JPS63501342A - 高速フロ−の核磁気共鳴画像化方法および装置 - 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】 発明の名称 高速フローの核磁気共鳴画像化方法および装置発明の背景 本発明は、位相マツピングによる可動物質の核磁気共鳴画像化および速度判定の 技術に関する。それは血液の流れ（フロー）を測定することに関して特に利用さ れておシ、特にその事に関して説明を行なう。しかし、この発明はまた、他の解 剖学的流体の流れ、非生物学的流体、およびガス状の、流体の、半流体の、固体 の、あるいはまた他の成分が、その他の成分に関して運動する多成分組織、等を 画像化し、あるいは位相マツプ化することにも利用できることを理解されたい。

従来、磁界勾配によって流れる物質からのスピンエコー核磁気共鳴画像化信号が 、位相偏移を受けることが認められている。該位相偏移は速度によって直線的に 変化するので、スピンエコー画像化および位相マツピングは、生体内を流れる血 液を含む、ゆつくシと移動する均一の流れの速度を測定するのに利用されてきた 。しかし、変化する流れの速度によって位相偏移に対応的変動を生じ、そのため に位相符号化を妨害する。これらの位相変動の結果、画像を横断する血管から位 相符号化方向へ延長する雑音を生じさせる。この事は特に、小さい速度変化およ びうず電流が度々見られて有意な位相偏移を起している高い流速の場合、重大で ある。このために従来技術は、心臓に隣接する主要な血液の流れのような高い血 流速度を位相マツプ化するには不適当とされている。臨床的関心のおる高い血流 速度は、冠状動脈、頚動脈２よび肺動脈ならびに大動脈に２いて発生する。

低速の、比較的一定の血液の流れを位相マツプ化するために、種々の技術が考案 されてきた。そのような技術の１つでは、勾配が速度符号化される。画素位相が 、速度位相化勾配を利用して得た１画像上で計算される。Ｐ、　Ｒ。

モラン（Ｍｏｒａｎ　）による「人間に２けるＮＭＲ画像化のための流速投影再 構成法インタレース」（核磁気共鳴画像化、第１巻１９７ページ〜２０３ページ 、１９８２年）を参照されたい。Ｄ、　Ｊ、プライア７　）　（Ｂｒｙａｎｔ　 ）、Ｊ、Ａ、へ（ネ（Ｐａｙｎｅ　）、Ｄ、Ｎ、レイＡ／　？　ｙ　（Ｆｉｒｍ ｉｎ　）　、およびり、　Ｂ、０ングモア（Ｌｏｎｇｍｏｒｅ　）による「勾配 ハルスと位相差技術を利用するＮＭＲ画像化による流れの測定」（コンピュータ 断層撮影ジャーナル、第８巻、Ａ４．５８８ページ〜５９３ページ、１９８４年 ）で説明された別の技術では、２つの画像を得ることができる。１つは標準シー ケンスで得られ、他は速度符号化勾配で得られる。この２者間の位相差は、次い でマツプ化される。’ｉ’、ｗ、レッドバス（Ｒｅｄｐａｔｈ　）、Ｄ、　Ｇ、 ノリス（％ｏｒｒｉｓ　）、Ｒ，Ａ、ジョーンズ（Ｊｏｎｅｓ）　、　ｓｒよび Ｊ、Ｓ、ハｙｇ−ソｙ　（）（ｕｔｃｈｉｓｏｎ　）による［新ＮＭＲ流画像化 方法Ｊ　（Ｐｈｙ、　Ｍｅｄ、　Ｂｉｏｌ、　、第２４巻、４７，８９１ページ 〜８９８ページ、１９８４年）の技術では、速度情報は１画素づつ抽出される。

各々が複数の符号化勾配の１つを有する、数面像が収集される。画素位相につい てフーリエ変換が行なわれて、速度情報を抽出する。

２　工＝７−（７）　カー　ｋ　、バーセＡ／　（Ｃａｒｒ　−Ｐｕｒｃｅｌｌ 　）　／−ケンスもまた、血液の流れをマツプ化するのに利用されてキ足。しか し、カール・パーセル７−ケンスでは流速の判定を行なわない。カール・パーセ ルシーケンスノ第２エコーは流れ関連の位相偏移情報を再集束する。すなわち、 第１のエコーについての読出し勾配の方向に流れる物質によって捕捉した流れ関 連の位相偏移が、第２エコーについて再集束されるのでおる。この再集束のため に、偶数エコー再位相化による管腔内の信号の強さを増加させる。Ｋ、Ｊ、パッ カー（Ｐａｃｋｅｒ　）　による「ハルス化核磁気共鳴による低速コヒーレント 分子運動の研究」（分子物理学、第１７巻、Ｊｆ、４，３５５ページ−５６８ペ ージ。

