JPH05123312A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Abstract
構成で従来よりも短時間に低減し得るMRI装置を提供
することにある。 【構成】 生体組織内の水の拡散や組織内血流を定量化
するためのパルスシーケンスを実行して同一位相エンコ
ード量によるエコーデータを複数回収集して加算平均す
る際、位相エンコード量の異なるエコーデータの1回加
算平均テータ数可変とする例えば零位相エンコード付近
の加算平均回数を多くしその周辺領域での加算平均回数
を少くするエンコードアベレージングをコンピュータシ
ステム1で実行することを特徴とする。又は、フローリ
フェーズの傾斜磁場波形が含まれる傾斜磁場印加シーケ
ンスを実行する。
Description
etic resonance)現象を利用して被検体(生体)のスラ
イス画像等の形態情報やスペクトロスコピー等の形態情
報を得る磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)に関
する。
でないスピン及び磁気モーメントを持つ原子核が特定の
周波数の電磁波のみを共鳴的に吸収・放出する現象であ
り、この原子核は下記式に示す角周波数ω0 (ω0 =2
πν0 ,ν0 ;ラーモア周波数)で共鳴する。
又、H0 は静磁場強度である。
は、上述の共鳴吸収の後に誘起される上記と同じ周波数
の電磁波を信号処理して、原子核密度,縦緩和時間
T1 ,横緩和時間T2 ,流れ,化学シフト等の情報が反
映された診断情報例えば被検体のスライス像等を無侵襲
で得るようにしている。
は、静磁場中に配置した被検体の全部位を励起し且つ信
号収集することができるものであるが、装置構成上の制
約やイメージング像の臨床上の要請から、実際の装置と
しては特定の部位に対する励起とその信号収集とを行う
ようにしている。
位は、一般にある厚さを持ったスライス部位であるのが
通例であり、このスライス部位からのエコー信号やFI
D信号の磁気共鳴信号(MR信号)を多数回のデータエ
ンコード過程を実行することにより収集し、これらデー
タ群を、例えば2次元フーリエ変換法により画像再構成
処理することにより前記特定スライス部位の画像を生成
するようにしている。
を用いてDiffusion /Perfusion を、定量的又は定性的
にイメージングすることが提唱されている。例えば、Ra
diology 168 497-505:Le.Bihan(1988)。ここで、Diffus
ion とは、生体組織内における水分子の動き(ブラウン
運動)である拡散をいい、又、Perfusion とは、例えば
毛細管内の血液の流れである灌流の如きをいう。
Perfusion イメージングを行う手法には、IVCM(In
tra Voxel Coherent Motion )イメージングや、IVI
M(Intra Voxel Incoherent Motion )イメージングが
ある。IVCMイメージングでは、ボクセル内で平均と
してある一方向へ向かうプロトンの動きをイメージング
することになり、IVIMイメージングでは、ボクセル
内でのプロトンのランダムな方向への動きをイメージン
グするものである。
ffusion /Perfution イメージングは、微小な水分子の
動きを敏感に捕らえるため、従来、大きな傾斜磁場パル
スを用いて計測していた。この場合、水の拡散(Diffus
ion )や組織内血流(Perfusion )の情報は測定対象た
る有用情報であり、CSF(脳脊髄液)、体動等に基づ
く情報は不要情報である。しかし、大きな傾斜磁場パル
スで動きによる位相ずれを強調するために、脳や脊髄等
をイメージング検査対象としたときには、特に、CSF
や実質臓器そのものの拍動によるエンコード方向のゴー
ストが生じていた。これを、モーションアーチファクト
という。
抑制のために、又エコーデータを収集して画像化する際
に微弱な信号からS/N比の良い画像を得るために、同
一のエコーデータを複数回収集して加算平均する技術い
わゆるアベレージングを行うことが試みられるようにな
った。又、モーションアーチファクトの抑制には心電同
期(ECG)法や、エコープラナー法を適用することも
試みられている。
たような単純アベレージングではモーションアーチファ
クトを低減するために同一エンコード数分のデータをア
