JPH1156807A - 磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮像装置 - Google Patents
磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮像装置Info
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- JPH1156807A JPH1156807A JP9226249A JP22624997A JPH1156807A JP H1156807 A JPH1156807 A JP H1156807A JP 9226249 A JP9226249 A JP 9226249A JP 22624997 A JP22624997 A JP 22624997A JP H1156807 A JPH1156807 A JP H1156807A
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- magnetic resonance
- magnetic field
- slice
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Abstract
を収集する磁気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮像装
置を実現する。 【解決手段】 1スライスの断層像を生成するに足る複
数の磁気共鳴信号を1回の励起で生じる磁気共鳴信号に
基づいて収集するに当たり、磁気共鳴信号の収集を1ス
ライス当たり所定の繰り返し時間TRで複数(NEX)
回繰り返すとともに、繰り返しの最終回に相当する磁気
共鳴信号を収集した後は直ちに信号収集シーケンスを終
了する。
Description
方法および磁気共鳴撮像装置に関し、特に、1回の励起
で生じる磁気共鳴信号に基づき、1スライスの断層像を
生成するに足る複数の磁気共鳴信号を収集する磁気共鳴
信号収集方法、および、そのようにして収集した磁気共
鳴信号に基づいて画像を生成する磁気共鳴撮像装置に関
する。
き、1スライス(slice) の断層像を生成するに足る複数
の磁気共鳴信号を収集する方法の一例として、シングル
ショット・ファーストスピンエコー(single shot fast
spin echo)法が知られている。これは、90°パルス(p
ulse) による励起の1回当たり、複数回の180°パル
スおよびフェーズエンコード(phase encode)勾配磁場の
印加によって、1スライスの断層像を生成するに足る複
数の磁気共鳴信号を収集するようにしたものである。
場においてシングルショット・ファーストスピンエコー
法を実行するとき、SNR(signal-to-noise ratio) の
良いスピンエコー信号の収集を行うために、1スライス
当たりシングルショット・ファーストスピンエコー法の
パルスシーケンス(pulse sequence)を複数回繰り返して
実行し、得られた複数セット(set) の信号を平均化する
ことが行われる。パルスシーケンスの繰り返し回数をN
EX(number of excitation)と呼ぶ。通常、NEXは2
ないし3程度に選ばれる。
スピンの縦緩和の待ち時間を含む所定の繰り返し時間T
Rで行われる。待ち時間は、縦緩和時間T1が1800
mS程度のスピンが十分に緩和する時間、例えば10秒
程度に設定される。シングルショット・ファーストスピ
ンエコー法のパルスシーケンスを1回実行するのに1秒
かかるとすると、繰り返し時間TRは例えば11秒と設
定される。
時間は、繰り返し時間TRのNEX倍となる。繰り返し
時間TRが11秒の場合、NEXを2とすると、スキャ
ン時間は22秒となる。すなわち、スキャン開始後22
秒経たないとスキャンシーケンスが終了せず、撮像装置
は次のステップ(step)に移行できない。
ケンスを1秒で終えた段階で信号収集が完結するような
スキャンでは、それに続く10秒の待ち時間は無駄な時
間となる。
されたもので、その目的は、無駄な時間なしにSNRの
良い磁気共鳴信号を収集する磁気共鳴信号収集方法およ
び磁気共鳴撮像装置を実現することである。
スの断層像を生成するに足る複数の磁気共鳴信号を1回
の励起で生じる磁気共鳴信号に基づいて収集する磁気共