１９６９年）２よびＶ−’７　ルア　（Ｗａｌｕｃｈ　）とＷ、　Ｇ、　プラト レイ（Ｂｒａｄｌｅｙ　）による「低速層流に２けるＮＭＲ核磁気偶数エコー再 位相化」（コンピュータ断層撮影ジャーナル。

第８巻、ム４，５９４ページ〜５９８ページ、１９８４年）を参照されたい。

通常のスライス選択２よび周波数符号化の両者ともスピンまたは磁界勾配エコー を利用する。各画素に２ける位相偏移は読出しおよびスライス選択の両方向にお ける流れに依存する。各画素に２ける相対的位相偏移は単一方向のみの流れに感 応的になるが、流速変動に対する高感度はそのままでらる。一般に、センナメー トル７秒の速度変化の各々に対して２０度より大きい位相偏移をうける。

速度感度は合成画像に２つの悪影響金与える。第１に、核磁気共鳴信号は、変化 す乙位相符号化磁界勾配に位相依存している。核磁気共鳴信号を空間的にマツプ 化する二次元フーリエ変換法は、位相符号化勾配に沿った異なる位置から生ずる 信号成分を識別する。複数のビュー（画像）を収集するために勾配が増分するに つれて、所定位置から生ずる信号は、その位置に比例する量だけ同位相で変化す る。空間分解能は、複数のビューすなわち位相符号化勾配の増分、例えば２５６ ビユーを介して捕捉された信号のフーリエ変換によって、改善される。

核磁気共鳴信号の速度に対する位相依存性によって、位相符号化プロセスに特別 の項を生ずる。この速度依存項がビューごとに一定でるる場合、該特別項は空間 分解能に何の影響も与えない。しかし、速度がビューごとに、例えば心拍数わる いは放出量に２ける乱れすなわち僅かの不規則性の故に、変わる場合には、関連 する位相変化は、共鳴信号成分の空間位置全デコードする場合、雑音として解釈 される。利用できる信号の強さは画像を通して位相符号化範囲おるいは方向に分 散される。これによって信号位相、従って速度判定を妨げる。

速度感度の第２の影響は、読出し方向に流れる管からの信号の強さが、流れの輪 郭を通しての位相打ち消しによって低減することである。例えは、選択されたス ライス内にｂる環状管を通る層ｉは、放物線状の流れの輪郭を有している。管の 中心に２いて最大流速となっており、一方、壁との境界では流速はゼロである。

管２よびその中を流れる流体が縦方向のスライスで画像化される場合、１つの合 成共鳴信号は、管を横断して延びる柱状の増分量要素からの信号成分の投影すな わち積分を表わす。各増分量要素からの成分は同じ強さを有しているが、各々は 局部速度に比例する位相金有している。管を横断する柱状部における位相と加算 するすなわち投影することによって、はぼ放物線状の速度範囲を有する増分量要 素からの成分を加算する。管を横断する信号成分のこの加算によって、位相消去 による信号減衰へと導く。速度に対する位相感度が増加するにつれて、位相打ち 消しは大きくなる。１秒らたシ１５センチメートル以上の読出し方向での画像化 速度となっている典型的スピンエコーシーケンスにおいて、７５％以上の減衰が 見られる。血液の流れを実際に測定する場合、この減衰は血液の非ニユートン性 のためにもつと低い。血液は、層流より栓流にもつと密接に近似する流れで、身 体中を流れている。

血液測定のためのスピンエコーシーケンスの別の欠点は、該シーケンスの各周期 内での単一１８０度パルスの使用から生ずる。この１８０度パルスがエコーを発 生し、かつ、与えられた勾配ならびに静止磁界異質性を再集束する。この再集束 パルスがスライス選択される場合、選択されたスライスに対して斜めにおるいは 垂直に流れる励起物質は、励起パルスと再集束パルスの印加の間の時間区間に２ いて選択されたスライスから移動することがあり得る。従って、この励起物質は 再集束パルスを受けることがなく、そして著しい信号損失が観察される。しかし 、この欠点は広帯域再集束パルスによって克服され得るのであって、該再集束パ ルスは励起物質が励起からいかに移動していてもそれを再集束する。

