JPH0994237A - 核磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディフェージングパルスを最適値に調整す
る。 【解決手段】 位相エンコード用傾斜磁場Ｇｙを印加せ
ず、且つ、ディフェージングパルスＤｐの振幅をｄから
Ｄまで１回づつ変化させながら、撮像用のものと同じパ
ルスシーケンスを多数回繰り返し、各リフォーカスパル
スから時間的に同じ（エコー番号が同じ）エコー信号の
みを取り出して最適な振幅を求める。その後、その振幅
のディフェージングパルスＤｐを用いて撮像用のパルス
シーケンスを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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核磁気共鳴イメ
ージング装置に関し、特にグラディエントエコーとスピ
ンエコーの高速ハイブリッドスキャンにより画像を得る
ＭＲイメージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速イメージングを行なう高速スピンエ
コー撮像法では、１回の繰り返し期間内に、まず90°パ
ルス（章動パルス）を印加した後、複数回の 180°パル
ス（リフォーカスパルス）を加えることによって複数個
のスピンエコー信号を発生させるために、スピンエコー
信号にはプライマリー成分とスティムレイティッド成分
が混在する。この両成分の位相が揃ってない場合は、再
構成された画像にアーチファクトが生じることから、両
成分の位相を揃える必要がある。

【０００３】スピンエコー信号に混在するプライマリー
成分とスティムレイティッド成分の位相を揃えるため
に、章動パルスと最初のリフォーカスパルスの間に読み
出し用傾斜磁場パルスをディフェージングパルスとして
印加するが、このディフェージングパルスの調整が不可
欠である。このディフェージングパルスの調整は、１回
の繰り返し期間内で発生するスピンエコーの全てを抽出
し、それぞれについてピーク時点を求めピーク時点の最
大距離を評価値として、評価値が最小となるようにディ
フェージングパルスを調整することが提案され、実用に
供されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の提案されている
ディフェージングパルスの調整手法は、各リフォーカス
パルスの間で読み出し傾斜磁場の高速スイッチングによ
りスピンエコー信号とそれの前後に複数のグラディエン
トエコーを発生させる高速グラディエント・スピンエコ
ー撮像法には適用できないという問題がある。すなわ
ち、高速スピンエコー法では、各リフォーカスパルス間
に発生するエコーは１個のスピンエコー信号のみである
ために、１回の繰り返し時間内に発生する全てのエコー
信号がディフェージングパルス調整のための評価の対象
となり支障はないが、高速グラディエント・スピンエコ
ー法では、各リフォーカスパルス間に複数個のエコー信
号が発生するため、発生エコー信号全てを抽出すること
は評価の対象としないエコーをも抽出し評価対象として
しまうことになり、調整に大きな誤差が発生し、その結
果それにより調整されたディフェージングパルスを用い
て撮像用パルスシーケンスが実行されると再構成された
画像にアーチファクトが発生するという問題がある。

【０００５】この発明は、上記の事情に鑑み、高速グラ
ディエント・スピンエコー法の撮像用パルスシーケンス
におけるディフェージングパルスを適切に調整できるよ
うにした核磁気共鳴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
めに、この発明の核磁気共鳴イメージング装置において
は、高速グラディエント・スピンエコー法による撮像用
パルスシーケンスと同じで、位相エンコード用傾斜磁場
パルスを与えず、且つ、上記章動パルスと最初のリフォ
ーカスパルスの間に読み出し用傾斜磁場を用いて印加さ
れるディフェージングパルスを１回ずつ変化させた調整
用パルスシーケンスを実行する手段と、１回の繰り返し
期間内に発生するエコー信号群からリフォーカスパルス
の各々から時間関係が同じエコー信号を抽出し、それに
基づいて最適なディフェージングパルスを求める手段
と、最適なディフェージングパルスが得られるように読
み出し用傾斜磁場パルスを調節する制御手段とを備え、
この調整されたディフェージングパルスを用いて撮像用
パルスシーケンスが行なわれるようにしたことが特徴と
なっている。

