JPH06245920A

JPH06245920A - Ｍｒイメージング装置

Info

Publication number: JPH06245920A
Application number: JP5063146A
Authority: JP
Inventors: Naoto Iijima; 直人飯島
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1993-02-28
Filing date: 1993-02-28
Publication date: 1994-09-06

Abstract

(57)【要約】【目的】時間効率を低下させることなくマルチプルス
ピンエコー法においてタグ付き画像を得る。【構成】Ｇｒパルス３１を他のＧｒパルス３２〜３５
に対して変化させ、プライマリエコー成分（実線）とス
ティミュレイテッドエコー成分（点線）の位相が揃う時
刻を分離させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＮＭＲ（核磁気共
鳴）現象を利用してイメージングを行うＭＲイメージン
グ装置に関し、とくにタギング撮像法により被検体の動
態を観察するＭＲイメージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＭＲイメージング装置におい
てタギングの手法が知られている。ここで、タギングと
はＭＲ画像上にある定周期の信号変化パターンを加える
ことを呼ぶ。従来では、特定の励起空間分布を持つプリ
励起ブロックをイメージングシーケンスの前に加え、こ
のときに発生する横磁化を消去して無信号化し、被検体
内の磁化の空間分布を一定周期で変調させてからイメー
ジングシーケンスを行なうことによりタグを付けること
が一般的である。これについては、学会発表、文献等で
公知となっている（たとえば、第１６回日本核磁気共鳴
医学会（１９９０年９月、名古屋）演題４２や、第８回
The Society of Magnetic Resonance in Medicine(１９
８９年８月、アムステルダム）演題２３等）。

【０００３】また、グラジェントエコー法を用いた磁化
の定常才差運動（いわゆるＳＳＦＰ）を利用したタギン
グの手法も知られている(J. Henning; Magnetic Resona
ncein Medicine, 16, 390-402, 1990）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
一般的なタギング法のようにプリ励起ブロックにより信
号に空間変化を生じさせるのではイメージングシーケン
スとして余分の時間を要することになり、シーケンスの
時間効率を低下させる問題がある。また、ヘニング氏の
タギング手法の場合、スピンエコー法に適用できないと
いう問題がある。

【０００５】この発明は、上記に鑑み、シーケンスの時
間効率を低下させることなく、マルチプルスピンエコー
法により画像にタグ付けできるように改善した、ＭＲイ
メージング装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
１個の章動ＲＦパルスとそれに続く複数のリフォーカス
ＲＦパルスとを被検体に照射して順次エコー信号を発生
させ、各ＲＦパルスと同時にスライス選択用傾斜磁場パ
ルスを印加するとともに、位相エンコード用傾斜磁場パ
ルスを印加し、さらに各エコー信号について読み出し用
傾斜磁場パルスを印加し、傾斜磁場パルスを制御するこ
とによりプライマリエコー成分とスティミュレイテッド
エコー成分を分離させた上でこれら２つの成分の信号か
ら同時にデータ収集し、収集したデータから画像を再構
成することが特徴となっている。

【０００７】

【作用】１個の章動ＲＦパルスとそれに続く複数のリフ
ォーカスＲＦパルスとを被検体に照射して順次エコー信
号を発生させ、各ＲＦパルスと同時にスライス選択用傾
斜磁場パルスを印加するとともに、位相エンコード用傾
斜磁場パルスと読み出し用傾斜磁場パルスとを印加する
場合に、リフォーカスＲＦパルスの前後に加える読み出
し用傾斜磁場パルスの対称性あるいは位相エンコード用
傾斜磁場パルスとそのリワインド用傾斜磁場パルスとの
対称性またはそれらの両方を崩すと、生データ空間上
で、プライマリエコー成分とスティミュレイテッドエコ
ー成分とをサンプリング時間方向あるいは位相エンコー
ドステップ方向またはその両方向に分離させることがで
きる。このような生データから画像再構成すれば、再構
成画像上で、周波数方向あるいは位相方向または斜め方
向の干渉縞パターンを形成させることができる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の一実施
例では、図１に示すようなパルスシーケンスを図２に示
すような構成で行なう。まず、図２について説明する
と、主マグネット１は静磁場を発生するためのもので、
この静磁場に重畳するように傾斜磁場コイル２によって
傾斜磁場が印加される。傾斜磁場コイル２はＸ、Ｙ、Ｚ
の３軸方向に磁場強度がそれぞれ傾斜する傾斜磁場を発
生する。これら３軸方向の傾斜磁場の任意の１つを選択
し、あるいは任意の複数個を組み合わせることにより、
後述のスライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、読み出し（及び周
波数エンコード）用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾
斜磁場Ｇｐが形成される。被検体３はこの静磁場及び傾
斜磁場が加えられる空間に配置される。この被検体３に
は、励起ＲＦパルスを被検体３に照射するとともにこの
被検体３で発生したＮＭＲ信号を受信するためのＲＦコ
イル４が取り付けられている。