しかし、広帯域再集束パルスによって血液、および比較的長い緩和時間を有する 他の物質に、別の問題をもたらす。選択されたスライス外部の物質は、画像化シ ーケンスの反復から生ずる一連の広帯域再集束パルスが条件となっている。これ は、画像化シーケンスの操返しごとに、典型的には少なくとも毎秒、２磁化を反 転させるという影ｑｉ金与える。次いで、半飽和定常状態分極が達成されるまで 、この反転パルスによってスライス外の物質の順次飽和を生じさせる。この物質 がスライス内に移動する場合、それはこの分極に比例する信号を発生する。

次いで、部分的飽和のために、信号の強さは対応的に低減する。例えば、１秒毎 に操返される２０ミリ秒スピンエコーシーケンスで血液を画像化する場合、この 強さは完全に分極化した血液に対してほぼ４５チ低減される。

本発明は前述の諸問題その他を克服して、高速、かつ、一定でない血液の流れさ えもマツプ化する技術を意図するものである。

本発明の１つの特徴によれば、可動物質を核磁気共鳴位相マツプ化する方法が提 供されている。磁化の事前反転は、そうでなければ通常のスピンエコー核磁気共 鳴シーケンスの間、核磁気共鳴励起信号を与える前に生ずる。

出し勾配および第１スライス選択勾配の少なくとも１つが加えられる。次いで反 転パルスが与えられて、スピンエコーを生じさせる。その後、・第２読出し勾配 ２よび第２スライス選択勾配の少なくとも１つが加えられる。加えられた第１と 第２の勾配は、相互に関して形成され、調時され、従って、時間における有効な 第１モーメントは実質的に零となる。合成共鳴信号は画像に再構成される。

本発明の他の特徴によれは、第２の読出し勾配およびスライス選択勾配の少なく とも１つは変更され、例えば時間移動され、そして該シーケンスが操返されて第 ２の画像全発生する。

本発明の更に別の特徴によれば、第１と第２の位相マツプは、第１と第２の画像 内の各画素の実成分と虚成分の比率から計算される。各画素での速度は、第１と 第２の位相マツプの位相間の差から計算される。

本発明のな２別の特徴によれば、磁石はほぼ均一の主磁界を与える核磁気共鳴装 置が提供されている。主磁界を横断して読出し勾配とスライス選択勾配を選択的 に与えるために、勾配コイルおよび制御装置が配置されている。共鳴励起制御手 段はＲ，Ｆ、コイルが共鳴励起／くルスを与えるようにさせる。反転パルス制御 手段は選択的にＲ，Ｆ、コイルが、励起・くルスの印加に先立って、かつ、励起 パルスの印加に続いて、広帯域反転ノ々ルスを与えるようにさせる。受信手段は Ｒ，Ｐ、コイルに接続されて、そこから核磁気共鳴信号を受信し、該信号は画像 再構成手段に伝えられ、選択されたスライスの画像の表現を再構成する。第１メ モリは、時間内に実質的に零の有効な第１モーメン＋ｔ−生じさせるよう形成さ れた読出し勾配とスライス選択勾配を有して発生された第１画像の表示出力を格 納する。第２メモリは、流れの速度を位相符号化するよう変更された読出し勾配 およびスライス選択勾配の少なくとも１つ金有して発生された同じスライスの第 ２画像の表示出力？格納する。第１と第２の位相計算手段は、第１と第２の画像 表現から、それぞれ画素ごとに、位相マツプ全計算する。差の手段は減算的に位 相マツプを合成して、その間の差の速度位相マツプを発生する。

本発明の１利点は、つ゛ｔヲ高い流速を位相マツプ化することでろる。

本発明の別の利点は、乱流、搏動の変動および他の一定でない流れの成分を含む 流れをマツプ化することでろる。

なお別の本発明の利点は、それが管腔内の高い信号の強さを連成することでろる 。

本発明のさらに別の利点は、以下の良好な実施態様についての詳細な説明を読み 、かつ、理解することで明らかになるでろろう。

図面の簡単な説明 この発明は種々の段階および段階の構成、らるいは種々の成分および成分の配置 の形をとることができる。図面は良好な実施態様を説明するためだけのものであ って、それを制限するものと解釈されるべきではない。