鳴信号収集方法であって、前記磁気共鳴信号の収集を1
スライス当たり所定の繰り返し時間で複数回繰り返し、
前記繰り返しの最終回に相当する磁気共鳴信号を収集し
た後は直ちに信号収集シーケンスを終了する、ことを特
徴とする。
は、被検体を収容する空間に静磁場を形成する静磁場形
成手段と、前記空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成
手段と、前記空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形
成手段と、前記空間から磁気共鳴信号を測定する測定手
段と、前記勾配磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段
および前記測定手段を制御することにより、1回の励起
で生じる磁気共鳴信号に基づき1スライスの断層像を生
成するに足る複数の磁気共鳴信号を収集するスキャンシ
ーケンスを1スライス当たり所定の繰り返し時間で複数
回繰り返すとともに、前記繰り返しの最終回に相当する
磁気共鳴信号を収集した後は直ちに前記スキャンシーケ
ンスを終了する制御手段と、前記測定手段が測定した前
記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段
と、を具備することを特徴とする。
を1スライス当たり所定の繰り返し時間で複数回繰り返
すとき、繰り返しの最終回に相当する磁気共鳴信号を収
集した後は直ちにスキャンシーケンスを終了する。これ
により、繰り返し時間の残り時間がスキャン時間から除
外され、スキャン時間が短縮される。
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。
k) 図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例であ
る。本装置の構成によって本発明の装置に関する実施の
形態の一例が示される。本装置の動作によって本発明の
方法に関する実施の形態の一例が示される。
示すように、概ね円筒形を成す静磁場発生部2がその内
部空間に均一な静磁場を形成するようになっている。静
磁場発生部2は、本発明における静磁場形成手段の実施
の形態の一例である。
成す勾配コイル(coil)部4とボデイコイル(body coil)
部6が中心軸を共有して配置されている。ボデイコイル
部6の内部空間に、被検体8が図示しない搬入手段によ
って搬入されている。
されている。勾配コイル部4および勾配駆動部10は、
本発明における勾配磁場磁場形成手段の実施の形態の一
例である。勾配駆動部10は勾配コイル部4に駆動信号
を与えて勾配磁場を発生させるようになっている。発生
する勾配磁場は、スライス勾配磁場、リードアウト(rea
d out)勾配磁場およびフェーズエンコード勾配磁場の3
種である。
れている。ボデイコイル部6および送信部12は、本発
明における高周波磁場磁場形成手段の実施の形態の一例
である。送信部12はボデイコイル部6に駆動信号(R
F(radio freqency)パルス)を与えてRF磁場を発生さ
せ、それによって、被検体8の体内のスピンを励起する
ようになっている。
がボデイコイル部6によって検出されるようになってい
る。ボデイコイル部6には受信部14が接続されてい
る。受信部14はボデイコイル部6が検出した信号を受
信するようになっている。
log-to-digital) 変換部16が接続されている。ボデイ
コイル部6、受信部14およびアナログ・ディジタル変
換部16は、本発明における測定手段の実施の形態の一
例である。アナログ・ディジタル変換部16は受信部1
4の出力信号をディジタル信号に変換するようになって
いる。アナログ・ディジタル変換部16はコンピュータ
(computer)18に接続されている。
変換部16からディジタル信号を入力し、図示しないメ
モリ(memory)に記憶するようになっている。メモリ内に
はデータ(data)空間が形成されている。このデータ空間
は2次元フーリエ(Fourie)空間を構成する。コンピュー
タ18は、この2次元フーリエ空間のデータを2次元逆
フーリエ変換して被検体8の画像を再構成する。コンピ
ュータ18は、本発明における画像生成手段の実施の形
態の一例である。
れている。制御部20は、本発明における制御手段の実
施の形態の一例である。制御部20には勾配駆動部1
