JPH08191817A - Magnetic resonance imaging method - Google Patents
Magnetic resonance imaging methodInfo
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- JPH08191817A JPH08191817A JP7006263A JP626395A JPH08191817A JP H08191817 A JPH08191817 A JP H08191817A JP 7006263 A JP7006263 A JP 7006263A JP 626395 A JP626395 A JP 626395A JP H08191817 A JPH08191817 A JP H08191817A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、被検体中に含まれる水
素、燐、炭素などの原子核からの磁気共鳴信号(MR信
号)を測定し、生体内の組織に関する情報を映像化する
磁気共鳴撮像方法(MRI撮像方法)に関し、特に磁化
の縦緩和状態が異なる複数の画像を複数スライスについ
て短時間に取得することを可能とするMRI撮像方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention measures the magnetic resonance signals (MR signals) from the atomic nuclei of hydrogen, phosphorus, carbon and the like contained in a subject and visualizes the information on the tissues in the living body. The present invention relates to an imaging method (MRI imaging method), and more particularly, to an MRI imaging method capable of acquiring a plurality of images having different longitudinal relaxation states of magnetization for a plurality of slices in a short time.
【0002】[0002]
【従来の技術】MRI装置では、被検体の関心部位に含
まれる水素、燐、炭素などの原子核からの磁気共鳴信号
を取得して、被検体内の様子を非侵襲に画像化してい
る。この磁気共鳴信号には多くの物理化学的な情報が混
在しており、それぞれが臨床上重要な意味を持つ。それ
らの情報のうちのひとつにスピン−格子緩和(以下、縦
緩和という)がある。縦緩和の状態が異なる画像を複数
枚取得することによって、縦緩和の時定数T1 の空間分
布を求めることができる。この縦緩和の時定数T1を用
いると、被検体の臨床学的状態を数値によって定量的に
評価できる可能性があり、また体内深部の温度計測等に
利用できる可能性もある。しかし、現在臨床で用いられ
ている方法ではT1 の空間分布を求めるのに多くの時間
がかかり問題となっている。これを解決し、短時間で縦
緩和の状態が異なる複数枚の画像を取得する方法とし
て、次のような方法が報告されている。2. Description of the Related Art In an MRI apparatus, magnetic resonance signals from atomic nuclei such as hydrogen, phosphorus, and carbon contained in a region of interest of a subject are acquired to noninvasively image the inside of the subject. A lot of physicochemical information is mixed in this magnetic resonance signal, and each has a clinically important meaning. One of such information is spin-lattice relaxation (hereinafter referred to as longitudinal relaxation). The spatial distribution of the time constant T 1 of vertical relaxation can be obtained by acquiring a plurality of images having different states of vertical relaxation. If this time constant T 1 for longitudinal relaxation is used, there is a possibility that the clinical condition of the subject can be quantitatively evaluated numerically, and there is also a possibility that it can be used for temperature measurement deep inside the body. However, in the method currently used in clinical practice, it takes a lot of time to obtain the spatial distribution of T 1 , which is a problem. The following method has been reported as a method for solving this problem and acquiring a plurality of images having different vertical relaxation states in a short time.
【0003】静磁場中に置かれ一方向に揃った(本明細
書では、この方向を縦方向と呼ぶ)被検体内の原子核の
磁化に対し、180度反転RFパルスを印加して磁化の
方向を反転させる。時間Ta 経過後、第一のθ度(θ<
90)RFパルスを印加し、磁化を縦方向に対してθ度
倒す。倒された磁化を縦方向の成分とそれに直交する方
向(以下、これを横方向と呼ぶ)の成分とに分解し、そ
の横方向の成分から、第一の縦緩和状態の画像作成のた
めに必要な全エコー信号をエコープラナー法で取得す
る。第一のθ度(θ<90)RFパルスに続いて、時間
Tb 間隔でθ度RFパルスの印加をn回繰返す。各θ度
RFパルスの印加ごとに、各々の緩和状態の画像作成に
必要な全エコー信号の取得を行う。これにより、一回の
緩和過程の間に、n枚の異なる縦緩和状態の画像を取得
できる。取得した緩和状態の異なる画像から、縦緩和の
時定数T1 と原子核密度M0 を未知数としてT1 の分布
画像を求めることができる。この方法の詳しい原理につ
いては、マグネティック・レゾナンス・イン・メディス
ン(Magnetic Resonance in Medicine)30巻351〜
354頁(1993年)に記載されている。A direction of magnetization is applied by applying a 180-degree inversion RF pulse to the magnetization of atomic nuclei in a subject placed in a static magnetic field and aligned in one direction (this direction is referred to as a vertical direction in this specification). Invert. After the time Ta has elapsed, the first θ degree (θ <
90) An RF pulse is applied to invert the magnetization by θ degrees with respect to the longitudinal direction. The collapsed magnetization is decomposed into a component in the vertical direction and a component in the direction orthogonal to it (hereinafter referred to as the horizontal direction), and from the component in the horizontal direction, an image in the first longitudinal relaxation state is created. Acquire all necessary echo signals by the echo planar method. Following the first θ-degree (θ <90) RF pulse, application of the θ-degree RF pulse is repeated n times at time Tb intervals. Every echo signal applied for each θ-degree RF pulse is acquired to create an image of each relaxation state. As a result, n images in different longitudinal relaxation states can be acquired during one relaxation process. From the acquired images of different relaxation states, the distribution image of T 1 can be obtained with the time constant T 1 of longitudinal relaxation and the nuclear density M 0 as unknowns. For the detailed principle of this method, see Magnetic Resonance in Medicine Vol. 30, 351-.
