JPH0788099A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Ｍｒイメージング装置

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JPH0788099A
JPH0788099A JP5208335A JP20833593A JPH0788099A JP H0788099 A JPH0788099 A JP H0788099A JP 5208335 A JP5208335 A JP 5208335A JP 20833593 A JP20833593 A JP 20833593A JP H0788099 A JPH0788099 A JP H0788099A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＲＦ加熱による温度上昇を抑え、かつＭＴ効
果による十分なコントラストを得る。 【構成】 １つの画像を再構成するために位相エンコー
ド量を変化させながらパルスシーケンスをｎ回繰り返し
ていくとき、その位相エンコード量が小さい期間ｂのみ
ＭＴＣパルス３を照射する。

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
グ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＲイメージング装置は、原子核の共鳴
現象を利用し、生体内各組織におけるスピンの緩和時間
差を捉えて画像化するもので、緩和時間差を表わす優れ
たコントラストの画像を得ることができることから医療
の形態診断の分野においてきわめて有用なものとなって
いる。ＮＭＲパラメータとしては、通常、プロトン密度
ρと２つの緩和時間Ｔ１、Ｔ２が主に利用されている。
【０００３】ところで、このＭＲイメージング装置にお
いて、近年、ＭＴ（magnetizationtransfer）効果によ
るコントラスト改善法が知られるようになってきた（S.
P.Wolf and R.S.Balaban; Mag. Reson. Med. vol10, p1
35, 1989, B.S.Hu et al.; Mag. Reson. Med. vol26, p
231, 1992、特開平３−１７３５２９号公報などを参
照）。これは生体組織中の自由水のプロトンと、膜や蛋
白質などの巨大分子のプロトンおよびその周囲にあって
その運動が制限されている水のプロトン（ここでは説明
の便宜上、結合水と称する）との相互作用を捉えて画像
のコントラストとするもので、ＭＴの大きさによりつく
られる画像のコントラストはＭＴＣ（magnetization tr
ansfer contrast）と呼ばれている。このＭＴ効果は、
単に画像のコントラストの改善のみならず、組織性状を
反映するものとして、医学的な診断に役立つことが期待
されている。
【０００４】従来、このＭＴＣ画像を得るために、グラ
ジェントエコー法やスピンエコー法などの撮像シーケン
スに、水の共鳴周波数から少し離れた（周波数オフセッ
トを持つ）周波数帯域のプリサチュレーションパルスや
binominal pulseと呼ばれる特殊な形のプリサチュレー
ションパルス（ここではこれらを総称してＭＴＣパルス
と呼ぶ）を付加する方法がとられている。このＭＴＣパ
ルスを照射することにより、結合水の、通常の方法では
画像化されない緩和の早いプロトンを部分的に共鳴させ
て飽和させることができる。そして、このとき得られる
自由水のプロトンからのＮＭＲ信号の強度が間接的にこ
の結合水のプロトンの飽和の影響を受け、画像コントラ
ストが変化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように比較的パワーの大きいＲＦパルスをＭＴＣパルス
として照射すると、ＲＦ加熱が起こり、とくに人体を被
検体とする場合に問題となる。
【０００６】この発明は、上記に鑑み、従来と同等なコ
ントラストを得ながら、ＲＦ加熱による温度上昇をでき
るだけ抑えることが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。
【０００７】
【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つの画像を再構成するために位相エンコード量を変化
