JPH11216125A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＦＳＥ法において共有法を用いながら複数の
異なるコントラストの画像を得る場合に、再構成画像の
ぼやけを抑制する。 【解決手段】 奇数のエコー番号の信号Ｓ１，Ｓ３、Ｓ
５を第１コントラスト画像専用、偶数のエコー番号の信
号Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６を第２コントラスト画像専用に、最
後尾のエコー番号の信号Ｓ７を第１、第２コントラスト
画像に共用に、それぞれ用い、それぞれのＫスペースで
は隣接するエコー番号が２以上離れないように配置す
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、とくに高速スピンエコー法とよばれる
撮像スキャン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】高速スピンエコー法（以下、ＦＳＥ（ F
ast Spin Echo の略）法と称する）では、図６に示すよ
うなパルスシーケンスを行う（ " RARE Imaging : A F
ast Imaging Method for Clinical MR ",Magnetic Reso
nance in Medicine, 3,pp823-833, 1986 ）。まず、９
０°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のパルスを加える。そし
て、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、スピンエコーの信号Ｓ１，Ｓ
２，…を１８０゜パルスと１８０゜パルスとの間で各々
発生させる。これらの信号Ｓ１，Ｓ２，…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
えて所定の一方向の位置情報に関して位相エンコードを
施す。その各々のＧｐパルスの印加量を、それらの信号
から得たデータがＫスペース（生データ空間）上で位相
方向の異なる場所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る。

【０００３】そして、このＦＳＥ法において、２つの異
なるコントラスト画像を得る場合には、ＴＲ（繰り返し
時間）内の一連のエコー信号群を前半と後半に二分し、
前半のエコー信号群から得たデータを一方のＫスペース
に、後半のエコー信号群から得たデータを他方のＫスペ
ースに、それぞれ配置し、それぞれのＫスペースで別々
の画像を構成する。さらにその応用として、それぞれの
Ｋスペースに配置するデータを一部共通化することと
し、任意のエコー信号から得たデータを共用データとし
て各Ｋスペースに配置する共有法も提案されている。

【０００４】すなわち、この共有法は上記の７つのスピ
ンエコー信号を発生させる例で言うと、図６に示すよう
に、前半の３つのエコー信号群（信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ
３）を第１コントラスト画像専用のデータとするととも
に、後半の３つのエコー信号群（信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ
６）を第２コントラスト画像専用のデータとし、最後に
発生するエコー信号Ｓ７を第１、第２コントラスト画像
に共有すべきデータとする。そして、これらの各信号か
ら得たデータを図７の（ａ）、（ｂ）に示すような２つ
のＫスペースにそれぞれ配置する。つまり、信号Ｓ１か
らのデータが第１のＫスペースにおいて中央部（位相方
向の低周波域）に、信号Ｓ４からのデータが第２のＫス
ペースにおいて中央部（位相方向の低周波域）に、それ
ぞれ配置され、信号Ｓ２，Ｓ５がその隣接する脇の領域
（位相方向に隣接するような周波数のやや高い領域）に
配置され、さらに信号Ｓ３，Ｓ６がＳ２，Ｓ５の領域の
外側に隣接する領域（位相方向にさらに周波数の高い領
域）に配置され、最も外側の（周波数の高い）領域に信
号Ｓ７からの共用データが配置されるように、それらの
信号に加えられる位相エンコード量が定められる。

【０００５】この例で示すように、共有法では、総エコ
ー数Ｎａ、共用エコー数Ｎｓとしたとき、総エコーを、
先頭から、（Ｎａ−Ｎｓ）／２＝Ｎ１の個数のエコー、
（Ｎａ−Ｎｓ）／２＝Ｎ２の個数のエコー、Ｎｓの個数
のエコーの、３つのグループに分けて、第１コントラス
ト画像は第１、第３グループのエコー（Ｎ１＋Ｎｓのエ
コー）から、第２コントラスト画像は第２、第３グルー
プのエコー（Ｎ２＋Ｎｓのエコー）から、それぞれ画像
再構成するようにする。その際のエコーの各Ｋスペース
への配置としては、共用エコーは高周波領域に配置し、
専用エコーは低周波領域に配置し、しかも専用エコーの
間では、一番先に発生したものを中央に配置し、後から
発生したものは発生順序にしたがって外側に順次配置し
ていくというようにする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、再構成画像にぼやけが発生するという問題がある。
すなわち、従来のＦＳＥ法を用いて複数の異なるコント
ラストの画像を得る場合の共有法では、第１コントラス
ト画像については、そのＫスペースにおいて、信号Ｓ３
の領域とこれとは離れた時点で発生した信号Ｓ７の領域
とが隣接していることから、それらの領域の境界におい
て大きな信号段差が存在することになり、それが原因と
なって、第１コントラストの再構成画像には、このよう
なデータの共用をしない場合に比べて、画像のぼやけが
増加するという問題がある。

