JPH06285041A - Ｍｒｉ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、磁気共鳴イメージング装置に係
り、特にスライス方向の詳細な断層情報が得られる３次
元計測法において、撮像時間を短縮することを目的とす
る。 【構成】 被検体に静磁場を与える手段４と、前記被検
体にスライス方向傾斜磁場２８、スライスエンコード傾
斜磁場、周波数エンコード傾斜磁場３４、３５及び位相
エンコード傾斜磁場３３及び前記被検体の組織を構成す
る原子の原子核に磁気共鳴を起こさせる高周波パルス２
６、２７をスピンエコー法のパルスシーケンスで繰り返
し印加する手段と、磁気共鳴信号を検出する手段１４、
１５、１６、１７と前記各傾斜磁場と高周波パルスを制
御するシーケンサ２を備え、撮像した生データを、その
時のスライス傾斜磁場の大きさ、位相エンコード傾斜磁
場の大きさ、周波数エンコード傾斜磁場の大きさでアド
レッシングされたＫ空間メモリに格納し、これをフーリ
エ変換して再構成像を得る。 【効果】 本発明によれば、３次元計測において、撮像
時間を短縮できる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴（ＮＭＲ）現
象を利用して被検体の断層像を得るようにした磁気共鳴
イメージング装置において、高速で断層画像を得るＭＲ
Ｉ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置は、磁気共鳴
現象を利用して被検体中の所望の検査部位における原子
核スピン（以下、単にスピンと称す）の密度分布、緩和
時間分布等を計測して、その計測データから、被検体の
断層画像を表示できるようになっている。

【０００３】そして、このような断層画像が得られる磁
気共鳴イメージング装置は、電磁波あるいは傾斜磁場等
を発生させるタイミングを予め設定したシーケンスに基
づき、且つこのシーケンスを数回繰り返すことによって
動作されるようになっている。

【０００４】このシーケンスとしては種々のものが知ら
れており、このうち、断層画像情報が比較的速く得られ
るものとしていわゆる高速スピンエコー法が有効となっ
ている。

【０００５】この高速スピンエコー法の特徴としては、
いわゆる位相方向傾斜磁場の大きさを順次変化させて一
のシーケンスを所定回繰り返して動作させることによっ
て断層画像情報を計測するものであって、該一のシーケ
ンスの動作によって少なくても２以上のエコー信号が得
られるようになっている。

【０００６】図４に、従来の高速スピンエコー法の（マ
ルチスピンエコー法の一種）の一例を示している。同図
において、その一回目の計測（第１計測）では、まず、
９０゜パルス２８によりスピンは９０゜に倒され、続い
て１８０゜パルス２９ａにより該スピンは１８０゜に倒
され、更にスライス傾斜磁場３０及び周波数方向傾斜磁
場３３．３４を与えると共に、位相エンコード傾斜磁場
３２ａ（その強度の大きさを８としている）の印加によ
って第１エコーが得られるようになっている。そして、
更に逆極性位相エンコード傾斜磁場３２ａ′（その強度
の大きさを−８としている）を印加する。

【０００７】そして、第２番目の１８０゜パルス２９ｂ
の印加によって、スピンは反転し、位相エンコード傾斜
磁場３２ｂ（その強度の大きさを６としている）の印加
によって第２エコーが得られるようになっている。そし
て、更に、位相エンコード傾斜磁場３２ｂ′（その強度
の大きさを−６としている）を印加する。

【０００８】その後も同様で、１８０゜パルス２９ｃ、
２９ｄの印加、位相エンコード傾斜磁場３２ｃ、３２
ｃ′及び３２ｄ、３２ｄ′（その強度の大きさを順次
４、−４その次に２、−２）の印加によって各々第３エ
コー、第４エコーが得られるようになっている。ここ
で、順次得られる第１エコーないし第４エコーの各断層
画像情報は、Ｋ空間上のメモリの各エコーの対応する位
相方向傾斜磁場の大きさ（８、６、４、２）に相当する
ｋｙ（位相方向）におけるｋｘ（周波数方向）方向に沿
って格納されることになる。

【０００９】尚、ここで、第１計測番目における位相方
向傾斜磁場の強さの変化を図５に示している。又、第２
計測番目における位相方向傾斜磁場の強さの変化も同図
に示している。

【００１０】同様に、二回目の計測（第２計測）、三回
目の計測（第３計測）、四回目の計測（第４計測）が順
次行われ、各計測の各々によって得られた第１エコーな
いし第４エコーの断層画像情報は、前記Ｋ空間上のメモ
リに格納されることになる。

【００１１】図６は、上述した手順により全ての断層画
像情報が格納されたＫ空間のメモリを示した説明図であ
る。同図において、横軸は位相方向（ｋｘ）軸となって
おり、縦軸は周波数方向（ｋｙ）軸となっている。