Pp. 354 (1993).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】MRIで得られる各種
画像を臨床に応用することを考えた場合、被検体の注目
部位の正確な位置を判断することが必要となる。これを
実現するために、一般には複数のスライスについて測定
することが要求される。上記従来技術はエコープラナー
法を短い時間間隔で用いて一回の緩和過程で測定を行な
うため、通常の測定のように繰返しの待ち時間がない。
よって、通常の複数スライス測定で行なわれているよう
な緩和の待ち時間を利用する測定は困難である。つまり
上記従来方法では核磁化の緩和過程一回につきスライス
一枚分に対しての情報しか得ることができないため、時
間分解能がスライス枚数に依存して劣化するという問題
点が生じる。本発明の目的は、時間分解能を劣化させる
ことなく、緩和状態の異なる複数の画像を複数のスライ
スについて取得することが可能なMRI撮像方法を提供
することにある。Considering the clinical application of various images obtained by MRI, it is necessary to determine the exact position of the region of interest of the subject. To achieve this, it is generally required to measure on multiple slices. In the above-mentioned conventional technique, the echo planar method is used at short time intervals to perform the measurement in one relaxation process, and therefore, there is no repetitive waiting time unlike the ordinary measurement.
Therefore, it is difficult to perform the measurement using the waiting time for relaxation, which is performed in the normal multi-slice measurement. That is, in the above-mentioned conventional method, since information for only one slice can be obtained for each relaxation process of nuclear magnetization, there arises a problem that the time resolution deteriorates depending on the number of slices. An object of the present invention is to provide an MRI imaging method capable of acquiring a plurality of images in different relaxation states for a plurality of slices without deteriorating the temporal resolution.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し、N枚
のスライスに対して緩和状態が異なるn枚の画像を取得
するために、本発明では以下のような手段を採用する。
まず、180度RFパルスを広い周波数帯域で印加し、
被検体内で注目する全スライスに含まれる原子核の磁化
を反転させる。各スライスはスライス選択傾斜磁場によ
り選択される。時間Ta 経過後、一回目のθ度(θ<9
0)RFパルスを印加し、第一スライスに対する一番目
の縦緩和状態の画像を超高速撮像法により取得する。さ
らに時間Tb 経過後、周波数を第二スライスに合わせた
二回目のθ度RFパルスを印加し、第二スライスに対す
る一番目の縦緩和状態の画像をエコープラナー法により
取得する。以下同様にして時間Tb 間隔でθ度RFパル
スをN回目まで印加し、第Nスライスに対する一番目の
緩和状態の画像を取得する。超高速撮像法としては、例
えばエコープラナー法を用いることができる。In order to achieve the above object and acquire n images having different relaxation states for N slices, the present invention employs the following means.
First, apply a 180 degree RF pulse in a wide frequency band,
The magnetization of nuclei contained in all the slices of interest in the subject is reversed. Each slice is selected by a slice selection gradient magnetic field. After the lapse of time Ta, the first θ degree (θ <9
0) An RF pulse is applied and the image of the first longitudinal relaxation state for the first slice is acquired by the ultrafast imaging method. After a lapse of time Tb, a second θ-degree RF pulse whose frequency is adjusted to the second slice is applied, and an image of the first longitudinal relaxation state for the second slice is acquired by the echo planar method. Similarly, the θ degree RF pulse is applied up to the Nth time at intervals of the time Tb to acquire the first relaxed image for the Nth slice. As the ultra-high speed imaging method, for example, an echo planar method can be used.
【0006】その後、周波数を各スライスに合わせて変
化させながらθ度RFパルスを時間Tb 間隔で印加し、
第一スライスに対する二番目の緩和状態の画像から第N
スライスに対する二番目の緩和状態の画像までを取得す
る。この操作を第Nスライスのn番目の緩和状態の画像
取得が終了するまで繰り返すことにより、一回の緩和過
程の間に、N枚のスライスに対して緩和状態の異なるn
枚の画像をそれぞれ取得する。After that, while changing the frequency in accordance with each slice, the θ degree RF pulse is applied at the time interval Tb,
From the second relaxed image for the first slice to the Nth
Acquire images up to the second relaxed state for the slice. By repeating this operation until the image acquisition of the nth relaxation state of the Nth slice is completed, n different relaxation states can be obtained for N slices during one relaxation process.