【０００７】この発明は、上記に鑑み、ＦＳＥ法におい
て共有法を用いながら複数の異なるコントラストの画像
を得る場合に、再構成画像のぼやけを抑制するよう改善
した、ＭＲイメージング装置を提供することを目的とす
る。

【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
印加することによりそれぞれスピンエコーの信号を発生
させ、そのなかでエコー番号の最も多い所定個数の信号
から得たデータが第１、第２のＫスペースに共通に配置
する共用データとされ、これらの信号を除いた信号のう
ちの奇数番目の信号から得たデータが第１のＫスペース
にのみ配置される専用データ、偶数番目の信号から得た
データが第２のＫスペースにのみ配置される専用データ
として、第１のＫスペースにおいて、位相方向の中心領
域に任意のエコー番号の奇数番目のデータが配置され、
その中心領域の両側に、その中心領域のエコー番号より
も若い番号のデータが昇順で外側方向に順に配置され、
最も若い番号のデータが配置された後降順で各番号のデ
ータが外側方向に順に配置され、さらにその外側には、
共用データがエコー番号について降順で外側方向に配置
され、第２のＫスペースにおいて、位相方向の中心領域
に任意のエコー番号の偶数番目のデータが配置され、そ
の中心領域の両側に、その中心領域のエコー番号よりも
若い番号のデータが昇順で外側方向に順に配置され、最
も若い番号のデータが配置された後降順で各番号のデー
タが外側方向に順に配置され、さらにその外側には、共
用データがエコー番号について降順で外側方向に配置さ
れるよう、位相エンコード量が定められたパルスシーケ
ンスを行う制御手段と、上記第１、第２のＫスペースに
配置されたデータをそれぞれ用いて２つの画像を再構成
する手段とが備えられることが特徴となっている。

【０００９】第１のＫスペースには、それ専用のデータ
と共用データとが配置され、第２のＫスペースには、そ
れ専用のデータと共用データとが配置される。共用デー
タは、エコー番号が最も多い、１つまたは複数個のエコ
ー信号から得る。第１のＫスペースに専用のデータとい
うのは、上記の共用データを除いたもののなかの、奇数
のエコー番号の信号から得たデータであり、第２のＫス
ペースに専用のデータというのは、上記の共用データを
除いたもののなかの偶数のエコー番号の信号から得たデ
ータである。

【００１０】そして、第１、第２のＫスペースとも、専
用データについて、中心に任意のエコー番号のデータを
配置し、その番号から昇順で、中心から両方の外側に向
かって、各番号のデータを配置し、最も若い番号に達し
た後、降順で各番号のデータを配置し、さらにその両方
の外側には共用データを、エコー番号について降順で、
外側に向けて配置していく。そのため、専用データにつ
いては、第１、第２のＫスペースとも、番号が１つ置き
に隣接しており、さらには専用データと共用データとで
は多くても１つとびで番号が隣接していることとなり、
結局、第１、第２のＫスペースとも、位相方向には大き
な信号段差が発生することがなくなって、それらからの
再構成画像におけるアーティファクト（画像のぼやけ）
を改善できる。第１、第２のＫスペースとも、任意の番
号の信号からのデータを中心に配置できるので、画像コ
ントラストを自由に定めることができる。

【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イメージング装置は、図１で示すように構成
されている。図１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（後に図２を
参照しながら説明する）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２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Ｇ
ｘ、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、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ＲＦ信号発
生器２３は、被検体の共鳴周波数に相当する周波数のＲ
Ｆ信号を発生するようにホストコンピュータ２１によっ
てセットされている。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２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や周波数などが
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２に示すようなＦＳＥ法によるパルスシーケ
ンスが行なわれる。図２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パルスの間隔内で加えて、それぞれの１８
０°パルスの間隔内でスピンエコーの信号Ｓ１〜Ｓ７を
発生させる。

【００１６】これらの各信号Ｓ１〜Ｓ７には、位相エン
コード用のＧｐパルスが印加されるが、その印加量（振
幅値の時間積分）は、つぎのようにして定められてい
る。すなわち、これら信号Ｓ１〜Ｓ７からのデータが、
２つのＫスペースに、図３の（ａ），（ｂ）のように配
置されるようなものとされている。この図３（ａ），
（ｂ）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０、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。

