JPH0581135B2

JPH0581135B2 -

Info

Publication number: JPH0581135B2
Application number: JP63106239A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Hanawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1993-11-11
Also published as: JPH01277545A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、磁気共鳴（MR：magnetic
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
の機能情報を得る磁気共鳴イメージング装置に関
し、特に、高Ｓ／Ｎのデータ収集を可能にした磁
気共鳴イメージング装置に関する。

（従来の技術）磁気共鳴現象は、静磁場中に置かれた零でない
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＝2πν₀，ν₀；ラーモア周波数）で共鳴す
る。

ω₀＝γB₀ ここで、γは原子核の種類に固有の磁気回転比
であり、また、B₀は静磁場強度である。

以上の原理を利用して生体診断を行う装置は、
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。

そして、磁気共鳴による診断情報の収集は、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。

この場合、イメージング対象とする特定部位
は、一般にある厚さを持つ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FID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。

かかる磁気共鳴イメージングにあつては、スラ
イス部位の画像化にあつてもさることながらスペ
クトロスコピーの計測にあつても、被検体の局所
部位のみからのデータを収集しようとする試みが
なされている。例えば、TMR法や表面コイル法
は良く知られている方法であるが、近時に至つて
は次に説明する局所励起法やSTE法等が検討さ
れている。

先ず、局所励起法について説明する。すなわ
ち、この局所励起法は、本発明者が昭和61年８月
13日に特許出願した磁気共鳴測定装置の発明や、
同じく本発明者が昭和61年11月11日に特許出願し
た磁気共鳴イメージング装置の発明に代表され
る。以下、その骨子を説明する。

すなわち、局所励起法は、傾斜磁場の作用形態
によつて所望の局所部位の外側を磁気的に実質的
非存在とし、その局所部位からのみの磁気共鳴信
号をイメージングに供する、というものである。
この方法では局所部位が物体の存在範囲となる。

第７図は局所励起法パルスシーケンスの一例を
示すの波形図であり、第８図〜第１０図はその作
用を示す図である。先ず、被検者の特定位置にお
ける断層像を得るために、Ｚ軸方向に静磁場B₀
を発生させ、この静磁場B₀中に被検者を配置さ
せる。この場合、一般には被検者の体軸方向とＺ
軸方向とを一致させている。以上により磁化はＺ
軸方向に向かう。次に磁化の向きとスライス位置
とを特定するための信号を付加するわけである
が、以下の説明では便宜上回転座標系X′，Y′を
対象とする。

回転座標系において、磁化を−X′方向に90°に
倒すために、Y′方向に選択励起パルスRF（90°パ
ルス）を印加する。このとき同時にY′方向にス
ライス用傾斜磁場Gyを付与する。前記選択励起
パルスRFは周波数の異なる２つのキヤリア₁，
₂を含んでいる。すなわち、第７図ａ，ｃ及び第
８図において、局所部位を含む領域を励起するた
めの特定周波数の中心が₀であれば、それを挟む
両側領域３１，３２（第８図における上下のハツ
チング部分）を選択するための２つの周波数₁，
₂を含むRFパルスとすればよい。この場合、₁，
₂は共に中心周波数を示しており、励起幅は
Δ₁，Δ₂で決められる。上述のように所望の領
域を選択するために異なる周波数を使用すれはば
よいことは次の式で明らかである。

ω₀＝γB₀ ₀＝γ／2π・B₀ また、上記傾斜磁場Gyは、通常の強さを有す
るスライス用磁場をある時間τ₁だけ加え、その後
にスライス終了後はより大きな強度の磁場を所定
時間τ₂加える。後半の磁場はスポイラーSP（スポ
イラーパルス）と称されるものであり、これによ
り横磁化成分が分散し、横方向成分が消えること
になる。

ここで、Ｙ方向の各領域３１，３２のスライス
厚Δt₁，Δt₂は次の２つの式で与えられる。

Δt₁＝Δ₁／γ・Gy Δt₂＝Δ₂／γ・Gy 次に上記と同様の原理に基づいて第９図に示す
図示左右領域３３，３４の励起について説明す
る。すなわち、第７図ａ，ｂ及び第９図におい
て、回転座標系において磁化をY′方向に90°倒す
ためにX′方向に90°RFパルスを加え、同時にスラ
イス用傾斜磁場Gxを加える。この場合、前記と
同様に目標部位を含む中心周波数₀を挟む如き異
なる２つの周波数₃，₄（帯域がΔt₃，Δt₄）を有
するRFパルス（90°パルス）を用いると共に、傾
斜磁場Gxは前半τ₁が通常のスライス用磁場強度、
後半τ₂が大きな強度（スポイラーSP）となるよ
うにすることは言うまでもない。従つて、一旦励
起された領域３３，３４が最終的には消失してい
ることになる。