ベレージ回数分収集する必要があるので、撮影時間が長
くなり、又これにともない被検者の動く確率が高くなる
ため、S/N比が良く且つゴーストの無い画像を得るこ
とができなかった。
ための電極を被検者に多数装着する必要があり、煩わし
いという問題があった。又、不整脈や心拍間隔が不安定
な被検者の場合には、MRI装置のパルスシーケンスの
間隔(TR )にも変動が生じ、これがため、新たなゴー
ストが生じることになった。さらに、CSFが大きい部
分では、ECG法を行ってもアーチファクトの低減が十
分でない。又、エコープラナー法を用いる方法では、装
置そのものが十分に確立していなく、ECG法にしても
エコープラナー法のいずれも不具合があった。
ので、その目的とするところは、モーションアーチファ
クを簡素なシステム構成で従来よりも短時間に低減し得
るMRI装置を提供することにある。
め、本発明の第1の発明は、生体組織内の水の拡散や組
織内血流を定量化するためのパルスシーケンスを実行す
る手段を有するMRI装置において、前記パルスシーケ
ンスを実行して同一位相エンコード量によるエコーデー
タを複数回収集して加算平均する際、位相エンコード量
の異なるエコーデータの1回加算平均データ数を可変と
する可変エンコード加算平均手段を、具備することを特
徴とする。
織内血流を定量化するためのパルスシーケンスを実行す
る手段を有するMRI装置において、前記パルスシーケ
ンスは、スライス軸,リード軸,エンコード軸の各傾斜
磁場印加シーケンスの少くとも一軸の傾斜磁場印加シー
ケンスにフローリフェーズの傾斜磁場波形が含まれるこ
とを特徴とする。
れば、可変エンコード加算平均手段によって1回加算平
均毎のエコーデータ数を可変とすることから、モーショ
ンアーチファクトの低減を目的とする場合、零位相エン
コード付近のエコーデータの加算平均回数を多くし、そ
の周辺領域での加算平均回数を少くする動作を実行すれ
ばよい。そして、この動作を実行することによりゲイン
の大きい零位相エンコード付近のエコーデータに起因す
るモーションアーチファクトをスキャン時間を延長する
ことなく大幅に低減させることができる。
れば、一般にMRIにおいて血流やDSFの拍動,呼吸
性体動などによるゴーストアーチファクトを防止する手
段として広く用いられているフローリフェーズのパルス
シーケンスを、ディフェーズのパルスシーケンスと同時
に実行することになる。この場合、ディフェーズのパル
スシーケンスによって生体組織内の水の拡散や組織内血
流を定量化する際、フローリフェーズのパルスシーケン
スによってパフュージョンはリフェーズされて収集され
る信号に寄与せず、ディフュージョンはリフェーズされ
ないので、収集される信号に寄与する。従って、パフュ
ージョンの寄与のないディフュージョンのみのイメージ
が得られることになり、これにともない加算平均する回
数も大幅に減らすことができスキャン時間も短縮され
る。
略を示すシステム構成図である。
枢としてコンピュータシステム1を備えており、このコ
ンピュータシステム1の制御下でシーケンサ2により傾
斜磁場電源3及び送信器4をシーケンス動作させる。こ
の際、主磁石5による静磁場空間の中に配置された被検
体Pに対し送信器4にて駆動された送信コイル6により
RFパルスが印加され、同時に傾斜磁場電源3にて駆動
された傾斜磁場コイル7によりエンコード用,リード
用,スライス用のそれぞれにX,Y,Zの各軸方向の傾
斜磁場が印加される。これにより被検体Pに励起された
MR信号が受信コイル8を介して受信器9で受信及び検
波がなされ、コンピュータシステム1へ送出される。コ
ンピュータシステム1では、MR信号を収集し、収集し
たMRI信号を基に被検体のスライス画像等の形態情報
やスペクトロスコピー等の形態情報を得て、これら形態
情報をモニタ10上に表示するものである。
て、本発明の第1発明の一実施例では、シーケンサ2に
より生体組織内の水の拡散や組織内血流を定量化するた
めのパルスシーケンスを実行する一方、コンピュータシ
ステム1には同一位相エンコード量によるエコーデータ
を複数回収集して加算平均する際、位相エンコード量の
異なるエコーデータの1回加算平均データ数を可変とす
る可変エンコード加算平均手段(可変エンコードアベレ
ージング部)としての機能を持たせている。これは、コ
ンピュータシステム1にて同一空間周波数に対応するエ
コーデータの加算平均を行う単純アベレージングを行っ