Acquire each of the images.
【0007】そして、緩和状態の異なるn枚の画像から
画像中の各画素毎にn個の情報を得、それをスピン密度
M0 、縦緩和の時定数T1 を未知数とする既知の関係式
に当てはめて解くことにより、各スライスについてスピ
ン密度M0 及び縦緩和の時定数T1 の分布像を得ること
ができる。また、磁化の倒れる角度θをも未知数とし、
M0 ,T1 及びθを未知数とする関係式を例えば非線形
最小自乗近似法を用いて解くと、各スライスについてス
ピン密度M0 及び縦緩和の時定数T1 の分布像をより高
い精度で得ることができる。Then, from the n images having different relaxation states, n pieces of information are obtained for each pixel in the image, and the spin density M 0 and the longitudinal relaxation time constant T 1 are known as a known relational expression. Then, the distribution image of the spin density M 0 and the longitudinal relaxation time constant T 1 can be obtained for each slice. The angle θ at which the magnetization falls is also an unknown
By solving a relational expression in which M 0 , T 1 and θ are unknowns by using, for example, a nonlinear least squares approximation method, a distribution image of the spin density M 0 and the time constant T 1 of longitudinal relaxation is obtained with higher accuracy for each slice. be able to.
【0008】[0008]
【作用】本発明によると、従来方法と比べて時間分解能
を劣化させることなく、複数スライスに対する緩和状態
が異なる画像複数枚を取得することが可能になる。さら
に、得られた画像よりM0 ,T1 の分布像を複数スライ
スに対して求めることが出来る。According to the present invention, it is possible to acquire a plurality of images having different relaxation states for a plurality of slices without degrading the time resolution as compared with the conventional method. Furthermore, a distribution image of M 0 and T 1 can be obtained for a plurality of slices from the obtained image.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は、本発明に係る磁気共鳴装置の
全体構成例を示す図である。この磁気共鳴装置は、MR
現象を利用して被検体101の断層画像を得るもので、
静磁場発生磁石102、信号処理部103、RF送信部
104、RF受信部105、傾斜磁場発生部106、表
示部107及びこれらを制御する制御部108からな
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a magnetic resonance apparatus according to the present invention. This magnetic resonance apparatus uses MR
To obtain a tomographic image of the subject 101 using the phenomenon,
The static magnetic field generating magnet 102, the signal processing unit 103, the RF transmitting unit 104, the RF receiving unit 105, the gradient magnetic field generating unit 106, the display unit 107, and the control unit 108 for controlling them.
【0010】静磁場発生磁石102は、被検体101を
配置した空間に強く均一な静磁場を発生させるもので、
被検体101の周りの空間に配置されている。RF送信
部104の出力は、送信コイル109に送られRF磁場
を発生する。傾斜磁場発生部106の出力は、傾斜磁場
コイル110に送られ、X,Y,Zの3方向の傾斜磁場
Gx,Gy,Gzを発生する。これらRF磁場と傾斜磁
場の加え方により、被検体101に対する断層面を設定
することができる。RF受信部105は、受信コイル1
11の信号を受信する。RF受信部105の出力は、信
号処理部103で画像再構成等の処理をされ、その後表
示部107で表示される。ここで、画像再構成とは、計
測空間上で2次元の複素フーリエ変換を施すことによっ
て、一枚の画像を作成する処理を言う。なお、図1にお
いて、送信コイル109と受信コイル111と傾斜磁場
コイル110は、被検体101の周りの空間に配置され
ている。The static magnetic field generating magnet 102 is for generating a strong and uniform static magnetic field in the space in which the subject 101 is placed.
It is arranged in the space around the subject 101. The output of the RF transmitter 104 is sent to the transmitter coil 109 to generate an RF magnetic field. The output of the gradient magnetic field generation unit 106 is sent to the gradient magnetic field coil 110 and generates gradient magnetic fields Gx, Gy, Gz in three directions of X, Y, and Z. A tomographic plane with respect to the subject 101 can be set depending on how to apply the RF magnetic field and the gradient magnetic field. The RF receiving unit 105 includes the receiving coil 1
11 signal is received. The output of the RF receiving unit 105 is subjected to processing such as image reconstruction in the signal processing unit 103, and then displayed on the display unit 107. Here, the image reconstruction means a process of creating one image by performing a two-dimensional complex Fourier transform in the measurement space. Note that, in FIG. 1, the transmission coil 109, the reception coil 111, and the gradient magnetic field coil 110 are arranged in a space around the subject 101.