第１図は本発明による核磁気共鳴装置の線図、第２図は事前共鳴励起反転パルス および勾配エコー形成による偶数エコー再位相化を組入れている流れ画像化のた めのタイミングシーケンスの線図、第５図は流れ符号化のためのスライス選択勾 配の線図。

および 第４図は平面での流れ符号化のための読出し勾配の図第１図について見ると、核 磁気共鳴画像化装置は複数の磁石１０と制御回路１２を有して２す、従って画像 領域を通って直線的に、はぼ均一の磁界を発生する。無線周波数（Ｒ，Ｆ、）コ イル２０は共鳴励起制御回路すなわち手段２２に接続されるが、該回路は選択的 に、ＲＪ’、コイルに、９０度パルスのような共鳴励起パルスを伝送させる。反 転パルス制御回路すなわち手段２４は選択的に、広帯域１８０度パルスのような 反転パルスを与えて、共鳴する核のスピンを選択的に反転する。無線周波数受信 機２６は、画像領域内で共鳴する核によって発生された無線周波数共鳴信号成分 を受信する。別々の送信コイルが設けられることもできるし、あるいはＲ，Ｆ、 コイル２０が、送信機として２よび受信アンテナとして交代的に作用することも できる。

勾配コイル構成３０には適切な巻線が含まれており、画像領域における主磁界を 横断して、選択できる角度で、および選択できる持続時間および周期性で、勾配 を生じる。スライス選択勾配制御手段すなわち回路３２は、この勾配コイル組立 体に、選択的に電力を与えて、位相マツプ化しようとする画像領域のスライスす なわち平面を選択する。一般に、画像領域を横断して直線磁気勾配を与えること によって、２よび狭帯域励起・（ルスを与えることによってスライスが選択され て、共振（共鳴）周波数の限られた範囲にわたってスピンを励起する。読出し勾 配制御装置５４は画像領域を横断して読出し勾配を与える。位相符号化器すなわ ち手段３６は選択的に勾配を調整して、空間位置によって異なる位相偏移を生じ させ、従って、共鳴信号は空間的に符号化される。

変換手段４０は受信した共鳴信号の離散的にサンプルした値を、周波数領域から 空間領域へと変換するすなわちマツプ化する。この良好な実施態様では、高速７ −りエ変換アルゴリズムによって、内領域間で受信共鳴信号成分を変換する、す なわちマツプ化する。

切換え手段５２は、第１メモリ５４に、第１の画像表現についての別々の実成分 および虚成分を伝えるが、その位相は流速とは実質上独立となっている。共鳴デ ータの実成分２よび虚成分は、前述のように、対象の可動部分についての情報に よって符号化されて′ｓ？シ、切換え手段５２によって第２メモリ５６へと伝え られる。

第１位相判定手段５日は、第１メモリ５４の画像の各画素における位相を判定す る。この良好な実施態様では、第１位相判定手段は各画素に２ける位相を、対応 する実画素値と虚画素値の比率の逆正接（アークタンジェント）から計算する。

第２位相判定手段６０は第２メモリ５６の各画素の位相全１好ましいことに、対 応する実画素値と虚画素値の逆正接から判定する。

第１と第２の位相マツプメモリ６２と６４は、それぞれ、第１と第２の画像の各 画素に２ける位相に対応する位相マツプを格納する。差の手段６６は、第１と第 ２の位相マツプの対応する画素を減算的に合成して、速度位相差マツプを発生し 、差の位相マツプメモリ６８の対応する画素に記憶される。ビデオモニタ７０ろ るいは他の表示手段は、差のメモリ６８からの速度差位相マツプを、人間が読む ことのできる表示に、例えば、画素の強さが位相偏移、従って速度によって変化 するビデオ画像のようなものに、変換する。選択的に、表示手段は画像、位相マ ツプおよびその関数から、他の表示を発生することができる。

第２図は、第１図の計；ｊ御回路のための良好な画′象化シーケンスわるいは作 動シーケンスを説明するものである。

従来のカール・・く−セル画像化シーケンスにおける予備知識によれば、９０度 励起パルスの後４−ｉ２つの１８０度反転・くルスが続き、それに続いて共鳴デ ータが収集される。

