JPH11309129A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＴＯＦ法やＭＴＣ法によって末梢血管部が明
瞭に現れた画像を得る。 【解決手段】 励起パルス４１をＧｓパルスとともに印
加して特定スライス面を選択励起し、Ｇｐパルスを加
え、Ｇｒパルスを反転させてエコー信号４２を得るとい
うパルスシーケンスをＧｐパルスを変化させながら繰り
返す際に、励起パルス４１の直前に、プリサチュレーシ
ョンパルス４３をＧｓパルスとともに加えて選択スライ
ス面の上流部分をプリサチュレートし、そのパルス４３
のフリップ角をＧｐパルスの大きさに応じて変化させ
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、とくに血管描出に最適なＭＲアンギオ
グラフィ撮像を行うＭＲイメージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＭＲイメージング装置を用い
て血流（とくに頭部の）をイメージングする場合の撮像
法として、ＴＯＦ（Time Of Flight）効果を利用して２
Ｄ（２次元）画像あるいは３Ｄ（３次元）画像を得るＭ
Ｒアンギオグラフィ撮像法が広く普及している。また、
ＭＴＣ（Magnetization Transfer Contrast）法を用い
て脳実質からの信号を抑制して血管を描出することも行
われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＴＯＦ法によると目的とする部分のプリサチュレーショ
ンを必ずしも十分に行うことができない場合があり、問
題であった。すなわち、撮像スラブが厚い場合などでは
末梢血管部分は他の組織の部分と同じような信号強度と
なって他の部分と区別できず、ＭＩＰ（Maximum Intens
ity Projectin;最大値投影）処理を行なって血管を描出
することができなくなる。ＭＴＣ法を用いた場合も脳実
質からの信号の抑制効果が十分でない場合には同様の問
題を招く。

【０００４】この発明は、上記に鑑み、血管等の特定部
分の信号抑制効果あるいは信号強調効果が十分でない場
合でもその特定部分の細部を描出することができるよう
に改善した、ＭＲイメージング装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【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、
ＲＦ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、励起パルスをスライス選択用傾斜磁場
パルスと同時に印加した後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して信号を
発生させるシーケンスを、位相エンコード量を変化させ
ながら繰り返し、かつ、この各繰り返しにおいて励起パ
ルスの直前に特定部分の信号強度を他の部分に対して変
動させるためのプリパルスを印加するとともにこのプリ
パルスの印加量を位相エンコード量に応じて変化させて
上記の信号強度変動効果を位相エンコード量が多いとき
に弱めるように制御する制御手段と、上記のシーケンス
の繰り返しによって収集したデータより画像再構成する
手段とが備えられることが特徴となっている。

【０００６】プリパルスとしてＴＯＦ法によるプリサチ
ュレーションパルスを用いる場合は、血管部分の信号強
度が低下させられ、プリパルスとしてＭＴＣパルスを用
いる場合は脳実質の信号強度が低下させられる。このプ
リパルスによる信号強度変動効果が、位相エンコード量
が多いときに、プリパルスの印加量を小さくすることに
よってフリップ角を小さくし、弱くなるようにされてい
る。そのため、位相エンコードしようとする位置情報に
関して、低周波成分がより強調され、高周波成分が弱め
られる。そして、このことは、信号強度変動効果がもた
らされる特定部分（ＴＯＦ法では血管部分、ＭＴＣ法で
は脳実質部分）のみについて生じる。すなわち、その特
定部分に関して、位置情報を位相エンコードしようとす
る方向で、画像のローパスフィルタ効果を与えたことに
なり、この部分の画像がなまったものとなる。実際に画
像は、その特定部分の画像と他の部分の画像とが重なっ
たものであるため、なまった特定部分の画像と、なまら
せられることのなかった他の部分の画像とが重なり、そ
の特定部分と他の部分との境界が擬似的に強調され、エ
ッジ強調効果が得られる。そこで、ＴＯＦ法やＭＴＣ法
で信号抑制効果が十分でない場合でも、擬似的なエッジ
強調効果により末梢血管等の細部も十分に描出されるこ
とになる。

【０００７】

【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。

【０００８】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、それぞれ、
これらＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚのいずれか１つを用いたり、あ
るいはこれらの複数を用いて組み合わせることにより作
られる。

【０００９】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。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あるいはそれから
所定量だけシフトされた周波数のＲＦ信号が発生するよ
うにホストコンピュータ２１によって制御されている。
このＲＦ信号発生器２３からのＲＦ信号が振幅変調器２
４に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２に
示す励起パルスやプリサチュレーションパルスが被検体
に照射されることになる。

【００１０】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。

【００１１】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に示すようなパルスシーケンスが行なわれ
る。図２において、励起パルス（９０゜パルス）４１を
スライス選択用の傾斜磁場Ｇｓのパルスと同時に印加し
た後、読み出し用（および周波数エンコード用）の傾斜
磁場Ｇｒのパルスを加えてエコー信号４２を発生させ、
位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐのパルスを加えることに
よってこのエコー信号４２に一方向の位置情報を位相エ
ンコードする。このようなパルスシーケンスを、位相エ
ンコード量を負の所定量からゼロを経て正の所定量まで
順次変化させながら繰り返す。このパルスシーケンスは
グラジェントエコー法として知られているものである。
このパルスシーケンスの各々の繰り返しにおいて、励起
パルス４１の直前にプリサチュレーションパルス４３を
Ｇｓパルスと同時に加える。