【0011】図2は、本発明を実現するシーケンス(R
Fパルス及び傾斜磁場印加手順)の一例の一部を示して
いる。このシーケンスを用いて、3枚のスライスで緩和
状態が異なる複数の画像を得る手順をいかに説明する。 手順1.広い周波数帯域の180度RFパルス200を
印加して被検体内の全てのスライスの核磁化を反転させ
る。 手順2.ディフェィズ傾斜磁場214を印加して横方向
に残留している磁化を打ち消す。FIG. 2 shows a sequence (R
A part of an example of (F pulse and gradient magnetic field application procedure) is shown. How to use this sequence to obtain a plurality of images having different relaxation states in three slices will be described. Step 1. A 180 degree RF pulse 200 having a wide frequency band is applied to invert the nuclear magnetization of all slices in the subject. Step 2. A dephasing gradient magnetic field 214 is applied to cancel the remaining magnetization in the lateral direction.
【0012】手順3.θ度(θ<90)RFパルス20
1−1とスライス選択傾斜磁場215を同時に印加し
て、被検体の第一スライス内にある原子核の磁化を縦方
向に対してθ度倒す。 手順4.スライス選択傾斜磁場215に対するリフェイ
ズ傾斜磁場216、位置情報を付加するためのエンコー
ド傾斜磁場に対するディフェイズ傾斜磁場217、及び
信号読み出しのためのリードアウト傾斜磁場に対するデ
ィフェイズ傾斜磁場219を印加する。 手順5.エンコード傾斜磁場218とリードアウト傾斜
磁場220を図のように印加し、第一スライスの最初の
緩和状態の画像を取得した後、手順2と同様にディフェ
ィズ傾斜磁場214を印加して横方向に残留している磁
化を打ち消す。Step 3. θ degree (θ <90) RF pulse 20
1-1 and the slice selection gradient magnetic field 215 are applied at the same time, and the magnetization of the nucleus in the first slice of the subject is inclined by θ degrees with respect to the longitudinal direction. Step 4. A rephasing gradient magnetic field 216 for the slice selection gradient magnetic field 215, a dephasing gradient magnetic field 217 for an encode gradient magnetic field for adding position information, and a dephasing gradient magnetic field 219 for a readout gradient magnetic field for signal reading are applied. Step 5. After applying the encode gradient magnetic field 218 and the read-out gradient magnetic field 220 as shown in the figure and acquiring an image of the first relaxation state of the first slice, a dephasing gradient magnetic field 214 is applied in the same manner as in step 2 to remain in the lateral direction. Cancels the magnetization.
【0013】手順6.θ度RFパルス202−1とスラ
イス選択傾斜磁場215を同時に印加して、被検体の第
二スライス内にある原子核の磁化を縦方向に対してθ度
倒す。このときθ度RFパルス202−1の周波数は、
1スライス分の傾斜磁場強度の差に相当する周波数だけ
θ度RFパルス201−1の周波数と異なる。 手順7.手順4、5と同様にして、第二スライスの最初
の緩和状態の画像を取得した後、横方向に残留している
磁化を打ち消す。 手順8.θ度RFパルス203−1とスライス選択傾斜
磁場215を同時に印加して、被検体の第三スライス内
にある原子核の磁化を縦方向に対してθ度倒す。このと
きθ度RFパルス203−1の周波数は、θ度RFパル
ス202−1の周波数と1スライス分の傾斜磁場強度の
差に相当する周波数だけ異なり、θ度RFパルス201
−1の周波数とは2スライス分の傾斜磁場強度の差に相
当する周波数だけ異なる。Step 6. The θ-degree RF pulse 202-1 and the slice selection gradient magnetic field 215 are simultaneously applied to invert the magnetization of the nucleus in the second slice of the subject by θ degrees with respect to the longitudinal direction. At this time, the frequency of the θ-degree RF pulse 202-1 is
Only the frequency corresponding to the difference in the gradient magnetic field strength for one slice differs from the frequency of the θ-degree RF pulse 201-1. Step 7. Similar to steps 4 and 5, after acquiring the image of the first relaxation state of the second slice, the magnetization remaining in the lateral direction is canceled. Step 8. The θ-degree RF pulse 203-1 and the slice selection gradient magnetic field 215 are simultaneously applied to invert the magnetization of the nucleus in the third slice of the subject by θ degrees with respect to the longitudinal direction. At this time, the frequency of the θ-degree RF pulse 203-1 differs from the frequency of the θ-degree RF pulse 202-1 by a frequency corresponding to the difference between the gradient magnetic field strength of one slice and the θ-degree RF pulse 201.
The frequency of -1 differs from the frequency of -1 by the frequency corresponding to the difference in gradient magnetic field strength for two slices.
【0014】手順9.手順4、5と同様にして、第三ス
ライスの最初の緩和状態の画像を取得した後、横方向に
残留している磁化を打ち消す。 手順10.θ度RFパルス201−2とスライス選択傾
斜磁場215を同時に印加して、被検体の第一スライス
内にある原子核の磁化を縦方向に対してθ度倒す。θ度
RFパルス201−2の周波数は、θ度RFパルス20
1−1の周波数に等しい。 手順11.手順4、5と同様にして、第一スライスの2
番目の緩和状態の画像を取得した後、横方向に残留して
いる磁化を打ち消す。Step 9. Similar to steps 4 and 5, after acquiring the first relaxed state image of the third slice, the magnetization remaining in the lateral direction is canceled. Step 10. The θ-degree RF pulse 201-2 and the slice selection gradient magnetic field 215 are simultaneously applied to invert the magnetization of the nuclei in the first slice of the subject by θ degrees with respect to the longitudinal direction. The frequency of the θ-degree RF pulse 201-2 is the θ-degree RF pulse 20.