本発明では、９０度あるいは他の励起パルス１００の後に第１反転パルス１０２ が続き、次いで１０４でスピンエフ−データが収集される。カールパーセル技術 から第２の反転パルスを取除くことによって画像化時間を低減し、かつ、高速の 流れと運動が位相マツプ化されることを可能にしている。しかし、血液の低速緩 和時間によって、共鳴７−ケンスの周期繰返し時間Ｔｒが低減される場合、信号 の低減を生ずる。このシーケンスが飽和せずに短縮され得るために、励起パルス １００を与える前に、第２反転パルス１０６によって磁化が反転される。この良 好な実施態様では、第１と第２の反転パルスは両方とも１８０鯨帯域パルスとな っでいる。

可動磁化を必然的に再位相化するカールパーセル画像化シーケンスとは異なす、 スピンエコーシーケンスはそうではない。本発明に訃いては、可動物質からの磁 化は、スライス選択勾配および読出し勾配の両者を偶数エコー再位相化すること によって、再位相化される。より特定すれば、第１極性のスライス選択パルス１ １０は、励起パルス１００■印加中に与えられる。第２極性の相補形スライス選 択パルス１１２．Ｔ１４は、第１反転パルス１０２のいずわかの仰で与えられる 。相補形スライス選択勾配パルスの振幅と持続時開がス択ケれ”１′、、可動物 質の磁化が再位相化される。

同様に、偶数Ｘ　：Ｊ　、、−角位相化技術が読出し勾配パルスを適合させるの に利用され°Ｃ１可動磁化の再位相化な達成する。特に、第１極性の読出し勾配 パルス１２０νよび第２極性のパルス１２２は、反転パルス１０２に先立って与 えられる。こ、の反転・（シス後、第２の第１極性読出Ｌ／パルス１２４が与え られ、その後、スピンエコー１０４の間、第２極性の第２読出し勾配パルス１２ ６が続く。勾配・くルス１２０，１２２，１２４ふ・よび１２６のタイミングと 、！ｊ（幅は再び選択されて、可動磁化を再位相化する。わ数の選択された位相 の１つが位相符号化パルス１３０１７．１−）で、符号化される。

第３図および第４図につい℃見ると、位相・ツブ化しようとする流れすなわち流 れ成分の方向での勾配パルスが移動されて、流れをスピンエフ−に符号化する。

スライス選択勾配だけが移動する場合（第３図）、スライス選択方向での流れの 成分が測定でれる。読出Ｉ−勾配だけが移動する場合（第４図）％読出し方向で の流れの成分が測定される。スライス選択勾配２よび読出し勾配の両者が移動す る場合に杜、スライス選択方向３よび続出し方向に対して斜めの流れ成分が測定 される。

流れがどちらかの方向に対して斜めである場合、どちらかのパルスを移動するこ とによって、流れの速度を明らかにするでろろう、しかしそれはその方向の余弦 で乗算した絶対流にすぎない。両パルスを移動することによって得た斜め角は、 ２つの勾配の相対的位相感度によって定められる。例えば、読出し方向に２ける 流れに対す６位相感度の２倍音１スライス選択方向におけるそれに対して生じさ せる移動は、読出し軸から２６度、すなわち、逆正接（アークタンジェント）− α５の角度を有する流れに対して最も感応的になるであろう、そし、てこの方向 に対して垂直な流れには余り感応しないでろろう。

良好な実施態様では、流れの符号化は時間内の勾配パルスを移動することによっ て達成される。特に、第２の、第２極性スライス選択勾配パルス１１４は△だけ 時間移動されるすなわち遅延されて、時間移動し、たスライス選択勾配パルス１ １４′となる。同様に、読出し勾配パルス１２４は△だけ時間移動され、すなわ ち歩進されて、時間移動した読出し勾配パルス１２４′　となる。任意に、勾配 パルスは振幅移動することもできる。時間移動する方が振幅移動するより好まれ るが、それは高電力では、勾配振幅移動は非直線になることもおり、そして非常 に小さい時間移動でも正確炉なされ得るからである。少なくも２つの勾配パルス は、勾配の零番目のモーメント（時間積分）が消える場合にエコーが発生するの で、例えば、勾装置２０２よび１２２とされる。これは２つの勾配における等し い変化によって達成される。