【００１７】図２に示すように、信号Ｓ１〜Ｓ７のう
ち、エコー番号（発生順につけた番号）が最も多い１個
または複数個（ここでは簡単のため１個）の信号Ｓ７か
らのデータを、第１、第２のＫスペースに共通に配置す
る共用データとし、それ以外を専用データとする。共用
データの信号を複数個とする場合は、エコー番号が最も
多いものから任意の個数の信号（たとえば信号Ｓ７，Ｓ
８，…）とする。その専用データのうち、奇数のエコー
番号の信号Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５からのデータを第１のＫス
ペースに専用のデータ、偶数のエコー番号の信号Ｓ２，
Ｓ４，Ｓ６からのデータを第２のＫスペースに専用のデ
ータとする。

【００１８】第１のＫスペースでは、たとえば図３の
（ａ）に示すように、信号Ｓ１からのデータが中央の領
域に配置され、その両脇には信号Ｓ３からのデータが、
さらにその外側には信号Ｓ５からのデータが配置される
というように、エコー番号について降順に外側に向けて
順に配置される。共用データについては、そのさらに外
側に配置される。共用データが複数個の信号から得られ
ている場合、たとえば信号Ｓ７，Ｓ８，…のように、外
側に向けて降順に配置される。

【００１９】第２のＫスペースでは、たとえば図３の
（ｂ）に示すように、信号Ｓ４からのデータが中央の領
域に配置され、その両脇には信号Ｓ２からのデータが、
さらにその外側には信号Ｓ４からのデータが配置され、
つぎに信号Ｓ６のデータが配置されるというように、エ
コー番号について最初昇順に、最も若い番号に達したら
降順に、外側に向けて順に配置される。共用データにつ
いては、そのさらに外側に配置される。共用データが複
数個の信号から得られている場合、たとえば信号Ｓ７，
Ｓ８，…のように、外側に向けて降順に配置される。

【００２０】このように２つのＫスペースにおいてデー
タが配置されるため、隣接するエコー番号は、専用デー
タについては、２つのＫスペースとも１つ置きとなり、
専用データと共用データとの境界では、図３の（ａ）の
Ｋスペースで１つ置き、図３の（ｂ）のＫスペースで連
続することとなり、最悪でも１つ置きにしかならない。
そのため、信号段差が大きくなる場所がいずれのＫスペ
ースでも生じることがなく、両Ｋスペースからの再構成
画像のアーティファクト（画像のぼやけ）を抑制するこ
とができる。

【００２１】そして、この場合には、第１のＫスペース
からは信号Ｓ１によってコントラストが支配される画像
が再構成され、第２のＫスペースからは信号Ｓ４によっ
てコントラストが支配される画像が再構成される。この
２つの再構成画像のコントラストはそれらのＫスペース
の中央の領域に配置される信号によって定まり、これは
任意のものとすることができる。

【００２２】たとえば、エコー番号３の信号Ｓ３により
コントラストが決まる画像と、エコー番号２の信号Ｓ２
によってコントラストが決まる画像とを得たい場合は、
図４の（ａ）、（ｂ）のようにＫスペースに配置する。
図４の（ａ）において、信号Ｓ３からのデータが中央の
領域に配置され、その両脇には信号Ｓ１からのデータ
が、さらにその外側には信号Ｓ３からのデータが配置さ
れ、つぎに信号Ｓ５のデータが配置される。図４の
（ｂ）では、信号Ｓ２からのデータが中央の領域に配置
され、その両脇には信号Ｓ４からのデータが、さらにそ
の外側には信号Ｓ６からのデータが配置される。

【００２３】また、エコー番号５の信号Ｓ５によりコン
トラストが決まる画像と、エコー番号６の信号Ｓ６によ
ってコントラストが決まる画像とを得たい場合は、図５
の（ａ）、（ｂ）のようにＫスペースに配置する。図５
の（ａ）において、信号Ｓ５からのデータが中央の領域
に配置され、その両脇には信号Ｓ３からのデータが、さ
らにその外側には信号Ｓ１からのデータが配置され、つ
ぎに信号Ｓ３のデータが配置され、さらにその両方の外
側には信号Ｓ５からのデータが配置される。図５の
（ｂ）では、信号Ｓ６からのデータが中央の領域に配置
され、その両脇には信号Ｓ４からのデータが、さらにそ
の外側には信号Ｓ２からのデータが配置され、つぎに信
号Ｓ４のデータが配置され、さらにその両方の外側には
信号Ｓ６からのデータが配置される。