It is equal to the frequency of 1-1. Step 11. Same as steps 4 and 5, 2 of the first slice
After acquiring the th relaxation state image, the magnetization remaining in the lateral direction is canceled.
【0015】以下同様にして第二スライス、第三スライ
スの2番目の緩和状態の画像を取得する。さらに、これ
らの手順を繰返すことにより、3枚のスライスの緩和状
態が異なる複数の画像を取得することが可能になる。こ
こで、180度RFパルス200とθ度RFパルス20
1−1の間の時間をTa 、θ度RFパルス同士の間の時
間をTb としている。この方法で用いた各θ度RFパル
ス後の画像取得の方法は、一般にエコープラナー法と呼
ばれている。ただし、画像取得方法としては図2に示し
たエコープラナー法に限らず、高速で画像取得可能な任
意の方法を用いることが出来る。Similarly, images of the second relaxed state of the second slice and the third slice are acquired in the same manner. Furthermore, by repeating these procedures, it becomes possible to acquire a plurality of images in which the relaxation states of the three slices are different. Here, the 180 degree RF pulse 200 and the θ degree RF pulse 20
The time between 1-1 is represented by Ta, and the time between the θ-degree RF pulses is represented by Tb. The method of image acquisition after each θ-degree RF pulse used in this method is generally called an echo planar method. However, the image acquisition method is not limited to the echo planar method shown in FIG. 2, and any method capable of acquiring an image at high speed can be used.
【0016】図3は、図2と同様のシーケンスを用い
て、3枚のスライスで緩和状態の異なる5つの画像を取
得する際のRF磁場の印加タイミングを示したものであ
る。θ度RFパルス201−2の印加までは図2に示し
た手順と同様で、以下、θ度RFパルス202−2から
θ度RFパルス205−3までを時間間隔Tb で繰り返
す。θ度RFパルスの印加一回につき前述のエコープラ
ナー法等によって一枚の画像が得られ、この測定では、
3枚のスライスの緩和状態が異なる5つの画像、すなわ
ち合計15枚の画像が取得される。FIG. 3 shows the application timing of the RF magnetic field when five images with different relaxation states are acquired from three slices using the same sequence as in FIG. The procedure until the application of the θ-degree RF pulse 201-2 is the same as that shown in FIG. 2, and thereafter, the θ-degree RF pulse 202-2 to the θ-degree RF pulse 205-3 are repeated at the time interval Tb. One image is obtained by the above-mentioned echo planar method or the like for each application of the θ-degree RF pulse, and in this measurement,
Five images with different relaxation states of three slices, that is, a total of 15 images are acquired.
【0017】ここまで示した方法では、隣接するスライ
スを順番に撮像しているが、特に隣接順に撮像する必要
はなく、スライス間の相互干渉を考慮すれば、1スライ
スおきに撮像する方が好ましい。例えばスライスが4枚
の場合、第一スライス、第三スライス、第二スライス、
第四スライスの順に撮像するのである。図4は、図3の
シーケンスを実行したときの第一スライスにおける縦磁
化の振舞いを、RFパルスの印加タイミングにあわせて
示したものである。180度RFパルス200を印加し
て、初期磁化300を180度反転させる。反転した磁
化は、時間Ta の間縦緩和し、磁化301になる。磁化
301に対してθ度RFパルス201−1を印加して磁
化をθ度倒す。θ度倒れた磁化の横方向成分は、1番目
の緩和状態の画像作成に寄与する信号としてエコープラ
ナー法で検出される。残された縦方向成分はさらに時間
3Tb の間、縦緩和して磁化302になる。以下同様に
して、3番目の磁化303、4番目の磁化304、5番
目の磁化305に対する信号取得までを繰り返し、第一
スライスにおける5つの緩和状態が異なる画像を取得で
きる。In the method described so far, adjacent slices are imaged in order. However, it is not necessary to image adjacent slices in order, and it is preferable to image every other slice in consideration of mutual interference between slices. . For example, when there are four slices, the first slice, the third slice, the second slice,
The images are taken in the order of the fourth slice. FIG. 4 shows the behavior of longitudinal magnetization in the first slice when the sequence of FIG. 3 is executed, in accordance with the RF pulse application timing. A 180-degree RF pulse 200 is applied to reverse the initial magnetization 300 by 180 degrees. The reversed magnetization is longitudinally relaxed for time Ta to become magnetization 301. A θ degree RF pulse 201-1 is applied to the magnetization 301 to reverse the magnetization by θ degrees. The lateral component of the magnetization tilted by θ degrees is detected by the echo planar method as a signal that contributes to the image formation in the first relaxation state. The remaining vertical component is further longitudinally relaxed to become the magnetization 302 for 3 Tb. In the same manner, the signal acquisition for the third magnetization 303, the fourth magnetization 304, and the fifth magnetization 305 is repeated, and five images in different relaxation states in the first slice can be acquired.