第２の反転パルス１０６が無いので、９０度励起パルス全与える直前のスライス 外の物質の定常状態極性は、次のように表わすことができる。

Ｔ１は縦緩和時間でろり、Ｍ（”）ｓｓはへ化の定常状態２戊分てあり、λ４Ｃ ｚ）ｅは磁化の平衡ｌ成分でらシ、ぞしてＴ、はシーケンスの周期繰返し時間で ある１、 ９０度励起パルスに先立つ−Ｉ′Ｔ第２の広帯域反転パルス１０６を与えること によって、スライス外の物質は急速に連続する２反転全必要とする。これによっ て定常状態応答を改善１２、かつ、励起パルス１０口の直前に定常状態分極化を 行なうが、それ（グ下記のように表わされる。

但し、Ｔｉは第２反転パルス１０／’、と励起パルス１００との間の間隔でろる 。流れの軌道に１・つて物質を画像化スライス内に搬送する場合、続いて起こる 励起パルスによって観察できる信号へ変換されるのが、この分極化である。

反転パルスと励起パルスとの間の時間Ｔｉは変化することができて、異なるＴ１ という縦緩和時間定数を有する１体の脂肪信号全抑制することを理解さ）またい 。

変化する磁界勾配に従う位相磁化は下記のように定義することができる。

但し、０（Ｔｅ）は時間ＴｅＫｈける磁化の位相でらり、Ｇ　（ｔ）は時間ｔに おける勾配の強さであり、ｘ　（ｔ）は時間ｔＫｓ”ける磁化パケットの位置で ６Ｊ、そしてγは磁気回転比である。全体的運動を行なっている磁化パケットへ の効果は、ｘ（１）を位置の時間微分に２けるべき級数として拡張することによ って、次のように表わすことができる。

但し、Ｘ（ｉ）（ｔ）はｉ番目の微分でわる。ｉ＝ｔより高次の項を無視すると 、位相偏移に２ける位置および速度の依存度は次のように表わすことができる。

第１反転パルス１０２は、パルスの時間における位相角の記号を逆にする。この ことは数学的には、奇数番目の反転パルス後の勾配Ｇ（ｔ）の記号を逆にするこ とによって表わすことができる。勾配の強さに対するこの変更によって、（）＜ １）が変更される場合、定常磁化からエコーが発生し、従って＄（Ｔｅ）は位置 とは独立となる、すなわち単一エコーのみを利用すると、式（５）の速度依存項 は打ち消せない。この位相偏移は第２のエコーを利用することによって再集束す ることができ、有効勾配輪郭は第１エコー１０４に関して反転されている。この 良好な実施態様では、これは勾配とスビｙエコーを結合することによって達成さ れる。偶数エコー再位相化効果は、第１反転パルス１０２のいずれか側の１つで おる、２つの勾配エコー１２０．１２２２よび１２４．１２６ｔｌ−結合するこ とによって達成される。

再び第２図について見ると、式（４）で説明された運動の高次の成分もまた、偶 数エコー再位相化によって再位相化される。時間原点をシーケンスの中心に選択 することによって、高次項の解析は簡単になる。与えられた成分による位相偏移 は、反転パルス１０２で定められた原点の周囲に２けるべき指数の拡張によって 、次のように計算される。

式（７）の積分は正と負の時間で等範囲にわたって行なわれるので、被積分関数 が時間の奇数関数である場合、それは零になる。これは、勾配が時間の偶数関数 でわれは、位置のすべての奇数の微分係数に対して生ずる。零次の項もまた零に なる。これによって、位置の偶数の微分係数、すなわちｉｗ２．４．６・・・・ ・・から生ずる項のみを残す。

この勾配輪郭は周波数符号化に適している。同様な原理はスライス選択から生ず る移動を再位相化することに利用できる。適切な輪郭は第２図に示されている。

反転パルスの周シの第２エコーを分割することによって２磁化の反転におけるい かなる不正確さでも位相をずらす。すなわち、２磁化の不正確な反転によって横 断面にもたらされたいかなる磁化でも、スライスの厚さにわたって位相をずらさ れて、周波数符号化勾配によって、画像にアーチ７アクトを生じさせることもろ り得るデータ収集ウィンドウの中心に、再集束されることはない。

エコー現象によって、その位相が流れの速度に依存する信号を発生する。この速 度依存の位相は、上で概説したように、スライス選択勾配および読出し勾配の両 輪郭に組入れられている。