最後に、第７図ａ，ｄ及び第１０図に示すよう
に、所定時間経過後に中心周波数₀（帯域Δ₀）
を含む90°RFパルスをＺ軸方向に加えて図示中央
領域３５を励起すると共に傾斜磁場Gzを加える。
その後再結像用傾斜磁場−Gzを加えることによ
り、エコー信号を再結像することができるように
なる。このとき、他の領域は前記工程で磁化を消
失されているので、局所部位S₁の外側は実質的に
非存在となり、局所部位S₁だけからの信号を収集
することができるようになる。

以上の過程により局所部位S₁のみ励起すること
ができるので、後は通常の２次元フーリエ変換法
によるイメージング法や３次元フーリエ変換法に
よるイメージング法を行うための諸過程を経れば
良い。第１１図はその一例であり、位相エンコー
ド用にＹ軸方向の傾斜磁場Gyを使用し、リード
用にＸ軸方向の傾斜磁場Gxを使用することによ
り、エコー信号を収集することができ、位相エン
コード用傾斜磁場Gyの強度をデータ収集過程
（エンコード過程）毎に変化させながら、エコー
信号を収集することにより局所部位S1のみから
のデータ群を得ることができ、画像化等に供する
ことができるようになる。

次に、STE法について説明する。すなわち、
第１２図に示すように、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に対して、
経時的に90°パルス及びそのスライス用傾斜磁場
として傾斜磁場Gx，Gy，Gzを順次加え、３方向
にスライスするようにしており、その後に誘起す
るMR信号はSTE（Stimulated Echo）信号を称
される。この場合、STE信号以外の信号を打消
しために前述の局所励起法で説明したスポイラー
SPを取入れるようにしている。

（発明が解決しようとする課題）上述した選択励起法やSTE法にあつては、高
Ｓ／Ｎ化を実現する上で次のような問題点があ
る。すなわち、第７図〜第１１図に示す局所励起
法にあつては、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に対して、経時的に
90°パルス及びそのスライス用傾斜磁場として傾
斜磁場Gx，Gy，Gzを順次加え、３方向にスライ
スするようにしているので、縦緩和時間T1の短
い成分が、最初の90°パルスと３番目の90°パスル
との間に回復してしまい、信号として入つてしま
い、Ｓ／Ｎの低下を招いていた。

第１２図に示すSTE法にあつては、STE信号
を用いるので、Ｓ／Ｎが通常のスピンエコー信号
の1/2になつてしまう。

このように従来法において、局所部位のみから
データを収集しようとすると、Ｓ／Ｎの向上は望
めなかつた。

そこで本発明の目的は、高Ｓ／Ｎにて局所部位
のみからデータを収集し得るようにした磁気共鳴
イメージング装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成する
ために次のような手段を講じた構成としている。
すなわち、本発明は、被検体に印加される静磁場
を発生する静磁場発生手段と、前記被検体に印加される傾斜磁場を発生する傾
斜磁場発生手段と、前記被検体に印加される励起用90°パルス及び
180°パルスを送信すると共に前記被検体から誘起
されるスピンエコー信号を受信する送受信手段
と、前記被検体内にあつて前記静磁場の発生方向を
基準とした直交３軸の第１軸に交差する第１領域
を両側から挟む第２、第３領域を励起するべく前
記第１軸に沿う傾斜磁場及び90°パルスを前記被
検体に印加し、その後に前記第２、第３領域の横
磁化成分を消去するべく前記第１軸に沿う傾斜磁
場と第２軸に沿う傾斜磁場と第３軸に沿う傾斜磁
場とをそれぞれ前記被検体に印加する飽和手順
と、この飽和手順の実行後前記第１領域に交差し
且つ第２軸に交差する第４領域を励起するべく前
記第２軸に沿う傾斜磁場及び90°パルスを印加す
る励起手順と、この励起手順の実行後前記第１領
域に交差し且つ第３軸に交差する第５領域を最終
的に励起して該第５領域のみから誘起するスピン
エコー信号を収集するべく前記被検体に対し前記
第３軸に沿う傾斜磁場及び180°パルスを印加する
収集手順と、を実行するため前記傾斜磁場発生手
段及び前記送受信手段を経時的に駆動する制御手
段と、この制御手段を駆動することにより前記送受信
手段から得られるスピンエコー信号に基づき前記
第５領域に関する情報を生成する生成手段と、を具備する磁気共鳴イメージング装置、である。