た場合、スキャン時間が(1回分データの時間)×アベ
レージング回数となるため、このスキャン時間が伸びて
しまうことに対処したものである。又、モーションアー
チファクト低減を目的とすると、低周波のエコーデータ
程、多く加算平均した方が良い。そこで、本実施例で
は、位相エンコード量の異なるエコーデータの1回加算
データ数を可変とするだけでなく、零位相エンコード付
近のエコーデータの加算平均回数を多くし、その周辺領
域での加算平均回数を少くし、図2のような可変エンコ
ードアベレージングを実施するものである。
(1)式に従って行うことができ、この際、可変エンコ
ードアベレージングを行うのであれば、加算平均数:N
avを変えて1回毎のエコーデータ:Fi(Nr,N
e)を基に加算平均後のエコーデータ:F(Nr,N
e)を次の(1)式により求めることになる。
図2の関係に限定されるものでなく、例えば図3又は図
4のように変化させてもよい。
した場合、位相エンコード量の異なる隣接組相互で加算
平均数が相違するため、形態情報を画像表示した際、画
像上にリンギングが発生し、そのリンギングが目立つと
きがある。そこで、本実施例では可変エンコードアベレ
ージングを実行するルーチンの中に図5のフローチャー
トに示す如く位相エンコード量の異なる隣接組相互の継
ぎ目を補正する処理を含め、リンギングを抑制する。
エンコード分のエコーデータを収集する毎に(ステップ
501),可変エンコードアベレージング部1aでは、
アベレージングコントロールテーブル1bを用いて、収
集したエコーデータが加算平均する対象であるかをチェ
ックし(ステップ502)、チェック後に加算平均を実
行する(ステップ503)。そして、全エンコードにつ
いて加算平均が終了したとき(ステップ504肯定)、
リンギングが目立つことを認識すると(ステップ505
肯定)、継ぎ目補正処理(ステップ506)を実行す
る。
重み係数:C(Ne)ともとデータ:f(Ne)とを乗
算して次の式(2)のように補正後データ:fc(N
e)を求め、このfc(Ne)によって継ぎ目を補間す
ることにより達成される。
する。
後、2次元高速フーリエ変換(2次元FFT)にして形
態情報を得る(ステップ507)。なお、リンギングが
目立たない場合、あるいは継ぎ目補正を選択しない場合
は、全エンコードについて加算平均が終了したとき、ス
テップ506をステップしてステップ507の処理へ進
む。
によれば、可変エンコードアベーレージングを実施して
零位相エンコード付近のエコーデータに起因するモーシ
ョンアーチファクトをスキャン時間を延長することなく
大幅に低減させることができる。又、位相エンコード量
の異なる隣接組相互の継ぎ目補正を行うことによりその
リンギングを抑制できる。
て説明する。
に示す如くの各部を備えたシステム構成において、シー
ケンサ2では、生体組織内の水の拡散や組織内血流を定
量化するためのパルスシーケンスを実行する際、このパ
ルスシーケンスとして、スライス軸,リード軸,エンコ
ード軸の各傾斜磁場印加シーケンスの少くとも一軸の傾
斜磁場シーケンスにフローリフェーズの傾斜磁場が含ま
れるパルスシーケンスを2種類用いる。そして、この2
種類のパルスシーケンスの一方は、リフェーズシーケン
スの傾斜磁場波形を1次から2次のリフェーズとし、グ
ラジエントファクターを最小にして作ったパルスシーケ
ンスであり、他方は、何段階か(少くとももう一つ)の
パルスシーケンスである。この2種類のパルスシーケン
スを用いてスキャンし、得られた2枚以上の画像を基に
所定の演算を行うことにより、拡散係数:Diffusion Co
efficient (以下DCという)を数値的に又はイメージ
ングとして求める。
リフェーズを加えたパルスシーケンスで説明する。
B0 とおく)のシーケンスを図7のように1次のリフェ
ーズ(ノーマルのSEのリード軸の傾斜磁場)とし、グ
ラジエントファクター:Bを大きくしたシーケンスは1
次のリフェーズの条件を保ったまま、リード軸の傾斜磁
場Grのみ図8のように別のMPG(Motion ProbingGr
adient )を印加し、G1 を段階的に大きくしてグラジ
エントファクター:B=B1 ,B2 ,…を大きくしたシ
ーケンスとする。
1 >B0 の一つのB1 のシーケンスの総和とした2つの
パルスをシーケンスがあればDCは、2枚の画像から次