【０００９】傾斜磁場コイル２には傾斜磁場電源５が接
続され、図１のＧｒ、Ｇｐ、Ｇｓで示すような波形のパ
ルスとされた傾斜磁場発生用電力が供給される。ＲＦコ
イル４には切換器６を介して送信パワーアンプ７とプリ
アンプ１０とが接続されている。この切換器６は励起時
には送信パワーアンプ７側に切り換えられ、受信時には
プリアンプ１０側に切り換えられる。送信パワーアンプ
７には、信号発生器９からのＲＦキャリア信号を送信回
路８において所定波形の変調信号で振幅変調したＲＦ信
号が送られてくる。プリアンプ１０には受信回路１１が
接続され、信号発生器９からの信号を参照信号として受
信信号の位相検波が行なわれる。検波された信号はＡ／
Ｄ変換器１２によりサンプリングされデジタルデータに
変換されてコンピュータ１３に取り込まれる。

【００１０】コンピュータ１３は、送信回路８における
励起ＲＦパルスの変調信号波形を制御し、信号発生器９
の周波数を定め、Ａ／Ｄ変換器１２のサンプリングタイ
ミング及び周波数を定める。また、傾斜磁場電源５を制
御して傾斜磁場パルスのタイミング、波形、強度等を任
意にプログラムする。さらに、収集したデジタルデータ
から画像を再構成する処理などを行なう。表示装置１４
は再構成画像などを表示する。

【００１１】このようなＭＲイメージング装置におい
て、コンピュータ１３の制御の下に図１に示すようなパ
ルスシーケンスを行なう。この図１のパルスシーケンス
はいわゆるマルチプルスピンエコー法によるもので、１
個の章動ＲＦパルス（９０°パルス）２１を印加すると
同時にスライス選択用傾斜磁場Ｇｓ５１のパルスを加
え、つぎに４個のリフォーカスＲＦパルス（１８０°パ
ルス）２２〜２５を、Ｇｓパルス５２〜５５とともに順
次加えていく。

【００１２】そして、９０°パルス２１と最初の１８０
°パルス２２との間にＧｒパルス３１を加え、さらに１
８０°パルス２２〜２５の各々の後に、Ｇｒパルス３２
〜３５およびＧｐパルス４１〜４８を加えることによ
り、位相を揃えてエコー信号を発生させるとともに、周
波数エンコードおよび位相エンコードを行なう。Ｇｐパ
ルス４１、４３、４５、４７が位相エンコード用であ
り、すべて同一の位相エンコードステップとなるよう制
御されている。Ｇｐパルス４２、４４、４６、４８はリ
ワインド用であり、それらの各々の前のＧｐパルス４
１、４３、４５、４７と同一波高値で極性を反転させて
ある。

【００１３】この場合、通常であれば、図１のＡで示す
ようにＥ１〜Ｅ４の各時点で第１〜第４のエコー信号を
得るようにするのであるが、この実施例ではＧｒパルス
３１の波高値を増大させて図１のＢで示すようにＥ１、
Ｅ２、Ｅ’２、…でエコー信号を得るようにする。な
お、この図１のＡ、Ｂでは縦軸は各エコーの位相の進み
量を示す（このような図示の仕方はたとえば、Y. Zur,
et al.; Journal of Magnetic Resonance, 71, 212-22
8, 1987を参照）。

