JPH08103427A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、時間分解能の向上を実現する
磁気共鳴イメージング装置を提供することである。 【構成】本発明は、静磁場空間に配置された被検体に対
し励起用回転磁場を傾斜磁場と共に印加することにより
被検体を励起し、この励起後誘起される磁気共鳴信号を
収集し、画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置に
おいて、被検体の一部分からの磁気共鳴信号を繰り返し
収集するシステムコントローラ１及びその披制御要素
３，５，７，８，９と、収集された磁気共鳴信号から前
記一部分の画像を再構成するデータ処理部１０と、前記
画像を時間経過に伴う濃度変化として表示する画像ディ
スプレイ１２とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴イメージング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージングではそれが登場し
た当初から、撮影時間（データ収集時間）の短縮が重要
な課題の１つとされており、現在までに、高速スピンエ
コー法、高速フィールドエコー法、ＧＲＡＳＥ法、エコ
ープラナー法等様々な種類の高速イメージング法が開発
されている。ここで、２ＤＦＴ法を採用した高速フィー
ルドエコー法を例に、撮影時間について見てみよう。繰
り返し時間ＴＲ＝40ms、エンコード数が 128、アベレー
ジ数（加算平均化の回数）が１であれば、１枚の画像を
再構成するのに必要なデータを収集するのに要する撮影
時間Ｔは、40ms×128となり、約５秒を要することにな
る。

【０００３】近年、磁気共鳴イメージング用の造影剤が
開発され、実用化の域に達している。この造影剤の流動
の様子を観察する手法として、ダイナミックスキャンと
呼ばれる同一部分からのデータ収集を繰り返して造影剤
の流動の様子を動画像として観察しようとする方法があ
る。

【０００４】一般に、造影剤が心臓に流入し始めて流出
するまで約１０秒と言われている。したがって、例えば
Ｘ線造影診断に比べて、時間分解能が低くダイナミック
スキャンの時間分解能の向上が求められている。時間分
解能を向上させる方法として、エコープラナー法等の高
速イメージング法があるが、エコープラナー法は高レベ
ルの静磁場均一性、傾斜磁場の急峻な勾配、傾斜磁場の
高周波反転、高速データサンプリング等の仕様を要求し
ていて、この要求に答えるためには特殊で高価なハード
ウエアが必要になってしまう。つまり、通常の例えばス
ピンエコー法用の磁気共鳴イメージング装置の能力では
上記仕様を実現できない。また、上述したような高速イ
メージング法の画像は、読影経験の豊富な通常のスピン
エコー法やフィールドエコー法とはコントラストの点で
相違するので、読影経験の蓄積を活用することができ
ず、読影のための知識を新たに修得する必要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、時間
分解能の向上を実現する磁気共鳴イメージング装置を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、静磁場空間に
配置された被検体に対し励起用回転磁場を傾斜磁場と共
に印加することにより被検体を励起し、この励起後誘起
される磁気共鳴信号を収集し、画像を再構成する磁気共
鳴イメージング装置において、被検体の一部分からの磁
気共鳴信号を繰り返し収集する収集手段と、前記収集手
段により収集された磁気共鳴信号から前記一部分の画像
を再構成する再構成手段と、前記画像を時間軸に沿って
表示する表示手段とを具備する。