【００１２】次に磁気共鳴イメージング装置のパルスシ
ーケンスとして、良く知られている方法に３次元計測法
がある。これは、通常の２次元計測法にスライス方向に
スライスエンコードと呼ぶ傾斜磁場の印加を加えること
により、スライス方向に詳細な断層情報を得られるよう
にしたものである。図８に３次元計測法をスピンエコー
法に用いたときのパルスシーケンス図を示す。図７に２
次元計測法のパルスシーケンスを示す。２次元計測法で
は、図７のパルスシーケンスを所定回繰り返し、繰り返
し毎に位相エンコード傾斜磁場の大きさを順次変化させ
る。図８の３次元計測では、更にスライスエンコード傾
斜磁場の大きさも変化させる。つまり、最初にスライス
エンコード、位相エンコード傾斜磁場の大きさを所定の
大きさとし計測する。次に位相エンコード傾斜磁場の大
きさは変化させず、スライスエンコードの大きさを順次
変化させて、計測する。スライスエンコードを所定回変
化させたら、位相エンコードの大きさを１変化させ、ス
ライスエンコード傾斜磁場の大きさを順次変化させる。
同様に位相エンコード、スライスエンコード傾斜磁場の
大きさを変化させて、断層情報を得る。得たデータを図
９に示すような３次元のＫ空間に対応するメモリに配置
させる。これをまずｋｚ（スライス）方向にフーリエ変
換を行い、次にｋｘ（周波数）方向、ｋｙ（位相）方向
にフーリエ変換することにより、複数のスライス位置の
断層情報を表示させることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来の３次元
計測法の技術及びその問題点を第７図及び第８図を用い
て説明する。第８図は３次元計測法のパルスシーケン
ス、第７図は２次元計測法のパルスシーケンスを示す。
これらの計測は、図に示した一シーケンスを繰り返し時
間ＴＲと呼ばれる時間で所定回数繰り返す。まず、２次
元計測では繰り返し回数は、位相エンコード傾斜磁場３
２の変化回数（ＰＲＪとする）となる。よって、撮像時
間は、繰り返し時間ＴＲと位相エンコード傾斜磁場３２
の変化回数ＰＲＪとの積に比例する。一方、第８図に示
す３次元計測においては、更にスライスエンコード傾斜
磁場３１の変化回数にも比例する。つまり、３次元計測
では、繰り返し時間ＴＲと位相エンコード傾斜磁場３２
の変化回数とスライスエンコード傾斜磁場３１の変化数
との積に比例するため、２次元計測に比して撮像時間が
長くなる。このように、３次元計測では、複数の断層像
が得られる代わりに、それにより印加するスライスエン
コード傾斜磁場を順次変化し、パルスシーケンスを繰り
返さなければならないため、撮像時間が２次元計測に比
して、長い。

【００１４】本発明の目的は、このような事情に基づい
てなされたものであり、高速に断層画像を得ることを可
能とするＭＲＩ装置を提供するにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、９０゜高周波
パルス信号を加えた後で１８０゜高周波パルス信号を時
系列で加えると共に、各１８０゜高周波パルス信号の後
に、スライス方向の互いに逆極性のスライスエンコード
傾斜磁場及び位相エンコード方向の互いに逆極性の位相
エンコード傾斜磁場及び周波数エンコード傾斜磁場を印
加して多次エコー信号を得るＭＲＩ装置において、多次
エコー信号を格納するＫ空間メモリを設けると共に、こ
のＫ空間メモリは、スライスエンコード傾斜磁場の大き
さと位相エンコード傾斜磁場の大きさと周波数エンコー
ド傾斜磁場の大きさとでアドレッシングされ、多次エコ
ー信号の各々は、エコー信号を得た時のスライスエンコ
ード傾斜磁場の大きさと位相エンコード傾斜磁場の大き
さと周波数エンコード傾斜磁場の大きさとで定まるアド
レスに、格納させることとした。

【００１６】

【作用】このように構成された磁気共鳴イメージング装
置によれば、スライス方向の計測データが従来の方法に
比して、シーケンスの一回の動作で２以上のデータを計
測できるため、速い時間で撮像が可能となる。このこと
から、被検体の拘束時間が短くなり、スループットが高
くなる。又、３次元計測のためスライス方向に詳細な断
層情報を得ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図３により説明す
る。図３は本発明を適用した磁気共鳴イメージング装置
を示す全体構成のブロック説明図である。本発明を適用
した磁気共鳴イメージング装置を図３により説明する。
この磁気共鳴イメージング装置は、大別すると、中央処
理装置（ＣＰＵ）１と、シーケンサ２と、送信系３と、
静磁場発生磁石４と、受信系５と、信号処理系６とを備
えて構成する。

