JPH10234708A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＲＡＲＥ法によって２つの異なるコントラス
トの画像を得る場合に、Ｓ／Ｎ比の低下を抑制しつつぼ
やけなどのない優れた画質の画像を得、かつ第２の像の
コントラストを任意のものとする。 【解決手段】 信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を第１コントラス
ト像に、信号Ｓ４を第１、第２コントラスト像に共通
に、信号Ｓ５〜ＳＭ７を第２コントラスト像に、それぞ
れ用い、信号Ｓ１〜Ｓ４についてはＧｐを順次大きくし
ていき、その後Ｓ７にいたるまでＧｐを徐々に小さくし
て、信号Ｓ１〜Ｓ４がその順序で第１Ｋスペースの中央
から外側に向けて配置され、信号Ｓ４〜Ｓ７がその順序
で第２Ｋスペースの外側から中央に向けて配置されるよ
うにする。

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ＭＲイメージ
ング装置に関し、とくにＲＡＲＥ法とよばれる高速スピ
ンエコー法により高速に画像を得るＭＲイメージング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＲＡＲＥ（Ｒａｐｉｄ Ａｃｑｕｓｉｔ
ｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎ
ｃｅｍｅｎｔ）法は、９０゜パルス（章動パルス）を印
加した後、複数個の１８０゜パルス（リフォーカスパル
ス）を加えるとともに、これらのＲＦパルスの各々と同
時にスライス選択用の傾斜磁場Ｇｓのパルスを加え、そ
のＲＦパルスの間隔内で読み出し（および周波数エンコ
ード）用の傾斜磁場Ｇｒのパルスを加えて複数個のスピ
ンエコー信号を発生させ、そして、これらの信号のそれ
ぞれに異なる量の位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐのパル
スを加えて、Ｋスペース（生データ空間）上で位相方向
に異なる場所に配置されるべき複数位相エンコード量の
データを１ＴＲ（１繰り返し期間）で収集し、これによ
ってスキャン時間の短縮を図る、というものである（Ｍ
ａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉ
ｃｉｎｅ ３，８２３−８３３，１９８６）。

【０００３】従来より、このＲＡＲＥ法において、一度
に異なるコントラストを持つ２枚の画像を得ることが行
われている。この場合、時間的に順次発生するエコー信
号を、前半で発生するものと後半で発生するものとに分
けて、前半のエコー信号群つまり横緩和時間の短いエコ
ー信号群から得たデータで第１のコントラストの画像を
再構成し、後半のエコー信号群つまり横緩和時間の長い
エコー信号群から得たデータで第２のコントラストの画
像を再構成する。

【０００４】さらに、一部のエコー信号を共通エコー信
号とし、この共通エコー信号から得たデータを、第１コ
ントラスト像と第２コントラスト像との両方に共通に配
置することによって、一層の時間短縮を図ることも知ら
れている。この共通エコー信号としては、最も後に発生
する第２コントラスト像のＫスペースの高周波領域に配
置されるべきエコー信号が用いられ、これが第１コント
ラスト像のＫスペースの高周波領域にも配置される。

【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ＲＡＲＥ法においてエコー信号群を前後半に２分
してそれぞれ単独で画像を生成する場合では、エコー信
号数を増加したときに、後半のエコー信号群では横緩和
時間が非常に長いので信号が小さくなり、この後半のエ
コー信号群から再構成した画像のＳ／Ｎ比の低下が余儀
なくされるという問題がある。

【０００６】また、共通エコー信号を用いる方法では、
第１コントラスト像のＫスペースの高周波領域には横緩
和時間が非常に長いエコー信号からのデータが配置され
ることになるので、Ｋスペース上で信号強度に大きな段
差が発生し、その不連続性のために再構成画像に悪影響
が及ぶ。さらに、第１コントラスト像のＫスペースの高
周波領域に配置される信号の強度が低周波領域に配置さ
れる信号の強度に比較して格段に低いため、その高周波
領域に配置されるデータが寄与する再構成画像の高周波
成分つまり輪郭情報が損なわれ、画像のぼやけが発生す
るという問題も生じる。