0、送信部12、受信部14およびアナログ・ディジタ
ル変換部16が接続されている。制御部20は、コンピ
ュータ18から与えられる指令に基づいて勾配駆動部1
0、送信部12、受信部14およびアナログ・ディジタ
ル変換部16をそれぞれ制御するようになっている。
24が接続されている。表示部22はコンピュータ18
から出力される再構成画像を含む各種の情報を表示する
ようになっている。操作部24は操作者によって操作さ
れ、各種の指令や情報等をコンピュータ18に入力する
ようになっている。
ングルショット・ファーストスピンエコー法について説
明する。図2にシングルショット・ファーストスピンエ
コー法によるパルスシーケンスの一例を示す。
度を示す。また、(a)はRFパルス信号(90°パル
スおよび180°パルス)、(b)はスライス勾配磁場
信号(スライス勾配)、(c)はリードアウト勾配磁場
信号(リードアウト勾配)およびディフェーズ(dephas
e) 勾配磁場信号(ディフェーズ勾配)、(d)はフェ
ーズエンコード勾配磁場信号(フェーズエンコード勾
配)、(e)はスピンエコー信号を示す。
イル部6および送信部12の動作を示す。スライス勾配
のシーケンス(b)、リードアウト勾配およびディフェ
ーズ勾配のシーケンス(c)、および、フェーズエンコ
ード勾配のシーケンス(d)は勾配コイル部4および勾
配駆動部10の動作を示す。
において、x’,y’,z’は、回転座標系における互
いに垂直な3つの座標軸を示す。以下、図2および図3
を用いてシングルショット・ファーストスピンエコー法
による動作を説明する。
°パルスによりスピンの励起が行われる。このとき同時
にスライス勾配が印加される。これによって、図3の
(a)に示すように、z’方向を向いていたスピンが9
0°倒れてy’方向を向く。
が所定時間印加される。これによって、図3の(b)に
示すようにスピンの位相が分散(ディフェーズ)する。
次に、時刻t3において180°パルス(180°yパ
ルス)によりスピンの反転が行われる。このとき同時に
スライス勾配が印加される。これによって、図3の
(c)に示すように、スピンがy’軸の回りで180°
回転する。
ド勾配が印加されスピンのフェーズエンコードが行われ
る。また、リードアウト勾配の印加が始まる。リードア
ウト勾配の印加期間中にスピンの位相変化が継続し、図
3の(d)に示すように、分散していた位相が収束す
る。
配の積分値がディフェーズ勾配の積分値に等しくなり、
図3の(e)に示すように、スピンの位相が揃う。この
時点で最初のスピンエコー信号のピーク(peak)が生じ
る。
ように、スピンの位相変化の継続により位相が分散して
エコー信号は減衰する。フェーズエンコード勾配の印加
後、リードアウト勾配印加期間中にエコー信号の読み出
しが行われる。エコー信号の読み出しは、ボデイコイル
部6−受信部14−アナログ・ディジタル変換部16−
コンピュータ18の系統によって行われる。以下同様で
ある。
拡大して示せば図4のようになる。ただし、スピンエコ
ー信号は正確な波形図ではなく概念図で示す。同図に示
すように、スピンエコー信号は読み出し開始時刻t4’
からt5にかけて次第に振幅が増加してピークに達し、
時刻t5から読み出し終了時刻t6にかけて振幅が減衰
する。
しの終了時刻t6において逆極性のフェーズエンコード
勾配が印加される。これによって、フェーズエンコード
量が0に引き戻される。
スが印加され、スピンの再反転が行われる。このときス
ライス勾配が印加される。なお、スライス勾配の波形の
両端のピークは、180°パルス後のFID(free indu
ction decay)信号のスポイル(spoil) とスティミュレー
テッドエコー(stimulated echo) 結像のためのキラーパ
ルス(killer pulseI) である。
ド勾配によるスピンのフェーズエンコードと、リードア
ウト勾配によるスピンエコー信号の読み出しが行われ
る。ただし、フェーズエンコード勾配の強度は、第1回
目とは相違する。これによってフェーズエンコード量の
異なる第2回目のスピンエコー信号が得られる。
およびスライス勾配、フェーズエンコード勾配、リード
アウト勾配の印加により、位相エンコード量の異なるス
ピンエコー信号が順次得られる。それらスピンエコー信
号がコンピュータ18のメモリに収集される。
伴って、2次元フーリエ空間では所定の軌跡(トラジェ