【００１８】中央処理装置（ＣＰＵ）１は、予め定めら
れたプログラムに従ってシーケンサ２と、送信系３、受
信系５、信号処理系６の各々を制御するものである。シ
ーケンサ２は、中央処理装置１からの制御指令に基づい
て動作し、被検体７の断層画像のデータ収集に必要な種
々の命令を送信系３、静磁場発生磁石４の傾斜磁場発生
系２１、受信系５に送るようにしている。

【００１９】送信系３は、高周波発信器８と、変調器９
と高周波コイルとしての照射コイル１１を有し、シーケ
ンサ２の指令より高周波発信器８からの高周波パルスを
変調器９で振幅変調し、この振幅変調された高周波パル
スを高周波増幅器１０を介し増幅して照射コイル１１に
供給することにより、所定のパルス状の電磁波を被検体
７に照射するようにしている。

【００２０】静磁場発生磁石４は、被検体７の回りに任
意の方向に均一な静磁場を発生させるためのものであ
る。この静磁場発生磁石の内部には、照射コイル１１の
他、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル１３と、受信
系５の受信コイル１４が設置されている。傾斜磁場発生
系２１は互いに直交するデカルト座標軸方向に各々独立
に傾斜磁場を印加できる構成を有す傾斜磁場コイル１３
と傾斜磁場コイルに電流を供給する傾斜磁場電源１２
と、傾斜磁場電源１２を制御するシーケンサ２により構
成する。

【００２１】受信系５は、高周波コイルとしての受信コ
イル１４と該受信コイル１４に接続された増幅器１５と
直交位相検波器１６とＡ／Ｄ変換器１７とを有し、被検
体７からのＮＭＲ信号を受信コイル１４が検出すると、
その信号を増幅器１５、直交位相検波器１６、Ａ／Ｄ変
換器１７を介しディジタル量に変換すると共に、シーケ
ンサ２からの指令によるタイミングで直交位相検波器１
６によってサンプリングされた二系列の収集データに変
換して中央処理装置１に送るようにしている。

【００２２】信号処理系６は、磁気ディスク２０、光デ
ィスク１９等の外部記憶装置と、ＣＲＴ等からなるディ
スプレイ１８とを有し、受信系５からのデータが中央処
理装置１に入力されると、該中央処理装置１が信号処
理、画像再構成等の処理を実行し、その結果の被検体７
の所望の断画像をディスプレイ１８に表示すると共に、
外部記憶装置の磁気ディスク２０等に記憶する。

【００２３】図１に本発明の一実施例をパルスシーケン
スの模式的説明図を示す。図１は、特にスライスエンコ
ード傾斜磁場３１と位相エンコード傾斜磁場３２とを示
したが、他の傾斜磁場の印加パターンは本発明において
は、規定しない。まず、高周波磁場９０゜パルス２８を
印加し、スピンを９０゜倒し、１８０゜パルス２９Ａを
印加し、スライスエンコード傾斜磁場３１Ａを２の大き
さ、位相エンコード傾斜磁場３２を８の大きさで印加
し、第１エコー信号を得る。その後、スライスエコー傾
斜磁場３１Ａ′を−２、位相エンコード傾斜磁場３２
Ａ′を−８印加する。更に、１８０゜パルス２９Ｂを印
加し、スライスエンコード傾斜磁場３１Ｂ′を１、位相
エンコード傾斜磁場３２Ｂ′を８印加し、第２エコー信
号を得る。同様に順次１８０゜パルス２９Ｃ、２９Ｄ、
スライスエンコード傾斜磁場３１Ｃ、３１Ｃ′、３１
Ｄ、３１Ｄ′、位相エンコード傾斜磁場３２Ｃ、３２
Ｃ′、３２Ｄ、３２Ｄ′の印加を繰り返し、第３エコー
信号、第４エコー信号を得る。以上で一回目の計測（１
計測目）が終了する。図１下欄にスライスエンコード傾
斜磁場３１の大きさ、位相エンコード傾斜磁場３２の大
きさを示す。第１計測においては、位相エンコード傾斜
磁場３２の大きさは、８、−８となり、第２計測では、
位相エンコード傾斜磁場３２の大きさは、７、−７とな
り、以降、第３、４、５、６、７、８…１６計測まで行
う。はこれらで、計測されたデータを図２のＫ空間に対
応するメモリに配置する。図２において、ｋｚはスライ
ス方向、ｋｘは周波数方向、ｋｙは位相エンコード方向
を示す。ｋｚ、ｋｙはそれぞれスライスエンコード傾斜
磁場３１、位相エンコード傾斜磁場３２の大きさに対応
する。例えば、図１の１計測目の第１エコー信号は、図
２のｋｚ＝２、ｋｙ＝８の位置に格納する。