【０００７】この発明は、上記に鑑み、ＲＡＲＥ法によ
って２つの異なるコントラストの画像を得る場合に、Ｓ
／Ｎ比の低下を抑制しつつぼやけなどのない優れた画質
の画像を得、かつ第２コントラスト像のコントラストを
任意に設定することを可能とする、ＭＲイメージング装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、
章動パルスおよびリフォーカスパルスを印加するＲＦ送
信手段と、スライス選択用傾斜磁場パルス、位相エンコ
ード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用傾斜磁場パルス
を印加する傾斜磁場パルス印加手段と、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
データを得る受信手段と、上記ＲＦ送信手段、傾斜磁場
パルス印加手段および受信手段を制御して、１個の章動
パルスを印加した後多数個のリフォーカスパルスを順次
印加することによって多数個のスピンエコー信号を発生
させ、かつ、各エコー信号から得られるデータがＫスペ
ースにおいてつぎのような条件を満たすようにして配列
されるべき位相エンコード量が各エコー信号に与えられ
るようにする制御手段と （イ）先頭の第１期間で発生するスピンエコー信号から
のデータが第１のＫスペースに単独に配置され、つぎの
第２期間で発生するスピンエコー信号からのデータが第
１、第２のＫスペースに共通に配置され、第３の期間で
得たデータが第２のＫスペースに単独に配置される、
（ロ）第１のＫスペースでは、その中央に最も早く発生
した信号のデータが配され、中央から外側へと向かう方
向に信号発生順にデータが配されて、最も外側には上記
の第２期間で発生した信号からの共通データが配置され
る、（ハ）第２のＫスペースでは、その最も外側の両端
に上記の第２期間で発生した信号からの共通データが配
され、外側から中央へと向かう方向に、少なくともいっ
たんは信号発生順にデータが配され、かつ信号発生順序
において隣接したデータが位置的にも隣接して配され
る、が備えられることが特徴となっている。

【０００９】一部の信号からのデータを第１、第２のコ
ントラスト像に共通に用いるようにしているため、全体
のエコー信号数を少なくできて、信号の減衰を防ぎ、Ｓ
／Ｎ比の低下を防止することができる。第１コントラス
ト像のＫスペースの最も外側には比較的早い時期に発生
し強度が落ちていない信号のデータを配置するようにし
ているため、再構成画像の高周波成分（輪郭情報）が損
なわれて画像のぼやけが発生するということもない。第
１コントラスト像のＫスペースでは信号発生順に中央か
ら外側にデータが配置されるので、Ｋスペース上の信号
強度プロファイルにおいて大きな差が生じる部分がなく
なり、信号強度を全体として滑らかに連続させることが
でき、再構成画像にアーティファクトが生じることを防
止できる。

【００１０】第２コントラスト像のＫスペースでは、そ
の最も外側の両端に第２期間で発生した信号からの共通
データが配され、外側から中央へと向かう方向に、少な
くともいったんは信号発生順にデータが配され、かつ信
号発生順序において隣接したデータが位置的にも隣接し
て配されるので、信号強度を全体として滑らかに連続さ
せることができ、再構成画像にアーティファクトが生じ
ることを防止できる。また、第２コントラスト像のＫス
ペースでは、このような条件が満たされる限り、第３期
間のどの信号をその中央部に配置するかは任意に定める
ことができ、それによって第２画像のコントラストの自
由度を上げることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかるＭＲイメージング装置では、図１で示すようなパ
ルスシーケンスが行われるようになっている。このよう
なパルスシーケンスを行うＭＲイメージング装置は図６
のように構成されている。そこで、まず、図６を参照し
ながらＭＲイメージング装置の構成について説明する
と、図６において主マグネット１１は強力な静磁場を発
生するもので、この静磁場中に図示しない被検体が配置
される。また、傾斜磁場コイル１２は、Ｘ，Ｙ，Ｚの直
交３軸方向に磁場強度が傾斜する３つの傾斜磁場Ｇｘ、
Ｇｙ、Ｇｚを、上記静磁場に重畳するようにして発生す
るよう３組設けられている。被検体には送信用のＲＦコ
イル１３と、ＮＭＲ信号の受信用ＲＦコイル１４とが取
り付けられる。

【００１２】ホストコンピュータ２１はシステム全体の
制御を行い、シーケンサ２２はこのホストコンピュータ
２１の制御の下で、被検体の所望の断面での画像を再構
成するためのデータを収集するシーケンス（図１）を行
うのに必要な種々の命令を送信系、受信系および傾斜磁
場発生系に送る。傾斜磁場発生については、波形発生器
１５からＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚに関する所定のパルス波形を
所定のタイミングで発生させて、傾斜磁場電源１６に送
らせ、傾斜磁場コイル１２からその波形・タイミングの
Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生させる。図１のパルスシーケン
スで示すスライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、読み出し用（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は、これらＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚのいずれか１つ
を用い、あるいはいくつかずつを組み合わせて作られ
る。