クトリ(trajectory))に沿ってデータの収集が進行す
る。その様子を図5に示す。図5において、kは2次元
フーリエ空間である。これはkスペース(k-space) とも
呼ばれる。kx,kyは2次元フーリエ空間kにおける
互いに直交する2つの座標軸であり、kxが周波数軸
(リードアウト軸)、kyが位相軸(フェーズエンコー
ド軸)である。
ばkx=−100,ky=100の点から始まる。な
お、座標の単位は%である。kx=−100は図4に示
したスピンエコー信号の左端に相当する。ky=100
は最初のスピンエコーエコー信号のフェーズエンコード
量である。これは時刻t4におけるフェーズエンコード
勾配によって決定される。
読み出し(スピンエコーデータの収集)に伴って、トラ
ジェクトリtrjは矢印に沿ってkx=100まで到達
する。途中のkx=0の点が時刻t5の時点に相当し、
ここでピーク値が収集される。
ードによってトラジェクトリが1ステップ下がり、次の
リードアウト期間中に、次のスピンエコーについてのデ
ータ収集が行われ、トラジェクトリtrjは2行目の矢
印に沿ってkx=−100からkx=100まで到達す
る。
次ky軸に沿って下方に遷移しながら、kx軸に沿って
2次元フーリエ空間kへのデータ収集が行われる。これ
によって、2次元フーリエ空間k全体を埋めるデータが
収集される。
上半分に相当する、2次元フーリエ空間kの半分を埋め
るだけにとどめることが行われる。これは、180°パ
ルスの印加回数を半減しスキャン時間を短縮する点で好
ましい。
て、コンピュータ18により画像の再構成が行われる。
画像再構成は2次元逆フーリエ変換によって行われる。
なお、データの収集を2次元フーリエ空間kの半分を埋
めるだけにとどめた場合は、2次元フーリエ空間kの半
分のデータから画像を再構成する、いわゆるハーフフー
リエ(half Fourie) 法が利用される。
ーケンスを1スライス当たりNEX回繰り返す。パルス
シーケンスの繰り返し時間TRは、例えば縦緩和時間T
1が1800mS程度のスピンが99.6%回復するま
での待ち時間10秒を含めて、例えば11秒とされる。
緩和を待つ間に位置の異なる複数のスライスを順次スキ
ャンする、すなわち、マルチスライススキャン(multi-s
licescan)を行う。その場合、図2に示したパルスシー
ケンスを各スライス毎に実行する。
スキャンの概念図を示す。同図に示すように、第1スラ
イスから第nスライスまでnスライスのスキャンを順次
実行する。1スライス当たりのパルスシーケンスの実行
時間はacttrである。acttrは例えば1秒であ
る。
キャン後、同スライスの第2回目(2NEX)のスキャ
ン開始までの時間が緩和待ち時間Tとなる。緩和待ち時
間Tは、TR−acttrであり、例えば10秒であ
る。
(a)に示すように、第nスライスの1NEXのパルス
シーケンスは緩和待ち時間Tの途中で終了する。これに
対して、スライス数nが多くなると、同図の(b)に示
すように、第nスライスの1NEXのパルスシーケンス
の終了時点は、緩和待ち時間Tを越えるようになる。
ャンを行う場合の、本装置の動作を説明する。図7に、
本装置の動作のフロー(flow)図を示す。この動作は制御
部20による制御のもとで行われる。
て、NEXの値がmと設定される。ここでは、例えばm
=2である。mの値は、スキャン部位に応じて予め用意
されている標準値が用いられる。あるいは、操作者がそ
の都度所望の値を設定するようにしても良い。
いカウンタの計数値iを0にリセットする。次に、ステ
ップ704において、計数値iに1が加算される。計数
値iは何回目(NEX)のスキャンであるかを示す。い
まは、0に1が加算されたことにより、第1回目すなわ
ち1NEXのスキャンを示している。
イスについてのスキャンを行う。次に、ステップ708
において、第2スライスについてのスキャンを行う。以
下、順次、各スライスについてのスキャンを行い、ステ
ップ720において第nスライス(最後のスライス)の
スキャンを行う。
がmに等しいか否かを判定する。いま、i=1でありm
=2と等しくないのでNoであり、ステップ724に分
岐する。
r×(n−1)>Tであるか否かを判定する。この判定
は、n−1個のスライスのスキャン時間acttr×
(n−1)と緩和待ち時間Tとの大小関係が、図6の
(a),(b)のいずれに該当するかを判定するもので
ある。