【００１２】ここで、頭部の血管を描出する２Ｄ画像を
得るものとすると、たとえば、スライス選択方向Ｓは図
３に示すように体軸方向に設定する。これにより撮像ス
ライス面５４は頭部５１を横断するようなものとなる。
頭部５１には動脈５２が走っており、その血流方向は矢
印５３に示すように頭部５１の先端に向かう方向とな
る。プリサチュレーション領域５５は、撮像スライス面
５４よりも血流に関して上流方向に設定される。位相エ
ンコードしようとする方向（Ｐ方向）は撮像スライス面
５４内の一方向であり、読み出し方向（周波数エンコー
ドしようとする方向；Ｒ方向）はそのスライス面５４内
でＰ方向に直角な方向となる。

【００１３】このように撮像スライス面５４より上流の
領域５５がパルスシーケンスの各繰り返しにおいて励起
パルス４１の直前でプリサチュレーションパルス４３に
よってサチュレートされるので、励起パルス４１による
励起時にはサチュレートされた血流が撮像スライス面５
４内に流入していることとなり、血流の部分からの信号
は抑制される。これは通常、ＴＯＦ効果と呼ばれている
ものである。

【００１４】この発明によると、通常のＴＯＦ法におい
て、Ｇｐパルスの絶対値が大きくなっている繰り返しで
は、プリサチュレーションパルス４３のフリップ角を小
さくして、ＴＯＦ効果を少なくしている。すなわち、Ｇ
ｐパルスの大きさを変化させながら行うパルスシーケン
スの繰り返しにおいて、そのＧｐパルスの大きさに対応
させて、Ｇｐパルスの絶対値が大きいほどプリサチュレ
ーションパルス４３を小さくしてフリップ角を小さくす
る。

【００１５】そのため、図４の（イ）のようにＫスペー
スに埋まるようにしてデータ収集するものとすると、Ｔ
ＯＦ効果は図４の（ロ）に示すように中央で大きく、両
端で小さくなる。なお、ここで、Ｋスペースでは、所定
の位相エンコード量が与えられた各信号を所定数サンプ
リングして得たデータを１ラインのデータとして横方向
に並べるものとしている。位相エンコード量ごとにこの
各ラインのデータを上下（縦方向）に並べ、位相エンコ
ード量がマイナス方向に大きいものほど下側に、プラス
方向に大きいものほど上側に、それぞれ配置するという
配列順序とし、中央に位相エンコード量ゼロのラインの
データを配置する。

【００１６】上記のようにＴＯＦ効果によって血管部分
の信号が抑制されるので、図５の（イ）で示すように、
血管部分のみ信号の落ち込みが見られるはずである。す
なわち、この図５の（イ）〜（ニ）は、Ｋスペースに配
置したデータを２次元フーリエ変換して得た画像のＰ方
向のある線上での信号強度プロファイルを示すものであ
る。ａ、ｃの部分が脳実質であり、ｂの部分が血管部分
であるとしている。

【００１７】通常のＴＯＦ法にしたがい、ＴＯＦ効果の
位相エンコードに対応した制御を行わないものとする
と、血管部分からの信号は図５の（イ）の細かい斜線部
のように、脳実質の信号を示す斜線部よりも下がったも
のとなる。そして、この血管部分からの信号は、血管が
存在しているｂに対応することになる。画像上の実際の
信号強度プロファイルは、これら血管部の画像および脳
実質の画像が合わさったものであるから、図５の（ロ）
のようになる。そこで、この信号強度の落ち込み部で血
管部を認識することになる。ただ、プリサチュレーショ
ン効果が弱い場合には血管部での信号強度の落ち込みが
少ないため、ＭＩＰ処理したとしても画像上で血管部が
明確に表示されないことになる。

【００１８】これに対して、この発明によると、ＴＯＦ
効果を位相エンコードに対応して制御し、再構成画像上
のＰ方向の高周波成分を収集するときにＴＯＦ効果を図
４の（ロ）に示すように小さくしている。そのため、Ｔ
ＯＦ効果は血流にのみ生じるので、血管部分の画像デー
タを収集するときにローパスフィルタ（Ｐ方向の）をか
けながらデータ収集したことになる。つまり、血管部分
については画像がＰ方向になまるので、血管部分の信号
強度プロファイルは図５の（ハ）の細かい斜線部で示す
ようになまって広がったものとなる。