【００１３】また、波形発生器１５は、シーケンサ２２
の制御の下でＲＦパルスの波形を所定のタイミングで発
生して振幅変調器２４に送る。この振幅変調器２４に
は、被検体の共鳴周波数に相当する周波数のＲＦ信号が
発生するようにホストコンピュータ２１によってセット
されたＲＦ信号発生器２３からのＲＦ信号がキャリアと
して送られてきており、このキャリアが波形発生器１５
からの波形信号に応じて振幅変調される。この振幅変調
器２４の出力はＲＦパワーアンプ２５を経てＲＦコイル
１３に送られる。こうして、ＲＦコイル１３から送信さ
れるＲＦ信号の波形とタイミングとがシーケンサ２２に
よって定められることにより、図１に示す９０°パルス
や１８０°パルスが被検体に照射されることになる。

【００１４】被検体から発生したＮＭＲ信号は受信用の
ＲＦコイル１４で受信され、プリアンプ２６を経て位相
検波器２７に送られる。位相検波器２７には、送信ＲＦ
パルスのキャリアとなっているＲＦ信号が、ＲＦ信号発
生器２３から送られてきており、この信号が参照信号と
して用いられて位相検波が行われる。Ａ／Ｄ変換器２８
は、シーケンサ２２によってタイミング等が制御された
サンプリングパルス発生器２９からのサンプリングパル
スに応じて、位相検波器２７からの検波信号をサンプリ
ングし、デジタルデータに変換する。このデジタルデー
タはホストコンピュータ２１に取り込まれ、画像再構成
装置３３によってフーリエ変換処理される。これによっ
て再構成された画像はディスプレイ装置３２によって表
示される。指示器３１は、オペレータ等がホストコンピ
ュータ２１に必要な指示を与えるためのキーボードやマ
ウスなどである。

【００１５】このようなＭＲイメージング装置におい
て、ホストコンピュータ２１およびシーケンサ２２の制
御の下に図１に示すようなパルスシーケンスが行なわれ
る。図１において、まず９０゜パルス（章動パルス）を
印加した後、複数個（ここでは７個）の１８０゜パルス
（リフォーカスパルス）を加えるとともに、これらのＲ
Ｆパルスの各々と同時にスライス選択用の傾斜磁場Ｇｓ
のパルスを加える。そして読み出し用（および周波数エ
ンコード用）の傾斜磁場Ｇｒのパルスを上記のＲＦパル
スの各々の間隔内で加えて周波数エンコードを行いなが
らスピンエコー信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓ７を発生させ
る。

【００１６】これらのスピンエコー信号Ｓ１、Ｓ２、
…、Ｓ７の発生直前に位相エンコード用の傾斜磁場Ｇｐ
のパルスをそれぞれ加える。その各々のＧｐパルスの印
加量は、信号Ｓ１〜Ｓ７から得たデータが、２つのＫス
ペースに図２（ａ）、図３（ａ）で示すように配置され
るものとなるような位相エンコード量に対応させられ
る。

【００１７】ここでは、章動パルス（９０°パルス）か
ら始まる１つの繰り返し期間（ＴＲ）を３つの期間に分
け、先頭の第１期間で得られる信号Ｓ１〜Ｓ３は第１の
コントラスト像に単独に用い、つぎの第２期間で得られ
る信号Ｓ４は第１、第２のコントラスト像に共通に用
い、後尾の第３期間で得られる信号Ｓ５〜Ｓ７は、第２
のコントラスト像に単独に用いることとしている。

【００１８】第１コントラスト像用のＫスペースでは、
図２の（ａ）に示すように各信号から得たデータが配置
され、第２コントラスト像用のＫスペースでは、図３の
（ａ）に示すように各信号から得たデータが配置される
（そのように配置されるべき位相エンコード量が各信号
に与えられる）。図２（ａ）、図３（ａ）で示すＫスペ
ースでは、図の上下方向が位相方向（中央が位相エンコ
ード量ゼロ、上方向が位相エンコード量がプラスの方
向、下方向が位相エンコード量がマイナスの方向）、左
右方向が周波数方向である。

【００１９】第１のＫスペースでは、図２の（ａ）に示
すようにスピンエコー信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の順
序で発生する信号からのデータがその発生順に中央から
周辺への方向（図の上および下方向）に配置される。第
２のＫスペースでは図３の（ａ）に示すように、スピン
エコー信号Ｓ７、Ｓ６、Ｓ５、Ｓ４の順序つまり発生順
序とは逆の順序で、これらの信号からのデータが中央か
ら周辺への方向に順次配置される。