の式(5)により求められる。
信号値 S1 :B=B1 のシーケンスでの画像のS0 と同一部分
の信号値 B0 ,B1 :対応するグラジエントファクター(B1>
B0 ) B>B0 のシーケンスを複数用いる場合は最小2乗法に
より次の式(6)のような指数関数:S1 /S0 でカー
ブフィッティングしてDCを求める。
け求めればよいが、DCイメージとして求める場合であ
れば各ピクセルについて式(6)の演算を繰り返し施し
た後、濃淡値又はカラーのスケールバーに対応させて表
示するために、あるスケール(例えば101 信号,10
2 信号など分りやすい値がよい)を乗算してモニタ上に
表示すればよい。
拡散イメージを求めるのに重要なことは、ディフェーズ
シーケンスに比べ同一振幅で同一印加時間であるなら、
グラジエントファクター:Bはリフェーズシーケンスの
方が小さくなってしまう。そこで、リフェーズシーケン
スにより拡散イメージを十分なS/N比で求めるには、
傾斜磁場の振幅を大きく(好ましくは5G/cm程度)す
ることが必要となる。この場合、グラジエントファクタ
ー:Bは最大で1000sec /cm2 程度出せれば十分と
言われている。なお、ディフェーズシーケンスでいくら
大きなグラジエントファクター:Bが作れても体動やC
SFの拍動によるゴーストアーチファクトを増やしてし
まう。
例によれば、体動やCSFの拍動及び血流等の動きによ
るゴーストが抑制され、Diffusion イメージの分解能が
向上される。
エンコードアベレージングによる加算平均で又は各傾斜
磁場印加シーケンスの少くとも一軸の傾斜磁場印加シー
ケンスにフローリフェーズの傾斜磁場波形が含まれるパ
ルスシーケンスを単独で又は相互の組合せにより体動や
CSFの流れ及び血流等によるゴーストが抑制される。
しかも、ECG法やエコープラナー法を適用しなくても
済むことから、システム構成が簡素なものとなり、又ス
キャン時間の短縮化のうえでも好都合となる。
ステム構成図である。
を示す図である。
例を示す図である。
変形例を示す図である。
ために用いたフローチャートである。
る。
ーケンスを示すタイミングチャートである。
スシーケンスを示すタイミングチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 生体組織内の水の拡散や組織内血流を定
量化するためのパルスシーケンスを実行する手段を有す
る磁気共鳴イメージング装置において、 前記パルスシーケンスを実行して同一位相エンコード量
によるエコーデータを複数回収集して加算平均する際、
位相エンコード量の異なるエコーデータの1回加算平均
データ数を可変とする可変エンコード加算平均手段を、
具備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2】 前記可変エンコード加算平均手段は、零
位相エンコード付近のエコーデータの加算平均回数を多
くし、その周辺の位相エンコード量領域での加算平均回
数を少くすることを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴
イメージング装置。 - 【請求項3】 生体組織内の水の拡散や組織内血流を定
量化するためのパルスシーケンスを実行する手段を有す
る磁気共鳴イメージング装置において、 前記パルスシーケンスは、スライス軸,リード軸,エン
コード軸の各傾斜磁場印加シーケンスの少くとも一軸の
傾斜磁場印加シーケンスにフローリフェーズの傾斜磁場
波形が含まれることを特徴とする磁気共鳴イメージング
装置。 - 【請求項4】 前記フローリフェーズの傾斜磁場波形強
度を双方間で2段階以上異ならせた2種類のパルスシー
ケンスを実行して収集した2組のエコーデータを基に拡
散係数を数値で又はイメージとして求めることを特徴と
する請求項3記載の磁気共鳴イメージング装置。
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US07/970,795 US5406947A (en) | 1991-11-05 | 1992-11-03 | Magnetic resonance imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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