JPS63206231A - 磁気共鳴イメ−ジング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明ハ、磁気共鳴（Ｍ　Ｒ：　ｍａｇｎｅｔｉｃ　　
ｒｅｓ。

ｎａｎｃｅ　）現象を利用して被検体における特定の原
子核スピンのｆｊ度分布及び緩和時間分布の少なくとも
一方の反映された情報を収集し、コンピュータ断層法に
よりＣＴ　（ｃｏｍｐｕｔｅｄ　　ｔｏｍｏｇｒａＩＩ
ｌ）イメジーングやＭＲ分光イメージング等を得る磁気
共鳴イメージング方法に関し、特に、被検体の臓器等の
特定部分のみを励起してＭＲ現象を生じせしめ情報収集
するようにした磁気共鳴イメージング方法に関する。

（従来の技術） 磁気共鳴イメージングにおいては、原理的には静磁場、
勾配磁場、ＲＦ１１場が加わっている被検体の全ての部
位から同時に°ＭＲ現象に基づく情報を収集することが
できる。しかし、測定時間の短縮化や信号処理の能力等
の観点から、実際には、被検体の特定の部位を指定して
映像化する手法がとられている。一般に、特定部位の指
定としては、特定の断面を選択してそのスライス断面か
らの情報を映像化の対象とする選択励起法等を用い、そ
の断面からの２次元画像化としては、２次元フーリエ法
（２ＤＦ法）やプロジェクション法等を用いている。

ここで、選択励起法は次ぎのように説明される。

すなわち、一様静磁場中において、注目する断層面に垂
直な方向に線形に磁場変化する勾配磁場を作用させる。

そうすると、共鳴周波数は上記断層面に垂直な方向に線
形に変化する。そこで、スライス厚さに相当する帯域幅
を有するＲＦパルスを印加すると、スライス断面の領域
だけを励起することができる。この場合、パルス形状に
よってスライス特性が決定され、また、パルス幅及び勾
配磁場強度によってスライス厚さが決定され、また、Ｓ
Ｅ（スピン・エコー）法等における９０度パルス、１８
０度パルスは上記パルスの振幅を調整することにより設
定される。

一方、磁気共鳴イメ−ジグは、解剖学的情報の他に質的
情報つまりＭＲ分光（スペクトロコピー）等が得られと
いうことも特徴点である。例えば、選択励起法により体
内特定部位例えば肝臓の組織の質的診断を行なうために
、エネルギー代射に多大に関係している３１Ｐ（原子１
３１のリン）のスペクトロコピーを得ることを考える。

この場合、ｉｉｐの密度は小さく信号は微弱であるので
、なるべく大きい領域からの情報収集を行なう必要があ
る。つまり、肝臓の大部分を含み、しかも肝臓以外の部
分を含まない肝臓のみからの情報収集がなされれば、上
述した゛大きい＃４域からの情報収集を行なう″、とい
う条件を満足する。しかし乍、選択励起法で特定できる
のはスライス断面であるので、肝臓以外からの信号の混
入は避けられず、結果的には不正確な診断情報とならざ
るを得ない、という問題点があった。

このような問題点は、選択励起法が、関心領域だけでは
なく該関心領域を含む全スライス部分からの情報収集つ
まり励起を行なっているに他ならない。従って、上述し
たＭＲ分光の問題点の他にも次ぎのような問題点が提示
される。すなわち、関心領域を含むスライス部分に血管
が存在すれば、血管からの情報も収集されので、血流に
伴うアーチファクトを発生することになる。また、関心
領域だけの高解像度のズーミングを行なおうとするため
には、たとえば２ＤＦ法等にあってはサンプリング数を
大きくする必要があるが、この場合、サンプリング数を
大きくするとエコー信号のフーリエ変換信号についてみ
るとその信号成分に、関心領域の周囲からのエコー信号
がエリアスとして重畳され、結果的に得られる画像は関
心領域と関心領域の周囲とが重なり合ったものになり、
上述した関心領域だけの高解像度のズーミングが実現さ
れないことになる。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の技術における被検体の特定の部位を指
定して映像化する手法である選択励起法は、関心領域だ
けではなく該関心領域を含む全スライス部分を励起して
情報収集しているので、関心領域だけの高精度の情報収
集ひいてはイメージングを行なえない、という問題点が
あった。