【００２０】つまり、そのように配置されるような位相
エンコード量が与えられるように、図１で示すように、
信号Ｓ１にはゼロに近い位相エンコード量を与えるＧｒ
が印加され、信号Ｓ２にはそれよりも少し大きな位相エ
ンコード量を与えるＧｒが印加され、信号Ｓ３にはさら
に大きな位相エンコード量を与えるＧｒが印加され、信
号Ｓ４でＧｒが最大となり、それから徐々に小さくなっ
て信号Ｓ７ではゼロに近い位相エンコード量となる。

【００２１】これら図２（ａ）、図３（ａ）で、信号Ｓ
１、Ｓ２、…、の各信号からのデータが配置されるべき
領域の幅（上下方向つまり位相方向の幅）は、その領域
に配置される位相エンコード数（ライン数）に対応して
いる。最も広い幅（Ｓ１、Ｓ７）にはＮ個の位相エンコ
ード数（Ｎライン）のデータが配置され、その半分の幅
（Ｓ２、Ｓ３など）にはＮ／２個の位相エンコード数の
データが配置される。そして、図２（ａ）、図３（ａ）
ではＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６が上下に配された２
つの１／２幅の領域に配置されているが、これは、奇数
番目のＴＲと偶数番目のＴＲとでＧｒの極性を変えるこ
とによってその２つの領域に振り分けることを示してい
る。この場合は、総位相エンコード数は、各画像につき
３Ｎとなり、ＴＲをＮ回繰り返すことによって、３Ｎ×
３Ｎのマトリクスの画像を２つ再構成することが可能と
なる。

【００２２】第１の画像を再構成するためのＫスペース
では、図２（ａ）で示すように、最初に発生した信号Ｓ
１のデータがその中央部に配置され、信号Ｓ１につづい
て時間的に順次発生した信号Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４がその順
序で両端方向へと振り分けられるように配置されてお
り、信号強度は図１に示すようにＴ２（あるいはＴ２
＊）減衰にしたがって時間的に徐々に小さなものとなっ
ていくので、そのＫスペースにおける信号強度の位相方
向プロファイルは図２（ｂ）のようになって、信号強度
が連続してなだらかに変化することになる。Ｋスペース
の中央部というのは再構成コントラストを支配する低周
波領域であるから、そこに最初に発生した信号Ｓ１のデ
ータが配置されることは、第１画像のコントラストが横
緩和時間の短いエコー信号からのデータで決まるという
ことを意味する。また、信号強度が滑らかに変化してい
くことから、再構成画像にアーティファクトが生じるこ
とも抑制できる。しかも最も外側（高周波側）には４番
目に発生した信号Ｓ４のデータが配置され、この信号Ｓ
４の発生時期はそれほど後でないため減衰していず、高
周波情報（輪郭情報）が失われることもない。

【００２３】図３の（ａ）のＫスペースでは、信号発生
順に外側から中央に向けて信号Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７
の順で配置されているため、その信号強度プロファイル
は図３の（ｂ）に示すようになって、信号強度が連続し
てなだらかに変化している。そのため、信号強度に急激
な変化がある場合に生じるアーティファクトのないもの
とすることが可能である。また、ここでは、画像コント
ラストを支配する中央部に信号Ｓ７のデータが配置され
ていることから、横緩和の長いエコー信号による画像が
得られることになる。そして、信号Ｓ４が第１画像と共
通に用いられているため、信号Ｓ７といえどもそれほど
減衰していず、この第２の画像についてもＳ／Ｎ比が改
善される。

【００２４】なお、この第２の画像のＫスペース上での
信号配列に関しては、信号強度に急激な変化を生じさせ
ないようにしながら、中央に配置すべき信号を他のもの
にして他のコントラストの画像を得る配列をとることが
できる。たとえば、図４の（ａ）に示すように５番目に
発生する（第２コントラスト像に単独に用いる信号の中
では最も早く生じる）信号Ｓ５を中央に配置することも
できる。この場合、信号強度の大きな信号Ｓ５を中央に
配置し、他方で信号強度の大きな信号Ｓ４を最も外側に
配置することは動かせないため、中央から外側へ向けて
Ｓ６、Ｓ７といったん信号発生順に配置し、そのつぎに
Ｓ６、Ｓ５と信号発生順とは逆に配置することで、図４
（ｂ）に示すように信号強度差が大きくならないように
している。

【００２５】また、図５の（ａ）では６番目に発生する
（第２コントラスト像に単独に用いる信号の中では２番
目に生じる）信号Ｓ６を中央に配置している。この場
合、外側から中央に向けて、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７と
いったん信号発生順に配置し、中央に再びＳ６を配置す
るようにして、図５（ｂ）に示すように信号強度差が大
きくならないようにしている。なお、これらの図４
（ａ）、図５（ａ）において、幅の狭い領域はＮ／４個
の位相エンコード数（ライン数）のデータが配置される
ことを表わし、幅の広い領域はＮ／２個の位相エンコー
ド数（ライン数）のデータが配置されることを表わす。