（作用）このような構成の本発明によれば次ぎのように
作用する。すなわち、第１励起手順及び飽和手順
が実行されると、第１３図に示すように第２，第
３領域は飽和し、第１領域のみが磁化的に存在す
ることになる。この磁化的に存在する第１領域に
対し、第１４図及び第１５図に示すように通常の
スピンエコー法に相当する第２励起手順及び信号
収集手順が実行されるので、第５領域のみからの
スピンエコー信号が収集され、当該スピンエコー
信号に基づき前記第５領域に関する情報を生成す
ることができる。

このように本発明では、従来の局所励起法であ
る第７図〜第１１図に示すように信号収集の前処
理として局所領域の外側全てを飽和する３段階の
手順を採ることなく、局所領域の外側の一部のみ
を飽和する手順（飽和手順）を採つている。従つ
て、本発明では、飽和手順における縦緩和時間
T1の短い成分が回復する前に収集手順が実行さ
れ得るので、Ｓ／Ｎの低下を防止できる。

また本発明では、従来の局所励起法である第１
２図に示すように90°−90°−90°パルス系列による
STE信号の収集でなく、90°−180°パルス系列に
よるスピンエコー信号を収集できる。従つて、本
発明では、STE信号に比較して２倍のＳ／Ｎが
確保され得る。

（実施例）以下本発明にかかる磁気共鳴イメージング方法
の一実施例を図面を図面を参照して説明する。第
１図は本実施例の磁気共鳴イメージング方法を実
施することができる装置の全体構成を示す図、第
２図は本実施例のスピンエコー信号を得る２次元
フーリエ変換法のパルスシーケンスの１エンコー
ド過程を示す波形図である。

第１図に示すように、被検体Ｐを内部に収容す
ることができるようになつているマグネツトアツ
センブリMAとして、常電導又は超電導方式によ
る静磁場コイル（静磁場補正用シムコイルが付加
されていることもある。）１と、磁気共鳴信号の
誘起部位の位置情報付与のための傾斜磁場を発生
するためのＸ，Ｙ，Ｚ軸の傾斜磁場発生コイル２
と、回転高周波磁場を送信すると共に誘起された
磁気共鳴信号（MR信号）を検出するための送受
信系である例えば送信コイル及び受信コイルから
なるプローブ３とを有し、超電導方式であれば冷
媒の供給制御系を含むものであつて主として静磁
場電源の通電制御を行う静磁場制御系４、RFパ
ルスの送信制御を行う送信器５、誘起MR信号の
受信制御を行う受信器６、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の傾斜磁
場発生コイル２のそれぞれの励磁制御を行うＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸傾斜磁場電源７，８，９、例えば
第２図に示すパルスシーケンスを実施することが
できるシーケンサ１０、これらを制御すると共に
検出信号の信号処理及びその表示を行うコンピユ
ータシステム１１により構成されている。

ここで、第２図に示すシーケンスとしては、静
磁場中に被検体Ｐを配置すると共に、シーケンサ
１０の動作させることにより実行される。つまり
送信器５は駆動され、プローブ３の送信コイルか
ら回転磁場のRFパルス（90°パルス、180°パルス）
を加えると共に傾斜磁場電源７，８，９を駆動し
て傾斜磁場発生コイル２からは傾斜磁場Gx，
Gy，Gzをスライス用、位相エンコード用、リー
ド用として加え、特定部位からの信号をプローブ
３の受信コイルで収集する。第２図のシーケンス
を所定回数繰返して実行してデータ群を得る。

第２図において、第２図ａはスピン励起用の
RFパルスとして90°パルス、180°パルスの印加タ
イミング図、第２図ｂは位置識別用の傾斜磁場パ
ルスとしてリード用傾斜磁場パルスGrの印加タ
イミング図、第２図ｃは位置識別用の傾斜磁場パ
ルスとしてスライス用傾斜磁場パルスGsの印加
タイミング図、第２図ｄは位置識別用の傾斜磁場
パルスとして位相エンコード傾斜磁場パルスGe
の印加タイミング図、第２図ｅは誘起したMR信
号としてエコー信号の観測タイミング図である。