そこで本発明の目的は、関心領域だけを励起して情報収
集が行なえる磁気共鳴イメージング方法を提供すること
にある。

［発明の構成１ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決し且つ目的を達成するために
次ぎのように構成する。すなわち、本発明による磁気共
゛鳴イメージング方法は、静ｖＡ場中に配置された被検
体の所望領域を多面体で近似し、この多面体に対し飽和
のための励起をすることを繰返して行ない、その後前記
多面体として特定された前記領域について所定のパルス
シーケンスにしたがって勾配磁場と高周波磁場とを印加
することによって前記領域を励起し、該励起によって生
じる磁気共鳴信号を収集して映像化に用いることを特徴
とする。

（作用） このような構成によれば、所望領域からの情報収集の前
に予め多面体の全外周囲部分は飽和状態となっており、
また、この多面体は前記領域に近似しているので、結果
的にほぼ前記領域だけからの情報収集を行なえるように
なる。

（実施例） ９１飽和のための手法 実施例の説明に先立ち飽和の手法について説明する。す
なわち、第１図に示すようにＸＹＺ座標系の三次元領域
Ｓに対して面Ｐを設定し、この而Ｐに対する外側部分で
ある図示斜線部を飽和するための手法について説明する
。

図示斜線部に、′Ｐの向き°に沿っては強度が変化する
が°Ｐの向き″に垂直任意の方向に沿ってはその強度が
一定であるような線形勾配磁場ＧＦを作用させる。ここ
で、”Ｐの向き″は面Ｐに垂直で、搬影領域のある向き
とは逆の向きを持つベクトルである。したがって、勾配
磁場ＧＦ（Ｇｘ、ＧＹ、ＧＺ　）は、前記Ｐに垂直な方
向に磁場強度が線形に変化し且つ前記面Ｐに沿う方向に
磁場強度を一定としたものである。

”Ｐの向きＩＰをＸ、Ｙ、Ｚ方向成分に分解し、これを
ｌＰｘ　、　ｌＰｙ　、　ｌＰｚとすると、ＧＦ　　（
Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ　）は次ぎのようになる。

Ｇｘ−１ＩＰｘ　ｌ　−Ｇｅ ＧＹ　＝　１ｌＰｙ　ｌ　・Ｇｅ Ｇｚ　＝　１ｌＰｚ　ｌ　・Ｇｅ このように勾配磁場ＧＦを作用させると、第２図に示す
ように、磁場強度は、Ｘに比例して１Ｇｅｌ−Ｘで与え
られる。よって、勾配磁場強度Ｂｏが２０　・ｌＧｅ１
以上であるところに、ＲＦパルス（励起パルス）を吸収
させれば、この部分は飽和状態が形成されることになる
。さらに、領域Ｓを含む被検体の大きさは有限であるこ
とを考えると、飽和させられる領域は少なくとも次ぎの
■、■の条件を必要とする。

■　（ｉｓ　　・ｌＧｅ　ｌ＞Ｂｏ≧１２ｏｔＧｅｌな
る勾配！ｌｔｌ場強度で特徴づけられる部分を含み、し
かも、 ■　ＢＦ＜ｎｏ　　・１Ｇｅｔ　　である部分と重なっ
てはいけない。

以上の条件■、■の如くの領域に対する飽和の一手法と
しては次ぎのようにして行なう。つまり、位置（ｆｆｉ
ｔ＋ｃｏ）／２を中心とする厚さく２１−２口〉にて選
択励起法で励起することである。

そして、当該領域（位置＜ｇｉ　＋ｎｏ　）／２を中心
とする厚ざ（β１−ｆｆｉｏ）のスライス部分）に作用
するＲＦパルスとしては、第３図に示すように、５ｉｎ
ｃ関数の包絡線を持つ、周波数ｆ＋＋−（ｆｆｉｔ　　
＋　　Ｑ、ｏ　　　）　　　・　ｌＧｅ　　　ｌ　　・
　γ　＋　Ｈａ　　　・　７のパルスである。ここで、
γは磁気回転比であり、ＨＤは静磁場強度である。