させながらパルスシーケンスを繰り返していくとき、そ
の位相エンコード量の変化に基づき、ＭＴＣパルスの照
射強度を変化させることが特徴となっている。
【０００８】
【作用】たとえば位相エンコード量が小さいパルスシー
ケンスではＭＴＣパルスを照射し、位相エンコード量が
大きいパルスシーケンスではＭＴＣパルスの照射強度を
ゼロにする（つまり照射しない）。ＭＴＣパルスが照射
されると、蛋白質などの巨大分子に結合したプロトンの
スピンの位相がばらばらになって飽和する。するとＭＴ
効果によって、この巨大分子の周囲にある自由水のプロ
トンのスピンの位相情報が影響される。そのため、自由
水のプロトンからのＮＭＲ信号に、結合水のプロトンと
相関のある情報が付加される。ところで、この結合水の
プロトン情報が付加された信号が得られるのは、上記の
ように位相エンコード量が小さいパルスシーケンスのみ
である。しかし、この位相エンコード量が小さいパルス
シーケンスで得られるデータは、２次元フーリエ変換さ
れる生データ空間の中央部に配置されるので、再構成画
像のコントラストへの寄与度が大きい。これに対して位
相エンコード量が大きいパルスシーケンスで得られるデ
ータは生データ空間の周辺部に配置されるので、再構成
画像のコントラストへの寄与度は小さい。つまり、再構
成画像のコントラストを支配する生データ空間の中央部
に配置されるデータを取得するパルスシーケンスについ
てのみ、ＭＴＣパルスを付加することになる。そのた
め、撮像シーケンスの一部に限定してＭＴＣパルスを付
加することによりＲＦ加熱による温度上昇を抑えなが
ら、撮像シーケンスの全部についてＭＴＣパルスを付加
した場合と同等のコントラストの画像を得ることができ
る。
【０００９】
【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。図４に示すＭＲイ
メージング装置により、図２に示すようなパルスシーケ
ンスを図１に示すように繰り返す。つまり、位相エンコ
ード量をたとえば２５６通りに変化させながらパルスシ
ーケンスを繰り返して２５６ラインのデータを収集し、
２５６×２５６のマトリクスの画像を再構成する場合、
位相エンコード量が最初負の方向に大きく順次ゼロに近
づきゼロになった後正の方向に順次大きくなるように変
化させられるとして、位相エンコード量が大きい最初の
期間ａと最後の期間ｃとではＭＴＣパルス３を付加せ
ず、位相エンコード量がゼロ付近で小さくなっている期
間ｂのみＭＴＣパルス３を付加することとしている。
【００１０】まず、図４に示したＭＲイメージング装置
について説明すると、静磁場を発生するための主マグネ
ット１１と、この静磁場に重畳するように傾斜磁場を印
加する傾斜磁場コイル１２とが備えられている。傾斜磁
場コイル１２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Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生するよう
に３組のコイルから構成される。この静磁場及び傾斜磁
場が加えられる空間に、図示しない被検体（患者）が配
置され、その被検体にＲＦコイル１３が取り付けられ
る。
【００１１】傾斜磁場コイル１２には傾斜磁場電源２１
が接続され、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各傾斜磁場発生用電力
が供給される。この傾斜磁場電源２１には波形発生器２
２からの波形信号が入力されてＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各傾
斜磁場波形が制御される。ＲＦコイル１３にはＲＦパワ
ーアンプ３３からＲＦ信号が供給され、これにより被検
体へのＲＦ信号照射が行なわれる。このＲＦ信号は、Ｒ
Ｆ信号発生器３１より発生させられたＲＦ信号を、変調
器３２で、波形発生器２２から送られてきた波形に応じ
てＡＭ変調したものとなっている。
【００１２】被検体で発生したＮＭＲ信号はＲＦコイル
１３により受信され、プリアンプ４１を経て位相検波器
４２に送られる。位相検波器４２において、受信信号は
ＲＦ信号発生器３１からのＲＦ信号を参照信号として位
相検波され、検波出力がＡ／Ｄ変換器４３に送られる。
このＡ／Ｄ変換器４３にはサンプリングパルス発生器２