すなわち、区間t₁でリード方向と直交する平面
と平行にスライスを行うために、傾斜磁場Grと
90°パルスを印加する。この90°パルスは、周波数
が₁と₂との成分を含んだものであり、それぞれ
の帯域はΔ₁とΔ₂である。この90°パルスによ
り、第３図の斜線部の磁化は90°倒されたことに
なる。このとき、リード方向はＸ軸方向としてい
る。

次に、区間t₂においては、倒された成分の横磁
化を消去するためスポイラーSPをGr，Gs，Geと
掛ける。これにより第３図の斜線部の磁化に消滅
され、飽和状態になる。

次に、区画t₃，t₄の間に、次のスライス面を決
める。このスライス面はスライス厚として定ま
る。すなわち、周波数₃が帯域でΔ₃の90°パルス
と、Ｙ軸方向にスライス用傾斜磁場Gsを掛ける。
これにより、第４図の斜線部（横に伸びている部
分）がスライスされたことになる。

次に、区間t₅では、区間t₄で使用したスライス
用傾斜磁場Gsの時間積分量と等しい極性が反対
のスライス用傾斜磁場Gsを加え、スライス間に
位相が分散した磁化を揃える操作を行う。また、
区間t₅では、リード方向の位置のエンコーデイン
グとしてGr、位相エンコーデイングとしてGeを
加えている。

次に、区間t₆の間には、データ収集領域の大き
さを決めるために、エンコード方向にスライス用
傾斜磁場Geと、周波数が₄で帯域がΔ₄の180°パ
ルスとを加える。これにより、第５図の点線部が
180°励起スライスされたことになる。

次に、t₃，t₄，t₅で90°倒された部分と180°励起
された部分のみがエコー信号を生成することにな
る。このエコー信号を区画t₇にてリード用傾斜磁
場Grを加えながら、収集することになる。

以上は１エンコード過程であり、この過程を区
間t₅のエンコード用傾斜磁場Geを変化させなが
ら、エコー信号を収集し、通常の２次元フーリエ
変換法によりスライス画像を得ることができるよ
うになる。

以上のように、本実施例によれば励起・収集手
順（区間t₃〜t₇）の実行に先だつて実行される飽
和手順（区間t1〜t2）により、特定スライス部位
を挟む領域は飽和する。よつて、実質的に特定ス
ライス部位のみが物体として存在したものとな
り、該部位からのデータを、飽和手順に引続き実
行される通常の励起・収集手順でデータ収集する
ことにより、高Ｓ／Ｎのデータを得ることができ
るようになる。すなわち、データ収集領域外の信
号の一部を飽和させてしまい、２つの90°パルス
の印加間隔を短くでき、また、180°パルスにより
スピンエコー信号を得ることができるため、局所
部位を高分解能で画像化する場合、データ収集領
域の周囲からの信号が折返されて該領域に入り込
まず、Ｓ／Ｎの高い画像を得ることができる。

また、次のような効果も期待できる。すなわ
ち、高分解能の画像データ収集領域つまり撮影領
域を小さく設定できるため、エンコード回数を少
なくすることができ、結果的に撮影時間の短縮化
が実現できる。

なお、区間t5でのGr，Ge及び区間t₇のGrを印
加しなければ、局所からのエコー信号を得ること
ができ、スペクトロスコピーに利用することも可
能になる。

上記実施例では、飽和手順で用いる90°パルス
を、周波数が₁と₂との成分を含んだものであ
り、それぞれの帯域はΔ₁とΔ₂である一つのも
のとしたが、第６図に示すように、周波数が₁で
帯域がΔ₁の90°パルスと、周波数が₂で帯域が
Δ₂の90°パルスとを用いるようにしてもよい。

この他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施できるものである。

［発明の効果］以上のように本発明は、被検体に印加される静
磁場を発生する静磁場発生手段と、前記被検体に印加される傾斜磁場を発生する傾
斜磁場発生手段と、前記被検体に印加される励起用90°パルス及び
180°パルスを送信すると共に前記被検体から誘起
されるスピンエコー信号を受信する送受信手段
と、前記被検体内にあつて前記静磁場の発生方向を
基準とした直交３軸の第１軸に交差する第１領域
を両側から挟む第２、第３領域を励起するべく前
記第１軸に沿う傾斜磁場及び90°パルスを前記被
検体に印加し、その後に前記第２、第３領域の横
磁化成分を消去するべく前記第１軸に沿う傾斜磁
場と第２軸に沿う傾斜磁場と第３軸に沿う傾斜磁
場とをそれぞれ前記被検体に印加する飽和手順
と、この飽和手順の実行後前記第１領域に交差し
且つ第２軸に交差する第４領域を励起するべく前
記第２軸に沿う傾斜磁場及び90°パルスを印加す
る励起手順と、この励起手順の実行後前記第１領
域に交差し且つ第３軸に交差する第５領域を最終
的に励起して該第５領域のみから誘起するスピン
エコー信号を収集するべく前記被検体に対し前記
第３軸に沿う傾斜磁場及び180°パルスを印加する
収集手順と、を実行するため前記傾斜磁場発生手
段及び前記送受信手段を経時的に駆動する制御手
段と、この制御手段を駆動することにより前記送受信
手段から得られるスピンエコー信号に基づき前記
第５領域に関する情報を生成する生成手段と、を具備する磁気共鳴イメージング装置、である。