３ｉｎｃ関数の形は、スライス厚さくλ１−４２０）に
よって決り、 ５ｉｎＣ（（ｎｔ　−２ｏ　）／２）　・ｌ　Ｑｅ　ｌ
　・γ−１で与えられる。

以上のように第２図の２１からβ０までの領域を飽和す
るには、該領域を通常の選択励起法により励起すればよ
いことになる。

９２実施例のシステム構成 第４図は本実施例方法を実施することができる磁気共鳴
イメージング装置の構成を示すブロック図である。第４
図おいて、装置本体をなすマグネットアセランブリ１は
、この内部に挿入される図示しない被検体に一定強度の
静磁場Ｈａを印加する静磁場コイル２と、被検体にＸ方
向、Ｙ方向。

Ｚ方向の勾配磁場ＧＸ、ＧＹ、ＧＺを印加する勾配磁場
コイル３と、被検体の原子核のスピンを励起するための
ＲＦパルスを与える励起コイル４と、被検体からの磁気
共鳴信号を検出するための検出コイル５とを備えている
。

データ処理計算機６は表示装置７とコンピュ−タ８とに
接続され、検出した磁気共鳴信号に基づきコンピュータ
断層法によるＣＴ像イメージングやＭＲ分光イメージン
グのための処理を行ない、表示装置７に出力する構成と
なっている。コントローラ８は、勾配磁場コイル３を励
磁制御する勾配磁場制御回路９と、励起コイル４の駆動
源たる＾周波発振器１０及びそのゲート回路１１とを制
御する。静磁場制御回路１２は静磁場コイル２を励１ｌ
ｔｌｌｌｄｌ　Ｉｎするようになっている。ここで、高
周波発振器１０からの出力は、ゲート回路１１にて調整
されて飽和又は励起のためのＲＦ励起パルスを生成し、
電力増幅部１３を通して増幅し、励起コイル４に与える
ようなっている。検出コイル得にて検出された磁気共鳴
信号は、プリアンプ１４により増幅され、位相検波回路
１５により位相検波された後に波形メモリ１６に保持さ
れ、データ処理用計算機６に取込まれるようになってい
る。

ここで、コントローラ８は、磁気共鳴信号の観測データ
を収集するためのタイミング信号を発生し、勾配磁場制
御回路９及びゲート回路１１の動作を制御する。これに
よりコントローラ８は、勾配磁場ＧＸ、ＧＹ、ＧＺやＲ
Ｆ励起パルスの発生シーケンスを制御できることになる
。後述する飽和・励起の制御はパルスシーケンスにて行
なうが、これはコントローラ８により実行される。

９３平行面を有さない一般的な多面体の飽和・励起方法 第４図に示すシステム構成により、一般的な多面体とし
て第５図（ａ）に示す４面体を飽和・励起する方法につ
いて第５図及び第６図を参照して説明する。

第５図（ａ）に示すように、撮影領域（最終的に励起し
て情報収集したい部分）が而ＰＩ　、　Ｐ２　。

Ｐｌ　、Ｐ４で決まる４面体の内部であると、例えば第
５図（ｂ）に示すように、先ず、面Ｐｔ。

Ｐ２　、Ｐｌ　　（Ｐｌは図示しない）に接する半空間
（外側部分）を前述のスライシング法等に順次励起して
結果的に図示斜線部を飽和する。この飽和手順としては
、ＳＥ法によれば次ぎのようにしてなされる。すなわち
、第６図に示すように、面Ｐ＊　、Ｐ２　、Ｐｌのそれ
ぞれの垂直方向に対して磁場強度ｌＧｅ１に基づく勾配
磁場Ｇｘ、Ｇｙ。

Ｇｚ１！：ＲＦパルスとを図示のように印加する。ここ
で、各曲毎の勾配磁場ＧＸ、ＧＹ、ＧＺ及びＲＦパルス
の形状は面の広さ等によりそれぞれ異なるものである。

これにより、面Ｐ１．Ｐ２　。

Ｐｌの外側部分は飽和状態となる。

次ぎに、第５図（Ｃ）に示すように、少なくとも面Ｐ４
に接するように図示（ｉｎから２１までを含むスライス
部分を選択励起法等の通常のスライシング法により励起
する。つまり第６図に示すように、励起パルスとしては
、ＳＥ法では９０Ｉｆパルス−τ−１８０度パルスを印
加して該部分を励起し、それによって生じるエコー信号
を収集する。

これにより、第５図（ａ）に示す４面体の内部からだけ
の情報収集を行なうことが可能となる。

ｅｉ４平行面を有する多面体の飽和・励起方法第４図に
示すシステム構成により、平行面を有する多面体として
第７図に示す６面体を飽和・励起する方法について説明
する。