テップ726に分岐して緩和待ち、すなわち、緩和待ち
時間Tが経過するまで待機する。そして、緩和待ち時間
Tの経過後にステップ704に戻る。
配のみをパルスシーケンス実行中と同様に発生するよう
にすると、勾配コイル部4が発生する音響によって、見
掛け上装置が作動しているような印象を操作者等に与
え、待機状態が装置の停止状態ないし故障状態(ハング
アップ(hung up))と誤認されない点で好ましい。
すでに緩和待ち時間Tが経過しているので、緩和待ちす
ることなくステップ704に戻る。次に、ステップ70
4において、計数値iに1が加算されてi=2となる。
以下、ステップ706〜720により、第1スライス〜
第nスライスについて2NEXのスキャンを順次行う。
あるか否かを判定する。i=2になっているからYes
であり、ステップ728に分岐する。次に、ステップ7
28において、パルスシーケンスを終了する。これによ
って、例えば図8の(a)に示すように、2NEXの第
nスライス(最後のスライス)のスキャンを終えた時点
が緩和待ち時間T内にある場合、緩和待ち時間Tが経過
するまで待つことなく直ちにパルスシーケンスを終了す
る。
ことにより緩和待ちを打ち切り、無駄な待ち時間を排除
する。したがって、緩和待ちを打ち切った分だけスキャ
ン時間が短縮される。
単一のスライスをNEXを2としてスキャンするとき、
2NEXにおける緩和待ち時間Tが全部無くなるので、
スキャン時間の短縮効果が大きい。すなわち、従来のよ
うに緩和待ちの打ち切り行わないとき例えば22秒要し
ていたスキャン時間が12秒に短縮され、ほぼ半減する
ことになる。これは、被検体8を息止めスキャンする場
合等には、特に効果的である。
うにして収集されたスピンエコーデータに基づいて各ス
ライスの画像を再構成する。画像再構成に当たっては、
予め、各スライスごとに、1NEXのデータと2NEX
のデータを平均することにより収集データのSNRを向
上させる。
像を表示部22により可視像として表示する。以上は、
シングルショット・ファーストスピンエコー法を用いる
例であるが、磁気共鳴信号収集はシングルショット・フ
ァーストスピンエコー法に限るものではなく、例えば、
エコープラナー(echo planer) 法を利用するようにして
も良い。その場合、NEXが2以上のスキャンを行うと
き、上記と同様にして無駄な時間を無くすことができ
る。
な、いわゆる水平磁場方式の磁気共鳴撮像装置の例につ
いて説明したが、本発明は、静磁場の方向が被検体の体
軸に垂直な、いわゆる垂直磁場方式の磁気共鳴撮像装置
で実施することもできる。
のブロック図を示す。同図に示すように、静磁場発生部
2がその内部空間に均一な静磁場を形成するようになっ
ている。静磁場発生部2は図示しない例えば永久磁石等
の1対の磁気発生器を備えており、それらが間隔を保っ
て上下方向に対向し、その対向空間に静磁場(垂直磁
場)を形成している。なお、磁気発生器は永久磁石に限
らず、常電導電磁石や超電導電磁石等であって良い。
および送信コイル部5,5’がそれぞれ設けられ、同様
に間隔を保って上下方向に対向している。送信コイル部
5,5’の間の静磁場空間には、概ね円筒形を成すボデ
イコイル部6が配置されている。ボデイコイル部6の中
心軸は静磁場の方向と直交するようになっている。ボデ
イコイル部6の内部に形成される概ね円柱状の空間に、
被検体8が図示しない搬入手段によって搬入されてい
る。被検体8の体軸は静磁場の方向と直交する。
が接続されている。勾配駆動部10は勾配コイル部4,
4’に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるようにな
っている。発生する勾配磁場は、スライス勾配磁場、読
み出し勾配磁場および位相エンコード勾配磁場の3種で
ある。
続されている。送信部12は送信コイル部5,5’に駆
動信号を与えてRF磁場を発生させ、それによって、被
検体8の体内の特定の原子のスピンを励起するようにな
っている。
れたスピンが発生する磁気共鳴信号を検出するようにな
っている。ボデイコイル部6には受信部14が接続され
ている。受信部14はボデイコイル部6が検出した信号
を受信するようになっている。
っている。このような構成によって図1に示した装置と
同様な撮像動作が行われる。
は、1スライスの断層像を生成するに足る複数の磁気共
鳴信号を1回の励起で生じる磁気共鳴信号に基づいて収