【００２４】ここで、位相方向ｋｙ方向を分かり易く＋
１、−１、０等の整数値で表してきたが、実際の傾斜磁
場強度の大きさは、ｋｙ方向に１つずれた所は、スピン
が撮像領域（Ｆ．Ｏ．Ｖ）の両端で１回転するような位
相方向の傾斜磁場を感じさせる。式にすると

【数１】 となる。ここで、γは磁気回転比、Ｇｐｎはｎ番目の位
相方向傾斜磁場強度、ｔｎはｎ番目の位相方向傾斜磁場
の印加時間、Ｎは、目的のエコー番号のエコー信号を計
測するまでの位相方向に印加する傾斜磁場の個数（Ｆ．
Ｏ．Ｖ）は、撮像領域の一辺の長さとする。同様にＫ空
間上で中心からｍ番目のデータは、

【００２５】

【数２】 が成立するように、位相方向の傾斜磁場強度、印加時間
を決定するものとする。同様にスライス方向はは、選択
領域の厚さをｓｌｕｂとすると、（数１）から、

【００２６】

【数３】 となる。ここで、γは磁気回転比、Ｇｐｎはｎ番目の位
相方向傾斜磁場強度、ｔｎはｎ番目の位相方向傾斜磁場
の印加時間、Ｎは、目的のエコー番号のエコー信号を計
測するまでのスライス方向に印加する傾斜磁場の個数と
する。同様にＫ空間上で中心からｋｚ（スライス方向）
ｍ番目のデータは、（数２）から

【００２７】

【数４】 が成立するように、スライス方向の傾斜磁場強度、印加
時間を決定するものとする。

【００２８】以上の説明は、スライスエンコード数４、
位相エンコード数１６、計測エコー数４で示したが、他
のスライスエンコード数、位相エンコード数、計測エコ
ー数でも同様に行えることは、言うまでもない。更に、
Ｋ空間上ｋｘ−ｋｚ平面のエコー信号の配置は、種々存
在する。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、３次元計測において、
スライス方向の計測データを該一のシーケンスで２以上
得ることが可能なため、撮像時間が短縮でき、被検体の
拘束時間が短くなり、スループットが高くなる。又、３
次元計測のためスライス方向に詳細な断層情報まを得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のパルスシーケンスの模式的
説明図である。

【図２】本発明の一実施例の生データの並び順の模式的
説明図である。

【図３】本発明を適用した磁気共鳴イメージング装置を
示す全体構成のブロック説明図である。

【図４】従来の技術の高速スピンエコー法のパルスシー
ケンスの模式的説明図である。

【図５】従来の技術のスピンエコー法の位相方向傾斜磁
場の印加パターンの説明図である。

【図６】従来の技術の高速スピンエコー法の生データの
並び順の模式的説明図である。

【図７】２次元計測法を用いたスピンエコー法のパルス
シーケンスの模式的説明図である。

【図８】３次元計測法を用いたスピンエコー法のパルス
シーケンスの模式的説明図である。

【図９】３次元計測法を用いたＫ空間に対応するメモリ
の模式的説明図である。

【符号の説明】 ２ シーケンサ ７ 被検体 ８ 高周波発信器 １２ 傾斜磁場電源 １３ 傾斜磁場コイル ２１ 傾斜磁場発生系 ２４ 第１エコー信号 ２５ 第２エコー信号 ２６ 第３エコー信号 ２７ 第４エコー信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9219−2Ｊ Ｇ０１Ｎ 24/08 Ｙ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ９０゜高周波パルス信号を加えた後で１
   ８０゜高周波パルス信号を時系列で加えると共に、各１
   ８０゜高周波パルス信号の後に、スライス方向の互いに
   逆極性のスライスエンコード傾斜磁場及び位相エンコー
   ド方向の互いに逆極性の位相エンコード傾斜磁場及び周
   波数エンコード傾斜磁場を印加して多次エコー信号を得
   るＭＲＩ装置において、多次エコー信号を格納するＫ空
   間メモリを設けると共に、このＫ空間メモリは、スライ
   スエンコード傾斜磁場の大きさと位相エンコード傾斜磁
   場の大きさと周波数エンコード傾斜磁場の大きさとでア
   ドレッシングされ、多次エコー信号の各々は、エコー信
   号を得た時のスライスエンコード傾斜磁場の大きさと位
   相エンコード傾斜磁場の大きさと周波数エンコード傾斜
   磁場の大きさとで定まるアドレスに、格納させることと
   したＭＲＩ装置。