【００１４】これをもう少し詳しく説明すると、スピン
エコー法では、９０°パルス２１によりスピンを９０°
倒し、１８０°パルス２２を加えることにより反転させ
て位相が揃ってくることによりエコー信号を発生させる
のであるが、実際にはリフォーカスパルスの不完全性に
より１つのリフォーカスパルス２２では９０°しか倒れ
ず２つのリフォーカスパルス２２、２３が印加されて始
めて位相が反転する成分があり、前者の成分をプライマ
リエコー成分、後者の成分をスティミュレイテッドエコ
ー成分と称する。図１のＡ、Ｂではプライマリエコー成
分の位相進み量を実線で、スティミュレイテッドエコー
成分の位相進み量を点線で示している。

【００１５】通常のパルスシーケンスの設計では、この
プライマリエコー成分とスティミュレイテッドエコー成
分の位相進み量が等しくなるようにされており、これに
よって図１のＡで示すようにＥ１〜Ｅ４の各時点でプラ
イマリエコー成分とスティミュレイテッドエコー成分の
位相が同時に揃うことになり、２つの成分のエコー信号
が同時に発生する。これに対して、上記の実施例ではＧ
ｒパルス３１の波高値をＧｒパルス３２、３３、３４、
３５よりも増大させ、これにより各成分の位相進み量を
図１のＢで示すように変化させている。すなわち、Ｇｒ
パルス３１の波高値を大きくしたため９０°パルス２１
から１８０°パルス２２までの期間での位相進み量がよ
り大きくなって、図１のＢの傾きは図１のＡよりも大き
くなっているが、他の期間では位相進み量は図１のＡと
Ｂとで同じであり傾きは等しくなっている。

【００１６】その結果、プライマリエコー成分（実線）
とスティミュレイテッドエコー成分（点線）の位相が揃
ってくる時刻がずれることとなり、図１のＢのようにプ
ライマリエコー成分の信号ピーク時刻Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４
とスティミュレイテッドエコー成分の信号ピーク時刻
Ｅ’２、Ｅ’３、Ｅ’４とが分離してくる。この時間的
分離の程度は、Ｇｒパルス３１の波高値を調整すること
により任意に制御することが可能である。

【００１７】このように２つのエコーピークを実時間上
で分離でき、サンプリング期間内で近接させて２つの成
分のエコー信号を発生させて、同時にサンプリングする
ことにより、図３で示すような、サンプリング時間方向
に２つのピークを有する生データ空間上でのデータを得
ることができる。そしてこのような生データを通常と同
様に２次元フーリエ変換して画像を得ると、その画像上
でプライマリエコー成分の画像とスティミュレイテッド
エコー成分の画像とが干渉して縞模様を発生する。すな
わち、画像上で周波数方向に一定周期で黒く抜ける縞模
様パターンが生じ、結果的にタギングの効果が得られ
る。

【００１８】このような画像はヘニング氏が「ＭＲＩ
ｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｐｈｙ」と呼んでいるものに相
当するが、ヘニング氏がＳＳＰＦを利用しているのに対
して、ここではマルチプルスピンエコー法を用いている
ことが特徴となっている。この画像はＭＲ信号の位相の
空間分布を反映したものとなっており、たとえば被検体
の動きによって発生する信号の位相シフトに対応して干
渉縞のパターンが変化する。そこで、この干渉縞パター
ンを観察することにより、画像上の各ピクセルにおける
位相情報を知ることができ、これから被検体の動きに関
する情報を得ることが可能となる。また、このように動
きを観察するものとして使用できるばかりでなく、磁場
の均一性、磁化率の分布(ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｙ
ｍａｐ)等を得るためにも使用できる。このほか、マ
ルチプルスピンエコー法を用いてタギング画像を得てい
るので、高速スピンエコー法に適用可能であるなどの利
点も得られる。

【００１９】つぎに高速スピンエコー法に適用した実施
例について図４を参照して説明する。すなわち、図１の
パルスシーケンスは通常のマルチプルスピンエコー法に
適用したものであるが、図４では位相エンコード用傾斜
磁場パルスとしてＧｐパルス４１、４３、４５、４７を
各エコー信号の発生前にそれぞれ印加するとともに、そ
れらの位相エンコードステップが異なるよう波高値を変
化させてある。Ｇｐパルス４２、４４、４６、４８はリ
ワインド用であり、それらの各々の前のＧｐパルス４
１、４３、４５、４７と同一波高値で極性を反転させて
いる。他は図１と同じである。この場合、１個の章動パ
ルス（９０°パルス）２１で複数ステップの位相エンコ
ードの生データを得ることができるため、非常に高速に
データ収集することができる。