集するに当たり、磁気共鳴信号の収集を1スライス当た
り所定の繰り返し時間で複数回繰り返すとともに、繰り
返しの最終回に相当する磁気共鳴信号を収集した後は直
ちに信号収集シーケンスを終了するようにしたので、無
駄な時間なしにSNRの良い磁気共鳴信号を収集する磁
気共鳴信号収集方法および磁気共鳴撮像装置を実現する
ことができる。
である。
ルスシーケンスの一例を示す図である。
の概念図である。
出されるスピンエコー信号の概念図である。
フーリエ空間へのデータ収集の概念図である。
NEXでマルチスライススキャンを行う場合の概念図で
ある。
ー図である。
を2としてマルチスライススキャンを行う場合の概念図
である。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 1スライスの断層像を生成するに足る複
数の磁気共鳴信号を1回の励起で生じる磁気共鳴信号に
基づいて収集する磁気共鳴信号収集方法であって、 前記磁気共鳴信号の収集を1スライス当たり所定の繰り
返し時間で複数回繰り返し、 前記繰り返しの最終回に相当する磁気共鳴信号を収集し
た後は直ちに信号収集シーケンスを終了する、ことを特
徴とする磁気共鳴信号収集方法。 - 【請求項2】 被検体を収容する空間に静磁場を形成す
る静磁場形成手段と、 前記空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、 前記空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段
と、 前記空間から磁気共鳴信号を測定する測定手段と、 前記勾配磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および
前記測定手段を制御することにより、1回の励起で生じ
る磁気共鳴信号に基づき1スライスの断層像を生成する
に足る複数の磁気共鳴信号を収集するスキャンシーケン
スを1スライス当たり所定の繰り返し時間で複数回繰り
返すとともに、前記繰り返しの最終回に相当する磁気共
鳴信号を収集した後は直ちに前記スキャンシーケンスを
終了する制御手段と、 前記測定手段が測定した前記磁気共鳴信号に基づいて画
像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴と
する磁気共鳴撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22624997A JP3748678B2 (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | 磁気共鳴撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22624997A JP3748678B2 (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | 磁気共鳴撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1156807A true JPH1156807A (ja) | 1999-03-02 |
JP3748678B2 JP3748678B2 (ja) | 2006-02-22 |
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ID=16842239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22624997A Expired - Fee Related JP3748678B2 (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | 磁気共鳴撮像装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3748678B2 (ja) |
-
1997
- 1997-08-22 JP JP22624997A patent/JP3748678B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP3748678B2 (ja) | 2006-02-22 |
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