparatus currently on the market, the MRI image and the MRE image are not taken in parallel but the imaging of the MRI image and the imaging of the MRE image are performed separately. Therefore, it takes a long time to take an MRI image and an MRE image, and there is a problem that the subject 4 is burdened. On the other hand, in the magnetic resonance imaging apparatus 1 according to the first embodiment, the MRI image and the MRE image are captured in parallel during one repetition time TR, as compared with the case where the imaging is performed separately. The required time can be shortened.

図7は従来のMRE撮影の場合のエコー時間や印加される傾斜磁場や振動の説明図である。
図7において、特許文献1,2や非特許文献2に記載されているような従来のMREの撮影を行う場合、スライス方向と、リードアウト方向、フェーズ方向の3つ方向に、振動板からの振動に同期する交番磁場、いわゆるMEG(又はMSG)が印加される。そして、交番磁場の印加後に、エコー時間が設定されている。したがって、従来技術では、MEGを印加する分だけ、エコー時間が長くなる。すなわち、高周波磁場が印加されてプロトンが励起されてから、測定を行うまでの時間が長くなる。これにより、横緩和現象の影響を強く受け、画像の信号強度が低下する。すなわち、プロトンが励起されてから、元の状態に戻る途中ではなく、戻りきった状態に近い状態の画像が取得されやすい。よって、水と脂肪との信号の差が小さくなりやすく、得られるMRI画像のコントラストが不鮮明になりやすい。
FIG. 7 is an explanatory view of echo time, applied gradient magnetic field and vibration in the case of conventional MRE imaging.
In FIG. 7, in the case of imaging a conventional MRE as described in Patent Documents 1 and 2 and Non-patent Document 2, three directions of a slice direction, a lead-out direction, and a phase direction from a diaphragm are used. An alternating magnetic field synchronized with vibration, so-called MEG (or MSG) is applied. Then, after the application of the alternating magnetic field, the echo time is set. Therefore, in the prior art, the echo time is increased by the application of the MEG. That is, since the radio frequency magnetic field is applied and the protons are excited, the time from the measurement to the measurement becomes long. As a result, the signal strength of the image is reduced due to the influence of the lateral relaxation phenomenon. That is, after protons are excited, an image in a state close to a completely returned state is likely to be acquired, not on the way back to the original state. Therefore, the difference between the signals of water and fat tends to be small, and the contrast of the obtained MRI image tends to be unclear.

一例として、従来技術において、振動板の振動が50Hzであれば、MSGを20[ms](=1秒/50Hz)印加する必要があり、エコー時間は、20[ms]以下に設定することが困難である。したがって、非特許文献2に記載されているように、長いエコー時間で測定された電磁波信号に基づいてDixon法でMRI画像を作成しても、コントラストが不鮮明になりやすい問題がある。
これに対して、実施例1では、前述のように、第1のエコー時間TE1は2.2[ms]または3.3[ms]に設定可能であり、従来技術に比べて、エコー時間が短縮され、横緩和現象の影響を受けにくくなる。したがって、従来技術に比べて、コントラストが鮮明なMRI画像が得られる。
As an example, in the prior art, if the vibration of the diaphragm is 50 Hz, it is necessary to apply MSG 20 ms (= 1 second / 50 Hz), and the echo time may be set to 20 ms or less. Have difficulty. Therefore, as described in Non-Patent Document 2, even if an MRI image is generated by the Dixon method based on an electromagnetic wave signal measured with a long echo time, there is a problem that the contrast tends to be unclear.
On the other hand, in the first embodiment, as described above, the first echo time TE1 can be set to 2.2 [ms] or 3.3 [ms], and the echo time is shorter than that in the related art. It is shortened and less susceptible to lateral relaxation phenomena. Therefore, compared to the prior art, an MRI image with sharp contrast can be obtained.