【００２０】この図４の場合もＧｒパルス３１の波高値
を調整することにより、通常であれば図４のＡで示すよ
うにプライマリエコー成分（実線）とスティミュレイテ
ッドエコー成分（点線）の信号ピークが同時刻Ｅ１〜Ｅ
４となるところを、図４のＢで示すように各成分のエコ
ーピークをずらすことができる。２つの成分のエコー信
号を同時にサンプリングすれば図３のような生データが
得られ、これから干渉縞パターンを有する画像を得るこ
とができることは図１と同様である。したがって、高速
スピンエコー法により非常に高速にタグ付き画像を得る
ことができる。

【００２１】なお、Ｇｒパルス３１を他のＧｒパルス３
２〜３５に対して変化させるのではなくて、位相エンコ
ード用Ｇｐパルス４１とそのリワインド用Ｇｐパルス４
２との対称性をずらすことにより、プライマリエコー成
分とスティミュレイテッドエコー成分のエコーピークを
図５のように位相エンコードステップ方向にずらすこと
ができる。この場合は、再構成画像上で位相方向に干渉
縞パターンが生じる。さらにより一般的にＧｒパルスの
非対称性とＧｐパルスの非対称性とが組合わさったとき
は、生データ空間上で図６で示すような位置にピークを
有するデータが得られ、この場合は再構成画像上で斜め
のタギングパターンが生じることになる。

【００２２】また、上記の実施例ではいずれも１個の章
動ＲＦパルスで４個のエコー信号を発生させているが、
４個に限らず、５個以上とすることがなどが可能であ
る。さらに、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に
変更が可能である。

【００２３】

【発明の効果】この発明のＭＲイメージング装置によれ
ば、１個の章動パルスで複数のエコー信号を得るマルチ
プルスピンエコー法において、タギングパターンを持つ
再構成画像を得ることができる。また、イメージングシ
ーケンスとは別個のシーケンスを行なうことがないた
め、時間効率を損なうこともない。さらにより高速に再
構成画像を得ることができる高速スピンエコー法にも適
用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるパルスシーケンス
を示すタイムチャート。

【図２】同実施例のＭＲイメージング装置のブロック
図。

【図３】同実施例における生データ空間を示す図。

【図４】他の実施例にかかるパルスシーケンスを示すタ
イムチャート。

【図５】生データ空間の他の例を示す図。

【図６】生データ空間のさらに別の例を示す図。

【符号の説明】

１主マグネット２傾斜磁場コイル３被検体４ＲＦコイル５傾斜磁場電源６切換器７送信パワーアンプ８送信回路９信号発生器１０プリアンプ１１受信回路１２Ａ／Ｄ変換器１３コンピュータ１４表示装置２１章動ＲＦパルス２２〜２５リフォーカスＲＦパルス３１〜３５読み出し（周波数エンコー
ド）用傾斜磁場パルス４１、４３、４５、４７位相エンコード用傾斜磁場パ
ルス４２、４４、４６、４８リワインド用傾斜磁場パルス５１〜５５スライス選択用傾斜磁場パル
ス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１個の章動ＲＦパルスとそれに続く複数
のリフォーカスＲＦパルスとを被検体に照射して順次エ
コー信号を発生させる手段と、上記各ＲＦパルスと同時
にスライス選択用傾斜磁場パルスを印加する手段と、位
相エンコード用傾斜磁場パルスを印加する手段と、各エ
コー信号について読み出し用傾斜磁場パルスを印加する
手段と、傾斜磁場パルスを制御することによりプライマ
リエコー成分とスティミュレイテッドエコー成分を分離
させる手段と、分離した状態でこれら２つの成分の信号
から同時にデータ収集する手段と、収集したデータから
画像を再構成する手段とを有することを特徴とするＭＲ
イメージング装置。