【０００７】

【作用】本発明によれば、例えば造影剤の時間的な流動
の変化を観察することができる。さらに、被検体に関す
る一部分からの磁気共鳴信号を繰り返し収集するための
パルスシーケンスに要する時間は、この一部分を１次元
領域とすることにより２次元領域（スライス領域）を画
像化するための例えば２次元フーリエ変換法における１
エンコード分の時間に相当し、この１エンコード分の短
時間の周期で一部分から磁気共鳴信号を繰り返し得るこ
とができ、これに応じて時間分解能を向上させることが
できる。造影検査では、特定の領域に関する造影剤の流
入から流出に至る流動状態を高い時間分解能で診断する
ことが重要であり、この特定の領域は一部分でも補償で
きる点に本発明は着目したものである。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による磁気共鳴
イメージング装置の一実施例を説明する。図１に本実施
例による磁気共鳴イメージング装置の構成を示す。この
磁気共鳴イメージング装置は、システムコントローラ１
をシステム全体の制御中枢として備えており、このシス
テムコントローラ１によって、静磁場磁石２の励磁用電
源３、傾斜磁場コイル４の傾斜磁場電源５、プローブ６
から励起用回転磁場（ＲＦパルスや高周波磁場とも呼ば
れる）を送信するためにプローブ６にＲＦ信号を送信す
る送信部７、プローブ６を介して磁気共鳴信号を受信す
る受信部８、磁気共鳴信号を増幅及びディジタル化する
ためのデータ収集部９、磁気共鳴信号から画像を再構成
するためのデータ処理部１０のそれぞれが制御動作さ
れ、これにより後述する所定のパルスシーケンスが実行
されるものである。データ処理部１０で再構成された画
像は画像ディスプレイ１２に表示される。また撮影条件
等を入力するためのコンソール１１がシステムコントロ
ーラ１に接続されている。

【０００９】システムコントローラ１の制御により実行
されるパルスシーケンスとしては、スピンエコー法、イ
ンバージョン時間(TI)の調整により様々なコントラスト
の画像を得ることができ、さらにＳＴＩＲ法に発展させ
れば病変と脂肪を区別することができるＩＲ法(Inversi
on Recovery 法) 、Ｓ／Ｎの高い画像を得ることができ
るフィールドエコー法のいずれかである。また、スピン
エコー法でも、90°ＲＦパルスのフリップ角を90°以外
のもの、Ｔ2*を反映した脂肪抑制画像を得るために90°
ＲＦパルスから 180°ＲＦパルスまでの時間間隔と 180
°ＲＦパルスからエコー中心までの時間間隔とを相違さ
せるいわゆる非対称スピンエコー法であってもよい。ま
たこれらの方法にサチュレーション法やプリパルスによ
る脂肪抑制法を併用してもよい。なお、ここではスピン
エコー法を例に説明する。

【００１０】本発明では、造影剤の流動状態を高時間分
解能で観察できるように、被検体に関する１次元の関心
領域を選択的に励起してこの１次元領域からの磁気共鳴
信号を繰り返し収集し、１次元画像を高時間分解能で繰
り返し得るものである。通常、２次元フーリエ変換法
（２ＤＦＴ）を用いたスピンエコー法では、位相エンコ
ード化によりＹ方向の位置情報を、また周波数コード化
によりＸ方向の位置情報を磁気共鳴信号（スピンエコ
ー）に与えている。このため、特定のスライス領域に関
して位相エンコードを変えながら磁気共鳴信号を繰り返
し得ている。エンコード回数が１２８であれば、１２８
回信号収集を繰り返すことにより当該スライス領域の画
像化に必要な全てのデータが揃うことになる。本発明で
は、１次元の関心領域だけを選択的に励起して、位相エ
ンコード化を不要とする。したがって、１次元画像のみ
得られ、２次元画像は得られないが、その代わり時間分
解能は原理的に２次元画像化のエンコード回数分の１に
短縮することができる。造影剤撮影では、特定の領域に
関する造影剤の流入から流出に至る流動状態を高い時間
分解能で診断することが重要であり、本発明はこの点に
着目し、１次元画像であってもこれを高い時間分解能で
得ることを特徴とするものである。なお、１次元領域か
らの信号を周波数コード化のための傾斜磁場と共に収集
し、１次元画像を１次元フーリエ変換（１ＤＦＴ）の信
号処理に供することにより再構成する。