【0018】図5は、図3のシーケンスを実行したとき
の第三スライスにおける縦磁化の振舞いをRFパルスの
印加タイミングにあわせて示したものである。180度
RFパルス200を印加して、初期磁化300を180
度反転させる。反転した磁化は、時間(Ta +2Tb )
の間縦緩和し、磁化401になる。磁化401に対して
θ度RFパルス203−1を印加して磁化をθ度倒す。
θ度倒れた磁化の横方向成分は、1番目の緩和状態の画
像作成に寄与する信号としてエコープラナー法で検出さ
れる。残された縦方向成分はさらに時間3Tb の間、縦
緩和して磁化402になる。以下同様にして、3番目の
磁化403、4番目の磁化404、5番目の磁化405
に対する信号取得までを繰り返し、第三スライスにおけ
る5つの緩和状態が異なる画像を取得できる。FIG. 5 shows the behavior of longitudinal magnetization in the third slice when the sequence of FIG. 3 is executed in accordance with the RF pulse application timing. A 180-degree RF pulse 200 is applied to set the initial magnetization 300 to 180
Flip it once. The reversed magnetization takes time (Ta + 2Tb)
During that period, longitudinal relaxation occurs and the magnetization becomes 401. A θ degree RF pulse 203-1 is applied to the magnetization 401 to reverse the magnetization by θ degrees.
The lateral component of the magnetization tilted by θ degrees is detected by the echo planar method as a signal that contributes to the image formation in the first relaxation state. The remaining vertical component is further longitudinally relaxed to become the magnetization 402 for 3 Tb. Similarly, the third magnetization 403, the fourth magnetization 404, and the fifth magnetization 405.
It is possible to acquire images with five different relaxation states in the third slice by repeating the steps up to the signal acquisition for.
【0019】上記方法で得られた緩和状態が異なる複数
の画像を用いて、縦緩和時間の時定数T1 、スピン密度
M0 、磁化の倒れる角度θを求めることができる。次に
その方法を説明する。下式(1)は図4、図5に示した
縦磁化の振舞いを表す式で、MNnはN枚目のスライスに
おいてn番目のθ度RFパルスを印加する前の磁化の大
きさ、M0 は初期磁化の大きさ(スピン密度)、nは各
スライス毎の緩和状態を表している。The time constant T 1 of the longitudinal relaxation time, the spin density M 0 , and the tilt angle θ of the magnetization can be obtained by using a plurality of images obtained by the above method and having different relaxation states. Next, the method will be described. The following expression (1) is an expression representing the behavior of the longitudinal magnetization shown in FIGS. 4 and 5, and M Nn is the magnitude of the magnetization before applying the nth θ-degree RF pulse in the Nth slice, M Nn 0 represents the magnitude of initial magnetization (spin density), and n represents the relaxation state for each slice.
【0020】 MNn=M0[(1−β)[1−(αβ)n-1]/(1−αβ) −γN(αβ)n-1+(cosψ)(1−γN)(αβ)n-1] (1) 式(1)におけるαは下式(2)、βは下式(3)、γ
N は下式(4)で表される。式中、Ta ,Tb は前述の
緩和の待ち時間、N0 は全スライス数、Nは対象とする
スライス番号である。また、下式(5)で表されるψ
は、最初の180度RFパルスで核磁化が倒れる角度で
ある。θ0 は核磁化を倒すために装置で設定する角度、
θは核磁化が実際に倒れている角度を表す。[0020] M Nn = M 0 [(1 -β) [1- (αβ) n-1] / (1-αβ) -γ N (αβ) n-1 + (cosψ) (1-γ N) ( αβ) n-1 ] (1) In the formula (1), α is the following formula (2), β is the following formula (3), and γ
N is represented by the following formula (4). In the formula, Ta and Tb are waiting times for the above-mentioned relaxation, N 0 is the total number of slices, and N is the target slice number. Also, ψ represented by the following equation (5)
Is the angle at which the nuclear magnetization falls with the first 180 degree RF pulse. θ 0 is the angle set by the device to defeat nuclear magnetization,
θ represents the angle at which the nuclear magnetization actually falls.