４からサンプリングパルスが入力されており、このサン
プリングパルスに応じて検波出力のデジタルデータへの
変換が行なわれる。そのデジタルデータはホストコンピ
ュータ５１に取り込まれる。
【００１３】ホストコンピュータ５１は、取り込まれた
データを処理して画像を再構成するとともに、シーケン
サー２３を介してシーケンス全体のタイミングを定め
る。すなわち、シーケンサー２３は、ホストコンピュー
タ５１の制御の下に、波形発生器２２、ＲＦ信号発生器
３１、サンプリングパルス発生器２４等にタイミング信
号を送り、波形発生器２２から各波形信号が出力される
タイミングを定めるとともに、ＲＦ信号発生器３１から
のＲＦ信号発生タイミングを定め、さらにサンプリング
パルス発生器２４からのサンプリングパルス発生タイミ
ングを定める。また、ホストコンピュータ５１は、波形
発生器２２に波形情報を送り、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各傾
斜磁場パルスの波形、強度等を制御するとともに、ＲＦ
コイル１３から被検体に照射するＲＦ信号のエンベロー
プを定め、さらにＲＦ信号発生器３１に信号を送ってＲ
Ｆ信号の周波数を制御する。したがって、このホストコ
ンピュータ５１により、グラジェントエコー法などの撮
像シーケンスに基づいたパルスシーケンス全体の制御が
なされるとともに、ＭＴＣパルス３の周波数や波形、そ
れを付加するか否かの制御がなされる。
【００１４】ここでは、図２に示すように撮像シーケン
スとしてグラジェントエコー法に基づくパルスシーケン
スを行なうようにしており、この撮像シーケンスにＭＴ
Ｃパルス３を付加するようにしている。図２に示すよう
に、この撮像シーケンスはα°のフリップ角度を持つ励
起パルス１を、スライス選択用傾斜磁場（ここではＧｚ
を用いている）のパルスとともに加え、読み出し用の傾
斜磁場（ここではＧｘを用いている）のパルスと、位相
エンコード用の傾斜磁場（ここではＧｙを用いている）
とを加えてエコー信号２を発生させるという、よく知ら
れたグラジェントエコー法によるものとなっている。Ｍ
ＴＣパルス３はこの撮像シーケンスの励起パルス１の直
前に加えられ、自由水の共鳴周波数から少しずれた（周
波数オフセットを持った）周波数帯域を有するようにキ
ャリア周波数が定められる（ＲＦ信号発生器３１からの
ＲＦ信号の周波数が定められる）。励起パルス１の周波
数は自由水の共鳴周波数とされる。なお、この図２のシ
ーケンスでは、撮像シーケンスの前後に位相をばらばら
にするスポイラーパルス（Ｇｚ、Ｇｙ、Ｇｘの各パル
ス）を加えるようにしている。
【００１５】そして、ＭＴＣパルス３の波形が、ホスト
コンピュータ５１の制御の下に波形発生器２２により定
められる。この波形で、変調器３２においてＲＦ信号発
生器３１からのＲＦ信号をＡＭ変調することにより、Ｍ
ＴＣパルス３の信号強度を定める。ここでは、上記のよ
うに最初の期間ａではＭＴＣパルス３の信号強度をゼロ
にし（オフにし）、つぎの期間ｂでは信号強度を最大に
し、最後の期間ｃではふたたびゼロにしている（図１参
照）。すなわち、図２に示すパルスシーケンスを位相エ
ンコード用傾斜磁場Ｇｙを変化させながらｎ回繰り返す
が、通常、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｙは負の最大量
から徐々にゼロに近付け、ゼロになった後徐々に正の方
向に大きくしていくので、最初の期間ａに属する繰り返
し期間＃１、＃２、＃３、…ではＭＴＣパルス３をオフ
にし、位相エンコード量がゼロ付近になっているつぎの
期間ｂに属する繰り返し期間…、＃ｋ、＃ｋ＋１、…で
はＭＴＣパルス３をオンにし、位相エンコード量が正方
向に大きい最後の期間ｃに属する繰り返し期間…、＃ｎ
ではＭＴＣパルス３をオフにする。
【００１６】このｎ回の各繰り返し期間で得たエコー信
号２より１ラインずつのデータが収集され、これら１ラ
インずつのデータが収集された順番に図３のように生デ
ータ空間に配置される。こうして２次元的に並べられた
データを２次元フーリエ変換することにより、２次元の
画像が再構成される。たとえばｎを２５６とし、１つの
エコー信号２から２５６回サンプリングして２５６点の
データを得るものとすると、生データ空間は２５６×２
５６のマトリクスとなり、再構成される画像も２５６×