【００２６】この図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）
に示すように、第２コントラスト像に単独に用いる信号
Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７の中のどれか任意のものをＫスペース
の中央に配置することができるため、横緩和時間の長短
の任意のコントラストの画像を得ることが可能となる。

【００２７】なお、ここでは１ＴＲにつき、７個のスピ
ンエコー信号を発生させるようにしているが、リフォー
カスパルス（およびそれに伴うＧｓ、Ｇｒ、Ｇｐ）の数
を増減すれば、それより多いあるいは少ない数のスピン
エコー信号を発生させることもできる。各画像に単独に
用いられるエコー信号の数、共通に用いられるエコー信
号の数なども上記に限定されるわけではない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＭＲイ
メージング装置によれば、ＲＡＲＥ法によって２つの異
なるコントラストの画像を得る場合に、そのいずれの画
像のＫスペースにおいても隣接して配置するデータは発
生時間の点でも隣接したものとなるようにしているの
で、再構成画像にアーティファクトが生じることを防止
できる。しかもそれに加えて複数コントラストのＭＲ画
像を得ることができる。さらに、一部の同じエコー信号
から得たデータを複数の画像に共通に用いるようにして
いるので、全体のエコー信号数を少なくできて撮像時間
を短縮することができるとともに、信号の減衰を防ぎ、
Ｓ／Ｎ比の低下を防止することができる。第２コントラ
スト像のＫスペースでは、どの信号からのデータをその
中央部に配置するかを任意に定めることができるので、
第２画像のコントラストの自由度を上げることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかるＭＲイメージン
グ装置で行うパルスシーケンスの一例を示すタイムチャ
ート。

【図２】第１コントラスト像についてのＫスペースおよ
びその信号強度プロファイルの一例を示す図。

【図３】第２コントラスト像についてのＫスペースおよ
びその信号強度プロファイルの一例を示す図。

【図４】第２コントラスト像についてのＫスペースおよ
びその信号強度プロファイルの他の例を示す図。

【図５】第２コントラスト像についてのＫスペースおよ
びその信号強度プロファイルのさらに別の例を示す図。

【図６】この発明の実施の形態にかかるＭＲイメージン
グ装置を示すブロック図。

【符号の説明】

１１ 静磁場発生用主マグネット １２ 傾斜磁場コイル １３ 送信用ＲＦコイル １４ 受信用ＲＦコイル １５ 波形発生器 １６ 傾斜磁場電源 ２１ ホストコンピュータ ２２ シーケンサ ２３ ＲＦ信号発生器 ２４ 振幅変調器 ２５ ＲＦパワーアンプ ２６ プリアンプ ２７ 位相検波器 ２８ Ａ／Ｄ変換器 ２９ サンプリングパルス発生器 ３１ 指示器 ３２ ディスプレイ装置 ３３ 画像再構成装置

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
   印加するＲＦ送信手段と、スライス選択用傾斜磁場パル
   ス、位相エンコード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用
   傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場パルス印加手段と、
   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受信手段と、上記ＲＦ送信
   手段、傾斜磁場パルス印加手段および受信手段を制御し
   て、１個の章動パルスを印加した後多数個のリフォーカ
   スパルスを順次印加することによって多数個のスピンエ
   コー信号を発生させ、かつ、各エコー信号から得られる
   データがＫスペースにおいてつぎのような条件を満たす
   ようにして配列されるべき位相エンコード量が各エコー
   信号に与えられるようにする制御手段と （イ）先頭の第１期間で発生するスピンエコー信号から
   のデータが第１のＫスペースに単独に配置され、つぎの
   第２期間で発生するスピンエコー信号からのデータが第
   １、第２のＫスペースに共通に配置され、第３の期間で
   得たデータが第２のＫスペースに単独に配置される、
   （ロ）第１のＫスペースでは、その中央に最も早く発生
   した信号のデータが配され、中央から外側へと向かう方
   向に信号発生順にデータが配されて、最も外側には上記
   の第２期間で発生した信号からの共通データが配置され
   る、（ハ）第２のＫスペースでは、その最も外側の両端
   に上記の第２期間で発生した信号からの共通データが配
   され、外側から中央へと向かう方向に、少なくともいっ
   たんは信号発生順にデータが配され、かつ信号発生順序
   において隣接したデータが位置的にも隣接して配され
   る、を備えることを特徴とするＭＲイメージング装置。