【0021】 α=cosθ (2) β=exp(−N0Tb/T1) (3) γN=exp[−[Ta+(N−1)Tb]/T1] (4) ψ=(θ/θ0)π (5) 式(1)において、N枚目のスライスの緩和状態が異な
るn枚(この場合、n≧3)の画像の各画素に注目し、
その信号強度変化からT1 ,M0 ,θを未知数とした非
線形最小自乗近似を行えば、それぞれの値を決定するこ
とができる。こうして各スライス毎にT1 ,M0 及びθ
の分布画像を形成することができる。M 0 の画像からは
分子数分布を評価することができる。Α = cos θ (2) β = exp (−N0Tb / T1) (3) γN= Exp [-[Ta + (N-1) Tb] / T1] (4) ψ = (θ / θ0) π (5) In equation (1), the relaxation state of the Nth slice is different.
Pay attention to each pixel of n images (n ≧ 3 in this case)
From that signal strength change, T1, M0, Θ with unknown
Each value can be determined by performing a linear least squares approximation.
You can Thus T for each slice1, M0And θ
It is possible to form a distribution image of M 0From the image of
The molecular number distribution can be evaluated.
【0022】RFパルスによって磁化の倒れる角度θ
は、印加するRFパルスの強度に比例し、被検体中の場
所によって異なり、一般にθの絶対値を決めることは困
難である。ところが、本実施例のようにθも未知数とし
て式(1)を解くことでθの分布を計算で求めることが
できる。このようにθをパラメータとして扱うことによ
り、M0 ,T1 の値を高精度に評価することができる。The angle θ at which the magnetization falls by the RF pulse
Is proportional to the strength of the applied RF pulse and varies depending on the location in the subject, and it is generally difficult to determine the absolute value of θ. However, the distribution of θ can be calculated by solving equation (1) using θ as an unknown number as in the present embodiment. By treating θ as a parameter in this way, the values of M 0 and T 1 can be evaluated with high accuracy.
【0023】また、磁化の倒れる角度θを既知の定数、
すなわち装置で設定される角度θ0に等しいものとして
扱うこともできる。この場合にはαは定数となり、ψ=
πすなわち式(1)において cosψ=−1とおき、各ス
ライスについて撮像した緩和状態の異なるn枚(この場
合、n≧2)の画像の各画素の信号強度変化から同様に
T1 ,M0 の値を決定して、それぞれの分布画像を形成
することができる。θを定数として扱う場合には、
T1 ,M0 の値の精度は低下するものの画像形成を高速
に行うことができる利点がある。Further, the angle θ at which the magnetization falls is a known constant,
That is, it can be treated as being equal to the angle θ 0 set by the device. In this case, α becomes a constant and ψ =
π, that is, cos ψ = −1 in Expression (1), and T 1 and M 0 are similarly obtained from the signal intensity change of each pixel of n images (n ≧ 2 in this case) having different relaxation states imaged for each slice. Can be determined to form a respective distribution image. When treating θ as a constant,
Although the accuracy of the values of T 1 and M 0 is reduced, there is an advantage that image formation can be performed at high speed.
【0024】[0024]
【発明の効果】本発明によれば、縦緩和の状態が異なる
複数の画像を、複数のスライスに対して短時間で取得す
ることが可能なMRI撮像方法を提供できる。According to the present invention, it is possible to provide an MRI imaging method capable of acquiring a plurality of images having different states of vertical relaxation in a plurality of slices in a short time.
【図1】本発明を実施するための装置構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus for carrying out the present invention.
【図2】本発明の実施例によるシーケンスの説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a sequence according to an embodiment of the present invention.
【図3】RF磁場の印加タイミングを説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating application timing of an RF magnetic field.
【図4】第一スライスにおける縦磁化の振る舞いを説明
する図。FIG. 4 is a diagram for explaining the behavior of longitudinal magnetization in the first slice.
【図5】第三スライスにおける縦磁化の振る舞いを説明
する図。FIG. 5 is a diagram for explaining the behavior of longitudinal magnetization in the third slice.