【００１１】次に、１次元領域を選択的に励起する方法
について説明する。図２（ａ）は、この方法を適用した
スピンエコー法のパルスシーケンスであり、図３はこの
方法の原理図である。この方法は、傾斜磁場を印加しな
がら特定の位置に応じて周波数調整したＲＦパルスを印
加することで特定のスライス領域を選択的に励起するこ
とができるスライス選択励起法を応用したものであり、
90°ＲＦパルスと共に印加する傾斜磁場に対して交差
（ここでは直交）する傾斜磁場を 180°ＲＦパルスと共
に印加することにより、両スライス領域が重なり合う一
部分、つまり棒状の１次元領域（図３の点線で示す領
域）を選択的に励起することができる。図２（ａ）で
は、Ｚ軸に沿って磁場強度が勾配する第１のスライス傾
斜磁場Ｇs1を90°ＲＦパルスと共に印加し、Ｙ軸に沿っ
て磁場強度が勾配する第２のスライス傾斜磁場Ｇs2を 1
80°ＲＦパルスと共に印加してＸ軸に平行な被検体の一
部分（ここでは１次元領域）を励起する一例を示してい
るが、各ＲＦパルスに対する傾斜磁場の組み合わせは任
意である。また、この１次元領域の位置、つまり１次元
領域の軸方向に直交する面内での位置は、90°ＲＦパル
スと 180°ＲＦパルス各々の周波数調整により決定され
ることは、通常のスライス選択励起法と同様である。１
次元領域からのエコーは、周波数コード化のための傾斜
磁場（ここではＧr）の存在下で収集する。こうして得
られた１次元領域からのエコーを１次元フーリエ変換
（１ＤＦＴ）の信号処理を介して１次元画像（データ）
が再構成される。このようなパルスシーケンスを繰り返
すことにより、当該一部分（１次元領域）の画像を高い
時間分解能で得ることができる。

【００１２】なお、90°ＲＦパルス及び 180°ＲＦパル
ス繰り返し毎にその周波数を変化させることにより、図
４（ａ）に示すように、複数の１次元領域を選択励起す
ることが可能である（マルチライン）。また、図２
（ｂ）に示すように、２ＤＦＴを使ってＧs1にエンコー
ドをかけることで、図４（ｂ）に示すように一部分とし
てスラブ領域からの磁気共鳴信号を得ることが可能とな
る（シングルスラブ）。さらに、マルチラインとシング
ルスラブとを組み合わせて図４（ｃ）に示すように複数
のスラブ領域から磁気共鳴信号を得ることが可能となる
（マルチスラブ）。

【００１３】なお、１次元領域を選択的に励起する方法
としては、上述したスライス選択励起法の応用に限定さ
れない。例えば、血流画像化で常用されているプレサチ
ュレーション法を応用してもよい。この方法を応用する
場合、通常のスピンエコー法のパルスシーケンスを実行
する前に、１次元領域以外の領域に90°パルスをかけ、
その後にdephase のための傾斜磁場をかけることで位相
のばらつきを増大させて、そこから信号が出ない、つま
り飽和した状態を作り出す。

【００１４】次に、１次元領域の設定について説明す
る。１次元領域の設定の前準備として、当該１次元領域
を含むスライス領域からエンコードの異なるエコーを得
て、２次元画像を再構成する。この２次元画像上に所望
する１次元領域を特定するためのＲＯＩをマニュアルで
入力する。当該２次元画像のスライス領域に１次元領域
が含まれている場合、図６（ａ）に示すように、当該２
次元画像上に１次元領域に相当する矩形のＲＯＩを設定
する。当該２次元画像のスライス領域に１次元領域が直
交する場合、図６（ｂ）に示すように、当該２次元画像
上に１次元領域の断面に相当する正方形のＲＯＩを設定
する。マルチライン、シングルスラブ、マルチスラブの
場合には、複数のＲＯＩを入力することで対応する。こ
のように設定された１次元領域の位置に応じて、システ
ムコントローラ１により90°ＲＦパルスと 180°ＲＦパ
ルス各々の周波数が決定され、これにより当該１次元領
域が選択的に励起される。