再位相化に３いて残留誤差を補償するために、差の技術が利用される。すなわち 、位相差が、速度依存位相を有して取られたものとそうでないもの、との２つの 画像間で取られる。スライス選択勾配パルスと読出し勾配パルスはすでに存在し ているので、第１と第２の画像のためのデータは、１つ以上の勾配を量△だけ時 間移動することによって得られる。両画像に共通の項を除外すると、両画像間の 位相差は次のように表わすことができる。

２つのシーケンス間での磁化の位置上の変位が、勾配パルスの時間スケールにわ たって一定、△Ｘ、である場合、位相は次のように低減する。

平均速度は位相角から独自に計算することができる。

特に、第１と第２の画像表現についての実値と虚位との間の比率の逆正接の差に 比例して、速度は変化する。測定値の感度は時間移動パラメータ△を変えること によって調整される。位置変位は平均速度と時間移動パラメータとの積となって おシ、それはすなわち△Ｘ＝マ・△　ａ１ 典型的な動脈流のスライス選択方向での測定を行なうためには、４ミリ秒間保持 され次、１センチメートルあた）約１キロヘルツの勾配パルスが１．２５ミリ秒 だけ時間移動される場合に、１秒ろた。９１メートルまで、速度をコード化する ことができる。読出し方向に２ける流れに対しては、読出し勾配が同様に移動さ れる。読出し２よびスライス選択の両方向での同時符号化も同様に、ろるいは両 勾配の振幅を移動するすなわちスケールすることで、達成することができる。

良好な実施態様に関してこの発明全説明して来たが、この良好な実施態様につい ての先の詳細な説明を読み、理解する上で、変更、改変等、思いつくのは明らか でるる。そのようなすべての変化例が添付の特許請求の範囲等の範囲内に必る限 り、本発明はそれらを含むと解釈されるよう意図するものである。