101…被検体、102…静磁場発生磁石、103…信
号処理部、104…RF送信部、105…RF受信部、
106…傾斜磁場発生部、107…表示部、108…制
御部、109…送信コイル、110…傾斜磁場コイル、
111…受信コイル、200,201−1,202−
1,203−1,201−2,202−2,203−
2,201−3,202−3,203−3,201−
4,202−4,203−4,205−1,205−
2,205−3…RFパルス、214…スポイラー傾斜
磁場、215…スライス選択傾斜磁場、216…リフェ
イズ傾斜磁場、217,219…ディフェイズ傾斜磁
場、218…エンコード傾斜磁場、220…リードアウ
ト傾斜磁場、300…初期磁化、301…第一スライス
の1番目の縦磁化、302…第一スライスの2番目の縦
磁化、303…第一スライスの3番目の縦磁化、304
…第一スライスの4番目の縦磁化、305…第一スライ
スの5番目の縦磁化、401…第三スライスの1番目の
縦磁化、402…第三スライスの2番目の縦磁化、40
3…第三スライスの3番目の縦磁化、404…第三スラ
イスの4番目の縦磁化、405…第三スライスの5番目
の縦磁化101 ... Subject, 102 ... Static magnetic field generating magnet, 103 ... Signal processing unit, 104 ... RF transmitting unit, 105 ... RF receiving unit,
106 ... Gradient magnetic field generation unit, 107 ... Display unit, 108 ... Control unit, 109 ... Transmission coil, 110 ... Gradient magnetic field coil,
111 ... Receiving coil, 200, 201-1, 202-
1, 203-1, 201-2, 202-2, 203-
2, 201-3, 202-3, 203-3, 201-
4,202-4,203-4,205-1,205-
2, 205-3 ... RF pulse, 214 ... Spoiler gradient magnetic field, 215 ... Slice selection gradient magnetic field, 216 ... Rephase gradient magnetic field, 217, 219 ... Dephase gradient magnetic field, 218 ... Encoding gradient magnetic field, 220 ... Readout gradient magnetic field, 300 ... Initial magnetization, 301 ... First longitudinal magnetization of first slice, 302 ... Second longitudinal magnetization of first slice, 303 ... Third longitudinal magnetization of first slice, 304
... the fourth longitudinal magnetization of the first slice, 305 ... the fifth longitudinal magnetization of the first slice, 401 ... the first longitudinal magnetization of the third slice, 402 ... the second longitudinal magnetization of the third slice, 40
3 ... Third longitudinal magnetization of third slice, 404 ... Fourth longitudinal magnetization of third slice, 405 ... Fifth longitudinal magnetization of third slice
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾藤 良孝 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 平田 智嗣 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshitaka Bito 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Central Research Center
Claims (4)
れ核磁化の縦緩和状態が異なる画像を取得する磁気共鳴
撮像方法において、 所定の周波数帯域を有する180度RFパルスを印加し
全スライスの核磁化を反転させるステップ1の後、各ス
ライスに対しθ度(θ<90)RFパルスを任意の時間
間隔で順番に印加して超高速撮像法で磁気共鳴画像を取
得するステップ2を行ない、さらにステップ2を繰り返
すことを特徴とする磁気共鳴撮像方法。1. A magnetic resonance imaging method for acquiring an image in which longitudinal relaxation states of nuclear magnetization are different for a plurality of slices in a subject, and a 180 degree RF pulse having a predetermined frequency band is applied to the magnetic resonance of all slices. After the step 1 of reversing the conversion, a θ degree (θ <90) RF pulse is sequentially applied to each slice at an arbitrary time interval, and a step 2 of acquiring a magnetic resonance image by the ultrafast imaging method is performed. A magnetic resonance imaging method comprising repeating step 2.
取得される複数スライスの緩和状態の異なるn枚(n≧
2)の画像を用い、各スライスについて画素毎にスピン
密度M0 と縦緩和の時定数T1 の間の関係式からM0 又
はT1 の値を求め、M0 又はT1 の分布像を得ることを
特徴とする磁気共鳴撮像方法。2. A plurality of slices obtained by the magnetic resonance imaging method according to claim 1 having different relaxation states (n ≧ n).
Using the image of 2), determine the values of M 0 or T 1 from relationship between constant T 1 time of spin density M 0 and longitudinal relaxation for each pixel for each slice, the distribution image of M 0 or T 1 A magnetic resonance imaging method characterized by obtaining the same.
取得される複数スライスの緩和状態の異なるn枚(n≧
3)の画像を用い、各スライスについて画素毎にスピン
密度M0 、縦緩和の時定数T1 、磁化の倒れる角度θの
3数をパラメータとした関係式から非線形最小自乗近似
法によってM0 ,T1 又はθの値を求め、M0 ,T1 又
はθの分布画像を得ることを特徴とする磁気共鳴撮像方
法。3. A plurality of slices obtained by the magnetic resonance imaging method according to claim 1, which have different relaxation states (n ≧ n).
Using the image of 3), the spin density M 0 , the time constant T 1 of the longitudinal relaxation, and the tilt angle θ of the magnetization for each slice are used as parameters for the three parameters, and M 0 is calculated by the nonlinear least square approximation method. obtaining the values of T 1 or theta, a magnetic resonance imaging method characterized by obtaining a distribution image of M 0, T 1 or theta.
ことを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴撮像方法。4. The magnetic resonance imaging method according to claim 1, wherein the ultrafast imaging method is an echo planar method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7006263A JPH08191817A (en) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | Magnetic resonance imaging method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7006263A JPH08191817A (en) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | Magnetic resonance imaging method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08191817A true JPH08191817A (en) | 1996-07-30 |
Family
ID=11633576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7006263A Pending JPH08191817A (en) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | Magnetic resonance imaging method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08191817A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001149340A (en) * | 1999-11-29 | 2001-06-05 | Toshiba Corp | Mri device and relaxation time measuring method of spin |
-
1995
- 1995-01-19 JP JP7006263A patent/JPH08191817A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2001149340A (en) * | 1999-11-29 | 2001-06-05 | Toshiba Corp | Mri device and relaxation time measuring method of spin |
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