【０００７】この構成によれば、調整用パルスシーケン
スの実行ごとにディフェージングパルスを変化、例えば
振幅を変化させて、スピンエコー信号とそれの前後に複
数個のグラディエントエコー信号を発生させる。この
際、位相エンコード用傾斜磁場パルスが印加されていな
いのでエコー信号のプライマリー成分とスティムレイテ
ィッド成分が顕在化される。１回の繰り返し時間内に発
生するエコー群からリフォーカスパルスの各々からの時
間関係が同じエコー信号、例えば、スピンエコー信号の
みを抽出し、この抽出信号に基づいて最適なディフェー
ジングパルスの振幅が求められ、この求められた振幅に
なるように読み出し用傾斜磁場パルスを制御することで
ディフェージングパルスが調整される。この調整された
ディフェージングパルスは、エコー信号のプライマリー
成分とスティムレイティッド成分との位相ずれが生じな
い最適値となり、この調整されたディフェージングパル
スを用いて撮像用パルスシーケンスを実行すれば、再構
成された画像にアーチファクトが生じない。

【０００８】なお、調整用パルスシーケンスの実行によ
るエコー群からリフォーカスパルスの各々からの時間関
係が同じエコー信号のみを抽出して評価対象とするの
で、読み出し用傾斜磁場パルスで与えられる最適なディ
フェージングパルスは、高速スピンエコー法に適用され
ている調整手法および／または手段で求めることができ
る。ディフェージングパルスの振幅を変化させて得られ
るエコー群から、例えば、抽出されたリフォーカスパル
スの各々からの時間関係が同じエコー信号（例えばスピ
ンエコー信号）のピーク時点を検索し、ピーク時点の距
離の最大値である評価値が０もしくは限りなく０に近い
振幅値、または、解析により、最適ディフェージングパ
ルスを求めることができる。このように評価値が０もし
くは限りなく０に近づくように読み出し用傾斜磁場パル
スのディフェージングパルスを調整すると、エコー信号
のプライマリー成分とスティムレイティッド成分の位相
が等しくなりアーチファクトの発生を抑えることができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】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。この一
実施例にかかる核磁気共鳴イメージング装置は図１に示
すように構成されている。この図１において、被検体５
が傾斜磁場コイル６の作る傾斜磁場内に配置される。こ
の被検体５が置かれた空間には主マグネットにより静磁
場が重畳される。傾斜磁場コイル６はＸ方向、Ｙ方向、
Ｚ方向の３軸方向に形成されており、それら３軸方向の
傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚが作られる。これら３軸方向
の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの１つを選択し、あるいは
それらを組み合わせることにより、任意の方向のスライ
ス選択用傾斜磁場Ｇｓ、読み出し（および周波数エンコ
ード）用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐ
をつくることができる。

【００１０】被検体５には励起ＲＦパルスを被検体５に
照射するための高周波コイル３と被検体５で発生したＮ
ＭＲ信号を受信するための高周波コイル４とが取り付け
られている。計算機１はシステム全体の制御を行い、シ
ーケンサ２はこの計算機１の制御の下に、被検体５の断
層画像の再構成のためのデータを収集するシーケンスを
制御するのに必要な種々の命令を送信系、受信系及び傾
斜磁場発生系に送る。すなわち、傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、
Ｇｚをそれぞれ発生する傾斜磁場コイル６の各々を駆動
する傾斜磁場電源７に命令を送り、各傾斜磁場パルスの
波形及び発生タイミングを定める。

【００１１】また、シーケンサ２は変調器９を制御し、
変調波の波形及びタイミングを定める。高周波発生器８
からは、被検体５の共鳴周波数に相当する周波数の搬送
波が発生しており、これが変調器９で変調される。上記
のようにシーケンサ２で変調波形とタイミングとが定め
られ、送信アンプ11を経て高周波コイル３に送られ、90
°パルスや 180°パルスなどの励起ＲＦパルスとして被
検体５に照射されることになる。被検体５から発生した
ＮＭＲ信号は高周波コイル４で受信され、受信アンプ10
を経て位相検波器12に送られて位相検波され、その後Ａ
／Ｄ変換器13でデジタルデータに変換された上で計算機
１に取り込まれる。こうして収集されたデータは画像再
構成装置14によりフーリエ変換処理されて画像が再構成
される。再構成された画像はディスプレイ装置15で表示
される。このような核磁気共鳴イメージング装置におい
て、計算機１及びシーケンサ２の制御の下に図３に示す
ような撮影用パルスシーケンスが行なわれる。