第７図に示すように、撮影領域〈最終的に励起して情報
収集したい部分）が、面Ｐ１．Ｐ２　。

Ｐｌ　、Ｐ４　、Ｐｔ　、Ｐｓ　、Ｐｓで決まり、面Ｐ
５と面Ｐ６とが平行なる６面体く四角錐台や四角柱）の
内部であるとする。この場合、前述の４面体における方
法を拡張して実施できるが、平行面を有する場合は次ぎ
のように一部の面について飽和のための励起を省略する
ことができる。すなわち、面Ｐ１．Ｐ２　、Ｐｌ、Ｐ４
に接する半空間（外側部分）を、前述のスライシング法
及びパルスシーケンスにより等に順次励起して該部分を
飽和状態とする。

次ぎに、面Ｐｓ　、Ｐｓが平行であることを利用し、通
常のスライシング法（選択励起法）によって面Ｐｓ　、
Ｐｓに挟まれる部分だけを励起して、その部分からのエ
コー信号を収集する。この場合、信号収集の前に面Ｐｓ
　、Ｐ２　、Ｐｌ　、Ｐ４に接する半空間く外側部分）
は飽和しているので、６面体の内部からだけの信号収集
がなされる。

９５平行６面体の飽和・励起方法 第４図に示すシステム構成により、平行６面体として第
１０図に示すようなＰｌとＰ４とが平行、Ｐ２とＰｓと
が平行、ＰｓとＰｓとが平行なる平行６面体の内部から
のみの信号収集方法を説明する。

先ず、第１１図に示すパルスシーケンスにより而Ｐ１と
Ｐ４とで挟まれる領域以外の部分を次ぎのスライシング
の手法により飽和する。この手法で用いる平行面間の励
起用のＲＦパルスは次ぎのちのである。すなわち、第８
図（第９図（ａ））に示すように、正、負半波の両方で
平行面間の励起を行なえて、片半波では一面のみの励起
を行なえるＲＦパルスであり、この波形は第９図（ｂ）
に示す波形から第９図（Ｃ）に示す波形を差し引いた波
形と等価であり、これらの波形をフーリエ変換した第９
図（ｅ）に示す波形から第９図（ｆ）に示す波形を差し
引いた第９図（ｄ）に示す波形を用いればよい。

次ぎに、パルスシーケンスにより面Ｐ２とＰ５とで挟ま
れる領域以外の部分を前述のスライシングの手法により
飽和する。これにより飽和手順を終了する。その後、面
Ｐ３とＰ６とで挟まれたｆＲｌａだけを通常の選択励起
法等の通常のスライシング法により励起する。つまり第
１１図に示すように、励起パルスとしては、ＳＥ法では
９０度パルス−τ−１８０度パルスを印加して該部分を
励起し、それによって生じるエコー信号を収集する。こ
れにより、飽和のためのパルス印加を２回を行なうこと
により、第１０図に示す平行６面体の内部からだけの情
報収集を行なうことが可能となる。

ロ６多面体における曲面の飽和・励起方法以上述べた飽
和・励起方法は、多面体を構成する面が全て平面の場合
の例であり、飽和及び励起は共に第４図のコントローラ
８によりパルスシーケンスの制御により実施可能である
が、曲面の場合については、第４図に示すシステム構成
では各コイルはリングコイルのためにコントローラ８に
よるパルスシーケンスでは曲面磁場を形成できないので
実施できず、第１２図（ａ）に示すように、磁場空間く
第４図のマグネットアセンブリ１内の被検者を配置した
空間）内に磁石１７ａ、１７ｂを用いて実施する。すな
わち、この磁石１７ａ。

１７ｔ）は電磁石からなり、互いに距離を存して配置さ
れ、曲面の等磁場面を形成するものとなる。

そして、第１２図（ｂ）では磁石１７ａをＯＮすること
により、図示２１部分を飽和状態とし、図示Ｓ部分を励
起状態にすることがきる。また、第１２図（Ｃ）では磁
石１７ｂをＯＮすることにより、図示Ｐ２部分を飽和状
態とし、図示Ｓ部分を励起状態にすることがきる。