【００１５】図２（ａ）に示したパルスシーケンスを、
数十ms〜数百msの範囲の短い繰り返し周期で繰り返し実
行する。これにより数十ms〜数百msの範囲の高い時間分
解能で１次元画像が繰り返し得られる。この１次元画像
はデータ処理部１０から画像ディスプレイ１２に順次送
られ、図７（ａ），（ｂ）に示すように、横軸を時間、
縦軸を位置とした領域に、超音波診断のいわゆるＭモー
ドと同様に、当該１次元領域の位置毎の時間経過に伴う
濃度変化として帯状にリアルタイムで濃淡表示される。
この濃度変化により、造影剤の流入から流出の様子が医
師により理解される。

【００１６】この表示に際しては、濃度変化の画像の位
置と被検体との関係を補足情報として与えることが好ま
しい。図８（ａ），（ｂ）に補足情報の２例を示す。図
８（ａ）では、入力されたＲＯＩを含む２次元画像を、
そのＲＯＩ軸を濃度変化の縦軸に平行になるように適当
に回転して、この２次元画像を濃度変化の画像と同時表
示させる。図８（ｂ）では、１次元領域の入力に用いた
２次元画像を濃度変化の画像と同時表示して、両画像間
で「前」、「後」等の文字情報によりその位置の対応関
係を明記する。

【００１７】なお、１次元画像の表示方法としては、次
のような方法でもよい。上述の説明では、１次元画像を
濃淡表示している。この表示方法に代えて又は併用し
て、図１２（ａ）に示すように、直交する３軸をそれぞ
れ時間、位置、画素値に対応させた３次元空間上に、１
次元画像の位置方向の画素値変化（位置プロファイル）
を時間軸に沿って順次プロットしてこの３次元分布を疑
似３次元画像として表示したり、図１２（ｂ）に示すよ
うに、同様な３次元空間上に、１次元画像の時間方向の
画素値変化（時間プロファイル）を位置軸に沿ってプロ
ットしてこの３次元分布を疑似３次元画像として表示す
る方法を採用してもよい。このようなプロファイル表示
方法は、造影剤濃度変化の定量化分析に有効とされる。

【００１８】さらにデータ処理部１０では、画像再構成
に加えて、特定位置に関する造影剤の存在量の時間変化
に相当する画素値の時間変化のグラフ（ダイナミックカ
ーブという）を作成する。図９（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、この時間変化を見る位置を、コンソール１１を介
して濃度変化の画像上に線ＲＯＩまたは長方形ＲＯＩを
指定入力する。線ＲＯＩの場合、１次元画像から当該線
ＲＯＩ上の画素値が抽出され、横軸を時間経過、縦軸を
画素値変化とした領域上に、データ収集時刻及び当該抽
出した画素値により特定される位置にドットをプロット
する。この動作を繰り返すことにより、ダイナミックカ
ーブが成長する如くリアルタイムで作成される。長方形
ＲＯＩの場合、１次元画像から当該長方形ＲＯＩ内の複
数の画素値の平均値（平均値でなくても、最大値や最小
値であってもよい）が計算され、横軸を時間経過、縦軸
を画素値変化とした領域上に、データ収集時刻及び当該
計算した平均値により特定される位置にドットをプロッ
トする。このＲＯＩ設定は自由度があり、例えば、図１
０に示すように複数、ここでは２本の線ＲＯＩまたは長
方形ＲＯＩを指定するようにしてもよく、この場合、複
数位置のダイナミックカーブを同時表示することがで
き、位置の相違に応じた造影剤の流動の時間遅延等の新
たな評価基準として提供される。なお、線ＲＯＩまたは
長方形ＲＯＩを濃度変化の画像上に指定することには限
定されず、図１１に示すように、２次元画像上に１次元
領域を指定する際に、ＲＯＩも指定することも考えられ
る。