【００１２】この図３に示すパルスシーケンスは、高速
グラディエント・スピンエコー法を示すものである。図
３に示すパルスシーケンスでは、１個の章動ＲＦパルス
（90°パルス）に３個のリフォーカスパルス（ 180°パ
ルス）を用いて、各リフォーカスＲＦパルスの照射後に
読み出し用傾斜磁場を正負交互に２回反転させて印加す
ることにより２個のグラディエントエコー信号と１個の
スピンエコー信号を発生し全部で９個のエコー信号を発
生させている。Ｚ方向の傾斜磁場であるＧｚのパルス
は、スライス選択用のパルスとして高周波パルスの各々
と同時に印加される。Ｙ方向の傾斜磁場であるＧｙのパ
ルスは、Ｙ方向の位置情報を位相にエンコードするため
のもので、それぞれのエコー信号が生じる前に印加され
る。このＧｙのパルスは、それぞれのエコー信号にＫス
ペース上で異なるラインのデータを得ることができるよ
うに各エコーに異なる振幅（位相エンコード量）が与え
ている。

【００１３】Ｘ方向の傾斜磁場であるＧｘのパルスは、
リードアウト及びＸ方向の位置情報を周波数にエンコー
ドするためのものである。このＧｘパルスは章動ＲＦパ
ルスとリフォーカスＲＦパルスの間でディフェージング
用のパルスＤｐを印加し、各リフォーカスＲＦパルスの
後に２回のスイッチングを行ない正負交互に反転した読
み出し用パルスを印加することで、順にグラディエント
エコー（Ｓ１、Ｓ４、Ｓ７）、スピンエコー（Ｓ２、Ｓ
５、Ｓ８）、グラディエントエコー（Ｓ３、Ｓ６、Ｓ
９）を収集することができる。なお、位相エンコード量
は、例えば、スピンエコー信号Ｓ２、Ｓ５、Ｓ８がＫス
ペースの低周波数部分（中心部）に、グラディエントエ
コー信号Ｓ１、Ｓ４、Ｓ７とＳ３、Ｓ６、Ｓ９がＫスペ
ースの高周波数部分（前者は中央部の上部、後者は中央
部の下部）にそれぞれ発生順に配されるように定められ
る。また、図２では各リフォーカスＲＦパルスの後に２
回の正負交互に反転した読み出し用パルスを印加してい
るが、２ｍ＋１（ｍ＝１，２，…）回を満足する回数だ
け印加できる。この場合、２ｍ個のグラディエントエコ
ーと１個のスピンエコーが発生し、リフォーカスＲＦパ
ルスの数をＲとすると、全エコー数ＴはＴ＝Ｒ×（２ｍ
＋１）になる。

【００１４】上記した図２の撮像用パルスシーケンスの
実行に先立ち、図３で示すディフェージングパルス調整
用のパルスシーケンスが実行される。この調整用のパル
スシーケンスは、図２に示すパルスシーケンスでＧｙの
パルスを印加しないで、且つ、繰り返しごとにディフェ
ージング用のパルスＤｐの振幅の大きさが変化させる。
ここでは最小値ｄから最大値Ｄまで、ステップ量Ｓで、
Ｙ回繰り返すものとする（Ｄ＝ｄ＋Ｓ・Ｙ）。調整用時
には、Ｇｙのパルスを印加しないシーケンスを実行し、
計算機１はスピンエコー信号、エコー番号ではｍ＋１＋
Ｌ×（２ｍ＋１）（Ｌは０，１，…，Ｒ−１）を満たす
番号のエコー信号、すなわち、各リフォーカスパルスの
各々から時間関係が同じスピンエコー信号のみを取り込
む。こうして収集された各データは計算機１でピーク時
点を最小二乗法で算出し、ピーク時点の距離が最大の値
とする評価値を求め、任意の範囲において振幅を変化さ
せながらシーケンスを走査し、同様のデータ収集とデー
タ解析を行い各振幅値の評価値を求める。その後、評価
値群から０もしくは０に最も近い評価値における振幅値
をディフェージングパルスＤｐの調整値とする。