図8は傾斜磁場が印加される回数と位相シフトとの関係の説明図であり、図8Aは傾斜磁場がプラスにかかり続ける場合の説明図、図8Bは傾斜磁場がマイナスにかかり続ける場合の説明図である。
また、特許文献1,2や非特許文献2に記載されているように、MEGとして、正負が1回ずつ(1周期分)の交番磁場が印加される場合に対して、実施例1では、エコー時間TE1〜TE6に対応して、正負が3回ずつ(3周期分)の交番磁場が印加される。
図8A、図8Bにおいて、傾斜磁場が印加されていない静磁場中の共鳴周波数を基準共鳴周波数とすると、傾斜磁場がプラスにかかり続けている場合、その空間の磁場強度は、静磁場強度+傾斜磁場強度となるので、共鳴周波数は高くなり続ける。反対に、傾斜磁場がマイナスにかかり続けている場合、共鳴周波数は低くなり続ける。したがって、傾斜磁場が印加されている場合の共鳴周波数は基準共鳴周波数に対して、高くまたは低くなる。ここで、傾斜磁場が印加されている方向と、振動によって生じる変位の方が一致する場合(図8A)、共鳴周波数はさらに高くなり続ける。一方、傾斜磁場が印加されている方向と、振動によって生じる変位の方向が反対となる場合(図8B)、共鳴周波数は低くなり続ける。これにより、基準共鳴周波数との周波数差から位相φのズレ量(位相シフト量)として測定される。
ここで、加振されていない場合では、被検査部にプラス(正)の傾斜磁場とマイナス(負)の傾斜磁場が1周期分印加される場合、プラスの傾斜磁場で位相が下がり続け、マイナスの傾斜磁場で位相が上がり続ける。プラスとマイナスの傾斜磁場の面積が同一なので、正負一対の傾斜磁場を印加した後は位相が元の位置に戻る。
FIG. 8 is an explanatory view of the relationship between the number of times the gradient magnetic field is applied and the phase shift, FIG. 8A is an explanatory view when the gradient magnetic field continues to be positive, and FIG. 8B is an explanation when the gradient magnetic field continues to be negative FIG.
Further, as described in Patent Documents 1 and 2 and Non-patent Document 2, in Example 1, in contrast to the case where an alternating magnetic field of one positive and one negative (one cycle) is applied as MEG, In response to the echo times TE1 to TE6, alternating magnetic fields of positive and negative three times (for three cycles) are applied.
In FIGS. 8A and 8B, assuming that the resonance frequency in the static magnetic field to which the gradient magnetic field is not applied is taken as a reference resonance frequency, when the gradient magnetic field continues to be positive, the magnetic field strength in the space is The resonant frequency continues to increase because of the magnetic field strength. On the contrary, if the gradient magnetic field continues to be negative, the resonance frequency continues to decrease. Therefore, the resonance frequency when the gradient magnetic field is applied is higher or lower than the reference resonance frequency. Here, if the direction in which the gradient magnetic field is applied matches the displacement caused by the vibration (FIG. 8A), the resonance frequency continues to be higher. On the other hand, when the direction in which the gradient magnetic field is applied is opposite to the direction of displacement caused by the vibration (FIG. 8B), the resonance frequency continues to decrease. As a result, the frequency difference with the reference resonance frequency is measured as the amount of phase shift (phase shift amount).
Here, in the case where excitation is not performed, when a positive (positive) gradient magnetic field and a negative (negative) gradient magnetic field are applied to the inspected portion for one cycle, the phase continues to decrease in the positive gradient magnetic field, and minus The phase continues to rise in the gradient magnetic field of Since the areas of the positive and negative gradient magnetic fields are the same, the phase returns to the original position after the positive and negative gradient magnetic fields are applied.

そして、振動板16による振動が加わると、被検査部は変位しながら傾斜磁場を受けることとなり、位相シフト量が、振動していない場合よりも多くなる。また、傾斜磁場が反転(正から負、または、負から正)しても、さらに変位しながら傾斜磁場を受けているので、位相が元の状態に戻らない。MREでは、傾斜磁場と同期した振動が付与されているので、位相シフト量が蓄積され続ける。よって、振動に同期した傾斜磁場が1周期分しか印加されない従来技術に比べて、3周期分印加される実施例1では、MR位相画像において、位相シフト量が小さい部分(蓄積量が小さい部分)と、大きい部分(蓄積量が大きい)とで、差が大きくなりやすく、画像(コントラスト)が鮮明になりやすい。
よって、3周期分の傾斜磁場が印加された第6のエコー時間TE6で測定された位相φに基づいて、MRE画像を作成する実施例1では、従来技術に比べて、鮮明なMRE画像を得ることができる。すなわち、複数回のエコー時間が設定され、エコー時間に対応して傾斜磁場が印加される実施例1では、従来技術に比べて、鮮明なMRE画像を得ることができる。
Then, when vibration is applied by the vibrating plate 16, the portion to be inspected receives a gradient magnetic field while being displaced, and the phase shift amount becomes larger than that in the case where it is not vibrating. In addition, even if the gradient magnetic field is reversed (positive to negative or negative to positive), the phase is not returned to the original state because it is further displaced while being subjected to the gradient magnetic field. In MRE, since the oscillation synchronized with the gradient magnetic field is applied, the phase shift amount continues to be accumulated. Therefore, compared to the prior art in which the gradient magnetic field synchronized with the vibration is applied for only one cycle, in the first embodiment in which three cycles are applied, the portion with a small phase shift in the MR phase image (the portion with a small accumulation amount) The difference is likely to be large at large portions (the accumulation amount is large), and the image (contrast) tends to be clear.
Therefore, according to the first embodiment in which the MRE image is created based on the phase φ measured in the sixth echo time TE6 in which gradient magnetic fields of three periods are applied, a clear MRE image is obtained as compared with the prior art. be able to. That is, in the first embodiment in which a plurality of echo times are set and a gradient magnetic field is applied corresponding to the echo times, a clear MRE image can be obtained as compared with the prior art.