【００１９】なお、上述したように、図２（ａ）に示し
たパルスシーケンスは数十ms〜数百msの範囲内で一定の
繰り返し周期ＴＲで繰り返し実行される。一般に、造影
剤の動きは流入時には急激で、流出時には緩やかであ
る。したがって、データのコントラスト上の連続性を確
保するためにパルスシーケンスの繰り返し周期ＴＲは一
定のままで、図１３に示すように、流入時には、アベレ
ージ数（加算平均回数）を１回として高い時間分解能で
表示し、流出時にはアベレージ数を例えば１０回として
低い時間分解能で表示しても流出過程の観察には支障が
なく、しかもＳ／Ｎを向上させることができる。なお、
アベレージ数を一定とするモードと、変化させるモード
とを撮影前に選択的に指定できるようにすることや、撮
影中にこのアベレージ数を変化できるようにすることが
好ましい。また、図２（ａ）に示したパルスシーケンス
を一定の繰り返し周期ＴＲで繰り返し実行しながらも流
出時には間欠的に、例えば１０回に１度だけ信号を収集
しデータを得ることが考えられる。なお、このように流
出時に低い時間分解能で表示することは、ダイナミック
カーブの連続性が失われてしまう。この欠点を、次のよ
うに補償する。ダイナミックカーブの連続性を得る方法
として、図１４（ａ）に示すように多点または２点補間
法により、測定画素値の無い時刻についての画素値を補
間するものや、図１４（ｂ）に示すように測定画素値を
その測定時刻近傍の測定の無い時刻について当て嵌める
方法が考えられる。また、１次元画像が離散的に表示さ
れることを補償する方法としては、図１４（ｂ）に示す
ように得られた１次元画像を、次の測定周期まで繰り返
し表示で、空白を埋め合わせる方法が考えられる。

【００２０】なお、次のようにパルスシーケンスを変形
してもよい。図１５（ａ）に示すように、流入時には図
２（ａ）で示した１ＤＦＴを実行し、流出時には１ＤＦ
Ｔに代えて２ＤＦＴを実行する。なお、１ＤＦＴと２Ｄ
ＦＴの繰り返し周期ＴＲ及び縦緩和時間Ｔ1 はコントラ
スト上の連続性を確保するために一定とする必要があ
る。流出時のダイナミックカーブは、２次元画像から抽
出したＲＯＩ上の画素値を用いて作成する。この場合、
流出時には、２次元空間の造影剤分布の時間的変化をと
らえることができる。

【００２１】また、図１５（ｂ）に示すように、１ＤＦ
Ｔと２ＤＦＴを組み合わせたパルスシーケンスを一定の
繰り返し周期ＴＲで繰り返し実行して、ダイナミックカ
ーブと共に２次元画像を得るようにしてもよい。このパ
ルスシーケンスは、図１６に示すように、１回の90°パ
ルスに対して、 180°パルスを２回ずつ印加し、最初の
180°パルスではエンコードをかけて２次元データを得
て、次の 180°パルスでは１次元データを得る。この場
合、繰り返し周期ＴＲを１５msとして、エンコード数が
１２８とすれば、ダイナミックカーブを１５msの周期の
高い時間分解能で得られ、さらに２次元画像を１５ms×
１２８の周期で得ることができる。つまり、この場合、
ダイナミックカーブの時間分解能を低下させないで、２
次元画像を繰り返し得ることができるようになる。本発
明は、上述した実施例に限定されることなく種々変形し
て実施可能であるのは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、静磁場空間に配置された被検
体に対し励起用回転磁場を傾斜磁場と共に印加すること
により被検体を励起し、この励起後誘起される磁気共鳴
信号を収集し、画像を再構成する磁気共鳴イメージング
装置において、被検体の一部分からの磁気共鳴信号を繰
り返し収集する収集手段と、前記収集手段により収集さ
れた磁気共鳴信号から前記一部分の画像を再構成する再
構成手段と、前記画像を時間軸に沿って表示する表示手
段とを具備する。これにより本発明によれば、例えば造
影剤の時間的な流動の変化を観察することができる。さ
らに、被検体に関する一部分からの磁気共鳴信号を繰り
返し収集するためのパルスシーケンスに要する時間は、
この一部分を１次元領域とすることにより２次元領域
（スライス領域）を画像化するための例えば２次元フー
リエ変換法における１エンコード分の時間に相当し、こ
の１エンコード分の短時間の周期で一部分から磁気共鳴
信号を繰り返し得ることができ、これに応じて時間分解
能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による磁気共鳴イメージング
装置の構成図。