このように本発明によれば、従来の局所励起法
として、信号収集の前処理として局部領域の外側
全てを飽和する３段階の手順を採ることなく、局
所領域の外側の一部のみを飽和する手順（飽和手
順）を採つている。従つて、本発明では、飽和手
順における縦緩和時間T1の短い成分が回復する
前に収集手順が実行され得るので、Ｓ／Ｎの低下
を防止できる。

また本発明では、従来の局所励起法として、
90°−90°−90°パルス系列によるSTE信号の収集で
なく、90°−180°パルス系列によるスピンエコー
信号を収集できる。従つて、本発明では、STE
信号に比較して２倍のＳ／Ｎが確保され得る。

よつて、本発明によれば、高Ｓ／Ｎにて局所領
域のみからデータを収集して画像化し得る磁気共
鳴イメージング装置を提供できるものである。

よつて本発明によれば、高Ｓ／Ｎにて局所部位
のみからデータを収集し得るようにした磁気共鳴
イメーシング方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる磁気共鳴イメージング
装置を実施することができる装置の全体構成を示
す図、第２図は同実施例のスピンエコー信号を得
る２次元フーリエ変換法のパルスシーケンスの１
エンコード過程を示す波形図、第３図〜第５図は
それぞれ第２図のシーケンスによる飽和，励起部
位を示す図、第６図は同実施例のスピンエコー信
号を得る２次元フーリエ変換法の第２図とは異な
るパルスシーケンスの１エンコード過程を示す波
形図、第７図〜第１２図は従来の方法を示すもの
で、第７図〜第１１図は局所励起法を示す図、第
１２図はSTE法を示す図、第１３図〜第１５図
は本発明の作用を示す図である。 MA……マグネツトアツセンブリ、１……静磁
場コイル、２……Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の傾斜磁場発生コ
イル、３……プローブ、４……静磁場制御系、５
……送信器、６……受信器、７……Ｘ軸傾斜磁場
電源、８……Ｙ軸傾斜磁場電源、９……Ｚ軸傾斜
磁場電源、１０……シーケンサ、１１……コンピ
ユータシステム。

Claims

【特許請求の範囲】１被検体に印加される静磁場を発生する静磁場
発生手段と、前記被検体に印加される傾斜磁場を発生する傾
斜磁場発生手段と、前記被検体に印加される励起用90°パルス及び
180°パルスを送信すると共に前記被検体から誘起
されるスピンエコー信号を受信する送受信手段
と、前記被検体内にあつて前記静磁場の発生方向を
基準とした直交３軸の第１軸に交差する第１領域
を両側から挟む第２、第３領域を励起するべく前
記第１軸に沿う傾斜磁場及び90°パルスを前記被
検体に印加し、その後に前記第２、第３領域の横
磁化成分を消去するべく前記第１軸に沿う傾斜磁
場と第２軸に沿う傾斜磁場と第３軸に沿う傾斜磁
場とをそれぞれ前記被検体に印加する飽和手順
と、この飽和手順の実行後前記第１領域に交差し
且つ第２軸に交差する第４領域を励起するべく前
記第２軸に沿う傾斜磁場及び90°パルスを印加す
る励起手順と、この励起手順の実行後前記第１領
域に交差し且つ第３軸に交差する第５領域を最終
的に励起して該第５領域のみから誘起するスピン
エコー信号を収集するべく前記被検体に対し前記
第３軸に沿う傾斜磁場及び180°パルスを印加する
収集手順と、を実行するため前記傾斜磁場発生手
段及び前記送受信手段を経時的に駆動する制御手
段と、この制御手段を駆動することにより前記送受信
手段から得られるスピンエコー信号に基づき前記
第５領域に関する情報を生成する生成手段と、を具備する磁気共鳴イメージング装置。