また、実施例1ではエコー時間TE1〜TE6の任意のMRE画像を撮像後に選ぶことができる。これによる利点を挙げる。第6のエコー時間TE6のMRE画像は振動に対する感度が高いものの、エコー時間が延長しているので、横緩和現象に伴う信号雑音比低下の可能性があり、第1のエコー時間TE1のMRE画像は振動の感度が弱いものの、得られる信号雑音比が高くなる。このように振動感度と信号雑音比にはトレードオフの関係があり、実施例1では1度の撮像で、適切な感度のMRE画像を撮像後に選択することができる。   In the first embodiment, any MRE image of echo times TE1 to TE6 can be selected after imaging. List the benefits of this. Although the MRE image of the sixth echo time TE6 has high sensitivity to vibration, the echo time is extended, so there is a possibility that the signal-to-noise ratio is reduced due to the transverse relaxation phenomenon, and the MRE image of the first echo time TE1. Although the vibration sensitivity is weak, the signal-to-noise ratio obtained is high. As described above, there is a trade-off relationship between the vibration sensitivity and the signal-to-noise ratio. In the first embodiment, an MRE image with an appropriate sensitivity can be selected after imaging.

特に、従来の磁気共鳴撮影装置では、骨軟部(筋肉や腱)で使用されることが多かったが、MRI画像のみでは、腱等が繋がっているか、切れているか、炎症をおこしているかの診断しかできなかった。すなわち、腱等が、繋がってはいるが、固くなってきているとか、切れそうといった、判断はできなかった。これに対して、実施例1では、被検査部の水画像だけでなく、脂肪画像も、硬さの画像も取得可能である。特に、筋肉等は、損傷による変性などが始まると脂肪がたまることがわかってきており、Dixon法による脂肪画像やMREによる硬さの情報も合わせることで、筋肉等の損傷前の段階で、切れそうかどうかの診断に寄与することが期待される。例えば、野球の投手の肩の筋肉や、陸上選手の脚の腱の診断等に寄与することが期待される。   In particular, in the conventional magnetic resonance imaging apparatus, it was often used in the bone soft part (muscle and tendon), but in the MRI image alone, it is diagnosed whether the tendon etc. is connected, broken, or inflammation occurs. I could only do it. That is, although the tendon etc. were connected, it could not be judged that it became hard or was about to break. On the other hand, in the first embodiment, not only the water image of the portion to be inspected but also a fat image and an image of hardness can be acquired. In particular, it has been known that when the degeneration due to damage or the like starts, fat etc. accumulates, and by combining the fat image by the Dixon method and the information of hardness by MRE, the muscle and the like are cut at the stage before the damage. It is expected to contribute to the diagnosis of whether or not so. For example, it is expected to contribute to the diagnosis of shoulder muscles of baseball pitchers and tendons of athletes' legs.

(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H04)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、エコー時間の数は、6回を例示したが、これに限定されない。4回や8回以上に設定することも可能である。
(H02)前記実施例において、例示した具体的な数値は、設計や使用等に応じて、任意に変更可能である。例えば、共鳴周波数は静磁場の強さによって変わるため、静磁場の強さを変化させた場合には、エコー時間や振動板16の周波数等も連動して変更されることとなる。
(Modification example)
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said Example, A various change is performed within the range of the summary of this invention described in the claim. It is possible. Modifications (H01) to (H04) of the present invention are exemplified below.
(H01) In the above embodiment, the number of echo times is six, but is not limited thereto. It is also possible to set four times or eight times or more.
(H02) The specific numerical values exemplified in the above embodiment can be arbitrarily changed in accordance with the design, use and the like. For example, since the resonance frequency changes depending on the strength of the static magnetic field, when the strength of the static magnetic field is changed, the echo time, the frequency of the diaphragm 16 and the like are also changed in conjunction.

(H03)前記実施例において、磁石部2がリング状、いわゆる、トンネル型の磁気共鳴撮影装置を例示したが、これに限定されない。例えば、磁石部2がコの字型、いわゆる、オープン型の磁気共鳴撮影装置にも適用可能である。
(H04)前記実施例において、振動周波数は、50Hzを例示したが、これに限定されない。75Hzや100Hzでの加振も可能である。
(H03) In the above embodiment, a so-called tunnel type magnetic resonance imaging apparatus in which the magnet unit 2 has a ring shape is exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention is also applicable to a so-called open magnetic resonance imaging apparatus in which the magnet unit 2 is U-shaped.
(H04) In the above embodiment, the vibration frequency is 50 Hz, but it is not limited thereto. Excitation at 75 Hz or 100 Hz is also possible.