【図２】１次元領域を選択的に励起する一方法を示すパ
ルスシーケンス。

【図３】図２の原理図。

【図４】図２の発展例を示す図。

【図５】１次元領域を選択的に励起する他の方法を示す
パルスシーケンス。

【図６】１次元領域の設定方法の説明図。

【図７】１次元領域の位置毎の時間経過に伴う濃度変化
の表示例を示す図。

【図８】濃度変化の画像の位置と被検体との関係を補足
する情報について示す図。

【図９】ダイナミックカーブとそのＲＯＩの設定方法を
示す図。

【図１０】２点に関するダイナミックカーブを示す図。

【図１１】ダイナミックカーブのＲＯＩの他の設定方法
を示す図。

【図１２】１次元画像の時間変化をプロファイル表示す
る表示例を示す図。

【図１３】流入時と流出時とで表示の際の時間分解能を
変えた場合の表示例を示す図。

【図１４】図１３によるダイナミックカーブの非連続性
を補償する表示例を示す図。

【図１５】１ＤＦＴと２ＤＦＴとを併用した場合の表示
例を示す図。

【図１６】１ＤＦＴと２ＤＦＴとを１パルスシーケンス
に組み合わせたパルスシーケンスを示す図。

【符号の説明】

１…システムコントローラ、 ２…静磁場磁石、３…
励磁用電源、 ４…傾斜磁場コイル、５…
傾斜磁場電源、 ６…プローブ、７…送信
部、 ８…受信部、９…データ収集
部、 １０…データ処理部、１１…コンソー
ル、 １２…画像ディスプレイ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静磁場空間に配置された被検体に対し励
   起用回転磁場を傾斜磁場と共に印加することにより被検
   体を励起し、この励起後誘起される磁気共鳴信号を収集
   し、画像を再構成する磁気共鳴イメージング装置におい
   て、 被検体の一部分からの磁気共鳴信号を繰り返し収集する
   収集手段と、 前記収集手段により収集された磁気共鳴信号から前記一
   部分の画像を再構成する再構成手段と、 前記画像を時間軸に沿って表示する表示手段とを具備す
   ることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 【請求項２】 前記収集手段は、第１の励起用回転磁場
   を第１の傾斜磁場と共に印加し、前記第１の励起用回転
   磁場の印加後、第２の励起用回転磁場を前記第１の傾斜
   磁場に交差する第２の傾斜磁場と共に印加することによ
   り、前記一部分を１次元領域として選択的に励起するこ
   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。
3. 【請求項３】 前記表示手段は、前記１次元領域の画像
   と被検体との位置関係の対応をとるための情報を表示す
   ることを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴イメージン
   グ装置。
4. 【請求項４】 前記画像上に関心点を指定する指定手段
   と、前記関心点についての画素値の時間変化を作成する
   作成手段とをさらに備え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。
5. 【請求項５】 前記画像上に関心領域を指定する指定手
   段と、前記関心領域内に存在する複数の画素値の時間変
   化を作成する作成手段とをさらに備えることを特徴とす
   る請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。