また、第１３図に示すように、磁場空間（マグネットア
センブリ１内の被検者アクセス空洞）の内周壁に、多数
の小型コイル１８を配置して、曲面の等磁場を形成する
ようしてもよい。さらに、第１４図及び第１５図に示す
ように空洞と同程度の径を有する円形コイル１９、長円
コイル２０を配置した構成としてもよい。この他に、曲
面の等磁場を形成する手段としては、可搬型コイルを用
い、これを飽和・励起領域に当てるようにしてもよい。

９７具体的な診断手順 以上によれば、生体内に想定される多面体内だけを励起
することが可能になった。つぎに、これに基づく実際の
診断手順を説明する。

例えば第１６図に示す肝ｊＩＳだけからの信号収集を行
なうことについて考える。初めに、予備撮影として、通
常の撮影法（ＳＥ法、２ＯＦ法）により肝臓Ｓの三面画
像又は立体像を表示装置に表示して、肝臓Ｓを適宜の多
面体く穴、窪み等が無い形状）で近似する。この近似の
手法としては、適宜の多面体を表示装置に表示し、これ
を表示像（肝１）に内挿する方法等が採用できる。第１
６図では３つの多面体Ｓｚ　、８２．８３で近似を行な
うようにした。次ぎに、近似した多面体８１゜Ｂ２．８
３のそれぞれについて外周囲部分の飽和及び内部の励起
を行ない、それぞれについて信号収集を行ない、得られ
た信号を合成してほぼ肝臓Ｓ内部だけからの情報として
、ＣＴＩＩＩやＭＲ分光のための信号処理を行なう。

また、第１７図（ａ）に示すように、血管Ｓｔ。

Ｂ２のある日影対象Ｓにおいて、血管Ｂ１．Ｂ２による
血流アーチファクトを防止するためには、第１７図（ｂ
）（ｃ）に示すように、Ｂｌ、Ｂ２の除いて多面体Ｓ＝
　（Ｓｌ−，３２−，８３′。

８４−、．５ｓ−）ｌにて近似して、上述した飽和・励
起を行なうようにする。

さらに、第１８図に示す柱体Ｓａの内部Ｓだけからの信
号収集を行なえば、内部Ｓの高解像度のズーミングが実
施可能となる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できるもの
である。

［発明の効果］ 以上のように本発明は、静１！場中に配置された被検体
の所望領域を多面体で近似し、この多面体に対し飽和の
ための励起をすることを繰返して行ない、その後前記多
面体として特定された前記領域について所定のパルスシ
ーケンスにしたがって勾配磁場と高周波ｖＡ場とを印加
することによって前記領域を励起し、該励起によって生
じる磁気共鳴信号を収集して映像化に用いることを特徴
とし、この方法によれば、所望領域からの情報収集の館
に予め多面体の全外周囲部分は飽和状態となっており、
また、この多面体は前記領域に近似しているので、結果
的にほぼ前記領域だけからの情報収集を行なえるように
なる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれ飽和の原理を説明する図、第
４図は本発明の一実施例を実茄するシステム構成図、第
５図及び第６図はそれぞれ平行面を有さない４面体の飽
和・励起を説明する図、第７図〜第９図はそれぞれ平行
面を有する６面体の飽和・励起を説明する図、第１０図
及び第１１図起を説明する図、第１６図〜第１８図はそ
れぞれ実際の診断方法を説明する図である。 １・・・マグネットアセランブリ、２・・・静磁場コイ
ル、３・・・勾配コイル、４・・・励起コイル、５・・
・検出コイル、６・・・データ処理用計算器、７・・・
表示装置、８・・・コントローラ、９・・・勾配磁場制
御回路、１０・・・高周波発振器、１１・・・ゲート回
路、１２・・・静磁場制御回路、１３・・・電力増幅器
、１４・・・プリアンプ、１５・・・位相検波回路、１
６・・・波形メモリ、１７　ａ、　１７　ｂ−１ｉ石、
１８．１９．２０−：ｌイル。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 （ｄ）　　　（ｅ）　　　（ｆ） 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 静磁場中に配置された被検体の所望領域を多面体で近似
   し、この多面体に対し飽和のための励起をすることを繰
   返して行ない、その後前記多面体として特定された前記
   領域について所定のパルスシーケンスにしたがって勾配
   磁場と高周波磁場とを印加することによって前記領域を
   励起し、該励起によつて生じる磁気共鳴信号を収集して
   映像化に用いることを特徴とする磁気共鳴イメージング
   方法。