【００１５】計算機１は、これらの処理を行ないディフ
ェージングパルスの最適な振幅値を自動的に求め調整す
る。そして、このような調整用のパルスシーケンスが終
了したら、その直後に、ディフェージングパルスＤｐの
振幅値をその値とした実際の撮像用パルスシーケンス
（図３）を実行する。このように、評価の対象となる各
リフォーカスパルスの各々から時間関係が同じエコー信
号のみからディフェージングパルスを求め調整するの
で、エコー信号に混入しているプライマリー成分とステ
ィムレイティッド成分の位相が揃う。そのために、再構
成画像にアーチファクトの生じない画質の優れた画像を
得ることができる。

【００１６】なお、プライマリー成分とスティムレイテ
ィッド成分の位相のずれの程度はディフェージングパル
スＤｐの全印加量で決まるので、上記のように振幅値の
変化のみならず、パルス印加時間の変化により調整する
こともできるし、パルス振幅および印加時間の両方を変
化させて調整することも可能である。また、実施例では
スピンエコー信号のみを抽出しているが、グラディエン
トエコー信号のみの抽出でも良い。その場合、抽出する
グラディエントエコー信号は、リフォーカスＲＦパルス
からの抽出エコー番号をｘとすると、（１≦ｘ≦２ｍ＋
１）とｘ＋Ｌ×（２ｍ＋１）の条件を満足していなけれ
ばならない。

【００１７】

【発明の効果】この発明の核磁気共鳴イメージング装置
によれば、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パルスとを印加し、各リフォーカスＲＦ
パルスの印加後に読み出し用傾斜磁場を正負交互に反転
させて印加することにより、複数のグラディエントエコ
ー信号とスピンエコー信号を収集する高速グラディエン
ト・スピンエコー法において、リフォーカスＲＦパルス
からの時間関係が同じ（エコー番号が同じ）エコー信号
のみ抽出し、各エコーのピーク時点を揃えるように読み
出し用傾斜磁場パルスのディフェージング用パルスを調
整するので、エコー信号に混入しているプライマリー成
分とスティムレイティッド成分が同位相となり、アーチ
ファクトの発生を抑えることができ、画質の優れた画像
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる核磁気共鳴イメー
ジング装置のブロック図。

【図２】同実施例の調整用パルスシーケンスを示すタイ
ムチャート。

【図３】同実施例の撮像用パルスシーケンスを示すタイ
ムチャート。

【符号の説明】

１ 計算機 ２ シーケン
サ ３ 励起用高周波コイル ４ 受信用高
周波コイル ５ 被検体 ６ 傾斜磁場
コイル ７ 傾斜磁場電源 ８ 高周波発
生器 ９ 変調器 10 受信アン
プ 11 送信アンプ 12 位相検波
器 13 Ａ／Ｄ変換器 14 画像再構
成装置 15 ディスプレイ装置 Ｄｐ ディフェ
ージングパルス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 章動パルスおよびリフォーカスパルスを
   発生するＲＦ印加手段と、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、読み出し用傾斜磁場パルスを印加す
   る手段と、エコー信号を受信し、位相検波した後サンプ
   リングしてＡ／Ｄ変換してデータを得る手段と、上記Ｒ
   Ｆ印加手段を制御して１個の章動パルスを発生させた後
   複数個のリフォーカスパルスを順次発生させ、かつリフ
   ォーカスパルスの各々の間隔内で読み出し用傾斜磁場パ
   ルスをスイッチングすることによりそれぞれ１つのスピ
   ンエコーの信号とその前後の複数のグラディエントエコ
   ーの信号とを発生させる撮像用パルスシーケンスを実行
   する手段と、上記撮像用パルスシーケンスと同じで、位
   相エンコード用傾斜磁場パルスを与えず、且つ、上記章
   動パルスと最初のリフォーカスパルスの間に読み出し用
   傾斜磁場を用いて印加されるディフェージングパルスを
   １回ずつ変化させた調整用パルスシーケンスを実行する
   手段と、１回の繰り返し期間内に発生するエコー信号群
   からリフォーカスパルスの各々から時間関係が同じエコ
   ー信号を抽出し、それに基づいて最適なディフェージン
   グパルスを求める手段と、最適なディフェージングパル
   スが得られるように読み出し用傾斜磁場パルスを調節す
   る制御手段とを備え、この調整されたディフェージング
   パルスを用いて撮像用パルスシーケンスが行なわれるよ
   うにしたことを特徴とする核磁気共鳴イメージング装
   置。