【００１９】実際には、画像上で血管の画像と脳実質の
画像とは重なって表示されるので、血管部分の信号強度
プロファイルが広がった分脳実質の信号強度プロファイ
ルと重なり、図５の（ニ）に示すような信号プロファイ
ルとなり、境界部で擬似的なエッジ強調効果により信号
強度が高くなる。そのため、プリサチュレーション効果
が弱くて血管部での信号強度の落ち込みが少ない場合で
も、この擬似的なエッジ強調効果により、血管部分を明
瞭に示す画像が得られる。すなわち、実際の血管の信号
ではないものの間接的に血管の存在を示す画像を、ＭＩ
Ｐ処理などによって得ることができ、血管の描出能が向
上する。

【００２０】図２において、プリサチュレーションパル
ス４３を用いるのではなく、その代わりにＭＴＣパルス
を用いれば、血管部の信号を抑制する代わりに、ＭＴＣ
効果によって脳実質の信号を抑制できる。この場合も、
位相エンコードに対応してＭＴＣパルスのフリップ角を
制御する。すなわち、位相エンコード量の絶対値が大き
くなるにつれてフリップ角を小さくしてＭＴＣ効果を弱
める。

【００２１】このような位相エンコードに対応するＭＴ
Ｃパルスのフリップ角制御がない場合は、単に脳実質の
信号が抑制されるだけである。そこで、再構成画像にお
けるＰ方向プロファイルは図６の（ロ）のようになる。
ａ，ｃの部分は脳実質の存在部であり、この部分の画像
は図６の（イ）の斜線部のようになって、血管存在部ｂ
での血管画像（細かい斜線部）に対して低いものとなっ
ている。

【００２２】上記のように位相エンコードに対応するＭ
ＴＣパルスのフリップ角制御を行うと、脳実質に対する
ＭＴＣ効果が、図４の（ロ）で示すように位相方向（上
下方向）の高周波ほど（両端ほど）小さくなる。このこ
とは、脳実質についてのＭＴＣ効果に関してローパスフ
ィルタを適用したと考えることができる。つまり、脳実
質の画像に対してＰ方向にローパスフィルタを適応して
Ｐ方向になまらせたのと同じである。そこで、図６の
（ハ）の斜線部のように脳実質の信号強度プロファイル
をなまらせたこととなり、結果的に、図６の（ニ）に示
すように、血管部との境界部で擬似的なエッジ強調効果
により信号強度が高くなる。

【００２３】そのため、脳実質に対するＭＴＣ効果が十
分でなくて血管部との明瞭な差がないような場合でも、
擬似的なエッジ強調効果によって血管部が明瞭に現れて
いる画像を得ることができる。

【００２４】なお、上記では一方向（Ｐ方向）でのみ画
像のエッジ強調効果を生じさせているが、３Ｄ撮像時に
Ｓ方向で画像のエッジ強調を行うこともできる。すなわ
ち、Ｓ方向の位置信号を位相エンコードする際、そのＳ
方向位相エンコード量に対応してＴＯＦ効果あるいはＭ
ＴＣ効果をコントロールすることを、Ｐ方向での位相エ
ンコードに対応するＴＯＦ効果あるいはＭＴＣ効果コン
トロールに併用することによって、Ｐ方向およびＳ方向
の両方向で画像のエッジを強調した血管像を得ることが
できる。

【００２５】その他、図１に示す具体的な構成などは、
この発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更可能であ
る。また、図２では基本的な撮像パルスシーケンスとし
てグラジェントエコー法を用いているが、スピンエコー
法などの他の撮像パルスシーケンスを用いることもでき
る。

【００２６】

【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、ＴＯＦ法あるいはＭＴＣ法な
どにより血管等の特定部分の信号抑制効果あるいは信号
強調効果を付与して血管等の部分を描出しようとする場
合に、その信号抑制効果あるいは信号強調効果が十分で
なくても、擬似的にエッジ強調してその血管等の細部を
描出することができ、とくに血管描出のためのＭＲアン
ギオグラフィ撮像に最適である。

【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】頭部ＭＲ撮像の場合の位置関係を示す略図。

【図４】Ｋスペースおよびこれに関連したＴＯＦ効果を
示す図。

【図５】ＴＯＦ法での画像のＰ方向プロファイルを示す
グラフ。

【図６】ＭＴＣ法での画像のＰ方向プロファイルを示す
グラフ。

【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 ４１ 励起パルス ４２ エコー信号 ４３ プリサチュレーションパルス ５１ 頭部 ５２ 動脈 ５３ 血流方向 ５４ 撮像スライス面 ５５ プリサチュレーション領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＲＦ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、励起パルスをスライス
   選択用傾斜磁場パルスと同時に印加した後位相エンコー
   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
   印加して信号を発生させるシーケンスを、位相エンコー
   ド量を変化させながら繰り返し、かつ、この各繰り返し
   において励起パルスの直前に特定部分の信号強度を他の
   部分に対して変動させるためのプリパルスを印加すると
   ともにこのプリパルスの印加量を位相エンコード量に応
   じて変化させて上記の信号強度変動効果を位相エンコー
   ド量が多いときに弱めるように制御する制御手段と、上
   記のシーケンスの繰り返しによって収集したデータより
   画像再構成する手段とを備えることを特徴とするＭＲイ
   メージング装置。