【００２４】これら図４、図５の各Ｋスペースでは、い
ずれも、中央の領域に任意のエコー番号のデータを配置
し、つぎにそれからエコー番号について昇順に両方の外
側に向けて配置し、最も若い番号に達したら降順に、両
方の外側に向けて順に配置するという規則で、専用デー
タについての配置を行っている。そのため、隣接するエ
コー番号は、専用データについては、いずれのＫスペー
スとも１つ置きとなり、専用データと共用データとの境
界では、最悪でも１つ置きにしかならないようにでき、
信号段差が大きくなる場所がいずれのＫスペースでも生
じることがなく、すべてのＫスペースからの再構成画像
におけるぼやけを抑制することができる。

【００２５】これら図３、図４、図５（および図７）の
各Ｋスペースで、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。広い幅にはｎ個の位相エンコード数（ｎライン）
のデータが配置されるものとすると、その半分の幅には
ｎ／２個の位相エンコード数のデータが配置され、１／
４の幅にはｎ／４個の位相エンコード数のデータが配置
される。同じエコー番号のデータが２つの１／２幅の領
域に配置されている場合は、奇数番目のＴＲ（１個の章
動パルスで始まる７個のエコー信号発生およびデータ収
集シーケンスの繰り返し時間）と偶数番目のＴＲとで振
り分けることを意味している。同じエコー番号のデータ
が２つ以上の１／４幅の領域に配置されている場合は、
４ＴＲごとに振り分けることを意味している。

【００２６】なお、ここでは１ＴＲにつき、７個のエコ
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
して、それ以上あるいはそれ以下の数のエコー信号を発
生させることができる。専用データとするエコー信号の
数、共用データとす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。また、Ｋスペースでの配置も図
３、図４、図５だけに限定されない。

【００２７】

【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、ＦＳＥ法において共有法を用
いながら複数の異なるコントラストの画像を得る場合
に、各Ｋスペースに配置すべきデータについてのエコー
番号を隣接するもの同士で最大２の差にしかならないよ
うにして再構成画像のぼやけを抑制することができる。
しかも、各画像のコントラストは任意のものとすること
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
グ装置を示すブロック図。

【図２】同実施形態において行うパルスシーケンスを示
すタイムチャート。

【図３】同実施形態におけるＫスペースの一例を示す
図。

【図４】同実施形態におけるＫスペースの他の例を示す
図。

【図５】同実施形態におけるＫスペースのさらに別の例
を示す図。

【図６】従来例にかかるパルスシーケンスを示すタイム
チャート。

【図７】従来例にかかるＫスペースを示す図。

【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 Ｓ１〜Ｓ７ スピンエコー信号

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りそれぞれスピンエコ
   ーの信号を発生させ、そのなかでエコー番号の最も多い
   所定個数の信号から得たデータが第１、第２のＫスペー
   スに共通に配置する共用データとされ、これらの信号を
   除いた信号のうちの奇数番目の信号から得たデータが第
   １のＫスペースにのみ配置される専用データ、偶数番目
   の信号から得たデータが第２のＫスペースにのみ配置さ
   れる専用データとして、第１のＫスペースにおいて、位
   相方向の中心領域に任意のエコー番号の奇数番目のデー
   タが配置され、その中心領域の両側に、その中心領域の
   エコー番号よりも若い番号のデータが昇順で外側方向に
   順に配置され、最も若い番号のデータが配置された後降
   順で各番号のデータが外側方向に順に配置され、さらに
   その外側には、共用データがエコー番号について降順で
   外側方向に配置され、第２のＫスペースにおいて、位相
   方向の中心領域に任意のエコー番号の偶数番目のデータ
   が配置され、その中心領域の両側に、その中心領域のエ
   コー番号よりも若い番号のデータが昇順で外側方向に順
   に配置され、最も若い番号のデータが配置された後降順
   で各番号のデータが外側方向に順に配置され、さらにそ
   の外側には、共用データがエコー番号について降順で外
   側方向に配置されるよう、位相エンコード量が定められ
   たパルスシーケンスを行う制御手段と、上記第１、第２
   のＫスペースに配置されたデータをそれぞれ用いて２つ
   の画像を再構成する手段とを備えることを特徴とするＭ
   Ｒイメージング装置。