1…磁気共鳴撮影装置、
2…磁場発生装置、
16…振動付与部材、
51d…傾斜磁場の印加手段、
51e…交番磁場の印加手段、
53…受信手段、
54b…強度画像の取得手段、
54c…MR位相画像の取得手段、
56…硬さ推定手段、
f…振動波の周波数、
TE1〜TE6…エコー時間、
TR…繰り返し時間、
λ…振動波の波長、
ρ…被検査部の密度、
μ…被検査部の硬さ。
1 Magnetic resonance imaging system
2 ... Magnetic field generator,
16: Vibration applying member,
51 d: application means of gradient magnetic field,
51e: application means of alternating magnetic field,
53 ... receiving means,
54b ... acquisition means of intensity image,
54c ... means for acquiring an MR phase image
56 · · · Hardness estimation means,
f ... frequency of vibrational wave,
TE1 to TE6 ... echo time,
TR ... repetition time,
λ: wavelength of vibrational wave,
ρ ... the density of the inspection area,
μ ... hardness of the test area.

Claims (1)

静磁場と、位置に応じて磁場が変化する傾斜磁場と、プロトンの磁気共鳴条件に基づいて予め設定された交番磁場と、を被検者の被検査部に対して発生させる磁場発生装置と、
前記交番磁場を予め設定された繰り返し時間をあけて印加する交番磁場の印加手段と、
前記交番磁場で励起された被検査部のプロトンが緩和する際に放出される電磁波を受信する時間であるエコー時間であって、前回の交番磁場と次回の交番磁場との間に複数回設定され且つ水に含まれるプロトンと脂肪に含まれるプロトンとでの共鳴周波数のずれに基づいて設定された前記エコー時間に基づいて、前記電磁波を受信する受信手段と、
被検査部に対して設定された交差する3軸であるスライス方向、リードアウト方向、位相エンコーディング方向に対して、複数回設定された前記エコー時間に同期させて、前記リードアウト方向に傾斜磁場を印加する傾斜磁場の印加手段と、
前記エコー時間に応じて取得された電磁波に基づいて、水に含まれるプロトンのスピンと脂肪に含まれるプロトンのスピンとが同位相の場合の信号強度と、逆位相の場合の信号強度とから、水をベースとする第1の画像と、脂肪をベースとする第2の画像とを取得、算出する強度画像の取得手段と、
被検査部に振動を付与する振動付与部材であって、前記エコー時間に同期し且つ位相の異なる複数の振動を付与する振動付与部材と、
前記エコー時間に応じて取得された電磁波に基づいて、電磁波信号の位相に応じたMR位相画像を、前記振動付与部材で付与される振動の位相毎に、取得するMR位相画像の取得手段と、
前記MR位相画像から得られた振動波の波長と、前記振動付与部材で付与された振動波の周波数と、前記被検査部の密度と、に基づいて、前記被検査部の硬さを推定する硬さ推定手段と、
を備えたことを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
A magnetic field generator for generating a test subject of a subject with a static magnetic field, a gradient magnetic field whose magnetic field changes according to the position, and an alternating magnetic field preset based on magnetic resonance conditions of protons;
Means for applying an alternating magnetic field for applying the alternating magnetic field with predetermined repetition time;
The echo time, which is the time to receive the electromagnetic wave emitted when the protons of the test part excited by the alternating magnetic field relax, is set several times between the previous alternating magnetic field and the next alternating magnetic field. And receiving means for receiving the electromagnetic wave based on the echo time set based on a shift in resonance frequency between protons contained in water and protons contained in fat;
The gradient magnetic field is set in the readout direction in synchronization with the echo time set a plurality of times with respect to a slice direction, a readout direction, and a phase encoding direction, which are three intersecting axes set for the portion to be inspected. Means for applying a gradient magnetic field to be applied;
Based on the electromagnetic wave acquired according to the echo time, from the signal strength in the case where the spin of the proton contained in water and the spin of the proton contained in the fat are in phase and the signal strength in the opposite phase, Means of acquiring an intensity image for acquiring and calculating a first image based on water and a second image based on fat;
A vibration applying member for applying vibration to a portion to be inspected, the vibration applying member synchronized with the echo time and applying a plurality of vibrations having different phases;
Means for acquiring an MR phase image for acquiring an MR phase image corresponding to the phase of an electromagnetic wave signal based on the electromagnetic wave acquired according to the echo time, for each phase of vibration applied by the vibration applying member;
The hardness of the portion to be inspected is estimated based on the wavelength of the vibration wave obtained from the MR phase image, the frequency of the vibration wave applied by the vibration applying member, and the density of the portion to be inspected. Hardness estimation means,
A magnetic resonance imaging apparatus characterized by comprising:
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