２５６のマトリクスとなる。
【００１７】この再構成画像のコントラストを支配する
のは主に、生データ空間の中央部Ｂに配置されるデータ
であり、端部Ａ、Ｃに配置されるデータはあまり影響が
ない。ここでは、上記のように期間ｂでのみＭＴＣパル
ス３をオンにしているため、ＭＴ効果による新たな情報
の付加されたデータは中央部Ｂに配置されるデータのみ
となっている。そのため、ｎ回の繰り返し期間のすべて
においてＭＴＣパルス３を付加したわけではないにもか
かわらず、ｎ回の繰り返し期間のすべてにおいてＭＴＣ
パルス３を付加した場合と同等のコントラストを有する
画像を再構成できる。そしてＭＴＣパルス３の照射は期
間ｂに限定されているため、ＲＦ加熱によるトータルの
人体発熱は低く抑えられることになり、発熱の問題を避
けながら、効率良く、コントラスト増強できる。
【００１８】なお、上記は一つの実施例について述べた
ものであり、種々に変更可能である。たとえば、ＭＴＣ
パルス３を付加して得たデータは生データ空間の中央部
に配置されるもの、つまり位相エンコード量が小さいと
きのデータであればよいので、ＭＴＣパルス３を最初と
最後の期間ａ、ｃでオフ、中間の期間ｂでオンというよ
うな順序には限定されない（位相エンコード量の変化の
仕方で変わる）。また、ＭＴＣパルス３をオフにした期
間（図１では期間ａ、ｃ）では、その分、各繰り返し期
間を短くすることも可能である。そうすることによりｎ
回の繰り返し期間からなる１つの画像を得るための全体
の時間を短縮することができる。また、上記ではＭＴＣ
パルス３をオンか、オフかに制御しているが、変調波形
を制御することによりその中間の値もとり得るように
し、ＭＴＣパルス３のエンベロープを、位相エンコード
量（の絶対値）に対応させて徐々に変化させるようにし
てもよい。これにより結合水の緩和の早いプロトンの飽
和の程度を変化させることができ、それに応じて生デー
タ空間上のデータの変化を制御することができるため、
所望のコントラストの画像を得ることができる。さら
に、２次元フーリエ変換による２次元画像の再構成のみ
でなく、３次元フーリエ変換による３次元画像の再構成
にも適用可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明のＭＲイメージング装置によれば、撮像シーケン
スの一部にのみＭＴＣパルスを付加することによりＲＦ
加熱による温度上昇を抑えながら、撮像シーケンスの全
部についてＭＴＣパルスを付加した場合と同等のコント
ラストの画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例にかかる全体のパルスシー
ケンスを示すタイムチャート。
【図２】同実施例にかかる１繰り返し期間内のパルスシ
ーケンスを示すタイムチャート。
【図３】同実施例にかかる生データ空間を示す図。
【図４】同実施例にかかるＭＲイメージング装置のブロ
ック図。
【符号の説明】
１ α°の励起パルス ２ エコー信号 ３ ＭＴＣパルス １１ 主マグネット １２ 傾斜磁場コイル １３ ＲＦコイル ２１ 傾斜磁場電源 ２２ 波形発生器 ２３ シーケンサー ２４ サンプリングパルス発生器 ３１ ＲＦ信号発生器 ３２ 変調器 ３３ ＲＦパワーアンプ ４１ プリアンプ ４２ 位相検波器 ４３ Ａ／Ｄ変換器 ５１ ホストコンピュータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 静磁場を発生する手段と、スライス選択
    用、読み出し用及び位相エンコード用の各々の傾斜磁場
    を発生する手段と、ＲＦ信号を照射する手段と、ＮＭＲ
    信号を受信する手段と、受信したＮＭＲ信号からデータ
    を収集する手段と、これらを制御して位相エンコード用
    傾斜磁場を変化させてパルスシーケンスを繰り返すとと
    もに、この各パルスシーケンスにおいて自由水のプロト
    ンの共鳴周波数から少し離れた周波数のＲＦ信号照射を
    付加し、かつこの付加されるＲＦ信号の照射強度を上記
    の位相エンコード用傾斜磁場の変化に基づきコントロー
    ルする手段とを備えることを特徴とするＭＲイメージン
    グ装置。
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