国際調査報告 ＩＰｌ＃＋Ｉｌｌ＃ＡＩｌ工、１６．１９．。。？Ｃ″：／ＧＢ　８６／ＣＣ４ ５０ｔ」８；三Ｘ　τ０　↓ＨＥ　：＞ｊτ＝スご詰Ｔ：Ｃ：！ＡＬ　ＳＥ、ユ λこＨ三三デｃａ：　ＣＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）可動物質を核磁気共鳴面像化する方法であって、（イ）第１広帯域１８０度 反転パルスを与える段階と、（ロ）９０度共鳴励起パルスおよび第１スライス選 択勾配を与える段階と、 （ハ）第１読出し勾配を与える段階と、（ニ）第２広帯域１８０度反転パルスを 与える段階と、（ホ）時間内の有効な第１モーメントを実質的に零に合わせる第 ２の、相補的読出し勾配およびスライス選択勾配を与える段階と、 （ヘ）位相符号化勾配を与える段階と、（ト）核磁気共鳴信号を受信する段階と 、および（チ）該共鳴信号から画像を再構成する段階、とから成ることを特徴と する核磁気共鳴画像化方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の方法であってさらに、段階（イ）から（ト）ま でを周期的に繰返す段階を含んでいることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方 法。 ３）特許請求の範囲第２項記載の方法であってさらに、段階（イ）から（チ）で を、読出し勾配とスライス選択勾配の少なくとも１つの振幅を変更して繰返す段 階を含んでいることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方法。 ４）特許請求の範囲第２項記載の方法であってさらに、段階（イ）から（チ）ま でを、読出し勾配とスライス選択勾配の少なくとも１つを時間移動して繰返し、 第２画像を再構成する段階を含んでいることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化 方法。 ５）特許請求の範囲第４項記載の方法において、第１と第２の画像の各々は、複 数の対応する画素の各々に対して実画像値と虚面像値とを有していることを特徴 とする前記核磁気共鳴画像化方法。 ６）特許請求の範囲第５項記載の方法であってさらに、第１と第２の画像の各画 素における第１と第２の位相マツブを、対応する画素の実値と虚値の比率から判 定する段階を含んでいることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方法。 ７）特許請求の範囲第６項記載の方法であってさらに、差の位相マツブを、第１ と第２の位相マッブの対応する画素を減算的に合成することによつて判定する段 階を含んでいることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方法。 ８）特許請求の範囲第７項記載の方法であってさらに、スライス選択および読出 しの両時間移動の少なくとも１つを調整して、合成位相偏移とスライス選択と読 出しの両勾配方向速度成分との間における比例をそれぞれ調整する段階を含んで いることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方法。 ９）核磁気共鳴画像化方法において、 核磁気共鳴信号を励起する前に磁化の事前反転を生じさせる段階を備えているこ とを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方法。 １０）特許請求の範囲第９項記載の方法において、磁化の事前反転には広帯域反 転パルスを与える段階が含まれていることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方 法。 １１）特許請求の範囲第１０項記載の方法において反転パルスは１８０度パルス となっていることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方法。 １２）核磁気共鳴画像化方法であって、（イ）共鳴励起パルスおよび第１スライ ス選択勾配を存える段階と、 （ロ）第１読出し勾配を与える段階と、（ハ）反転パルスを与えてスピンエコー を生じさせる段階と、 （ニ）反転パルス後に第２読出し勾配を与える段階１であって、第１と第２の読 出し勾配は相互に対して大きさを合わされ、かつ、時間合わせされ、従って時間 における有効な第１モーメントは実質的に零となつているようにして前記第２読 出し勾配を与える段階と、（ホ）受信した共鳴信号を画像表現に変換する段階、 とから成ることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方法。 １３）特許請求の範囲第１２項記載の方法において、第１と第２の読出し勾配は ほぼ同じであり、従つて位置の奇数の微分係数は消え、それによつて第１と第２ の読出し勾配は偶数エコー再位相化を生じさせることを特徴とする前記核磁気共 鳴画像化方法。 １４）特許請求の範囲第１３項記載の方法であってさらに、反転パルスの前およ び後に１対の相補形スライス選択勾配を与えて、選択されたスライス面における 流れに対する感度を低減させる段階を含んでいることを特徴とする前記核磁気共 鳴画像化方法。 １５）特許請求の範囲第１２項記載の方法であってさらに、共鳴励起パルスの直 前に反転パルスを与える段階を含んでいることを特徴とする前記核磁気共鳴画像 化方法。 １６）特許請求の範囲第１２項記載の方法であってさらに、段階（イ）から（ホ ）までを、少なくとも１つの読出し勾配を変更して繰返し、第２の画像表現を得 る段階を含んでいることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方法。 １７）特許請求の範囲第１６項記載の方法であってさらに、第１と第２の画像の 実成分と虚成分から位相マツブを計算する段階と、該位相、マツブを減算的に合 成する段階とを含んでいることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方法。 １８）核磁気共鳴画像化方法であって、（イ）共鳴励起パルスを与える段階と、 （ロ）第１スライス選択勾配を与える段階と、（ハ）反転パルスを与える段階と 、 （ニ）第１と第２のスライス選択勾配は相互に関して大きさを合わされ、かつ、 時間を合わされ、従って時間における有効第１モーメントは実質的に零となって いるようにして第２スライス選択勾配を与える段階と、および （ホ）読出し勾配を与えて、かつ受信した共鳴信号から画像を再構成する段階、 とから成ることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化方法。 １９）特許請求の範囲第１８項記載の方法であってさらに、段階（イ）から（ホ ）までを、第２スライス選択勾配を変更して繰返す段階を含んでいることを特徴 とする前記核磁気共鳴画像化方法。 ２０）特許請求の範囲第１８項記載の方法であってさらに、共鳴励起パルスを与 える段階に先立って、スピン反転パルスを与える段階を含んでいることを特徴と する前記核磁気共鳴画像化方法。 ２１）可動物質を核磁気共鳴検査する方法であって、第１勾配輪郭によつて実成 分と虚成分から成る第１核磁気共鳴画像を捕捉する段階と、 時間移動された第１勾配輪郭によつて実成分と虚成分から成る第２核磁気共鳴画 像を捕捉する段階と、第１画像の実成分と虚成分から第１位相マップを作成する 段階と、 第２面像の実成分と虚成分から第２位相マツプを作成する段階と、 第１と第２の位相マツプ間の差を取る段階、とから成り、それによつていかなる 定常位相アーチファクトに対して補正が行左われることを特徴とする前記核磁気 共鳴画像化方法。 ２２）可動物質を検査する核磁気共鳴画像化装置であって、画像領域を通ってほ ぼ均一な磁界を発生する主磁界制御手段と、 無線周波数信号を送受信し、画像領域に隣接して配置されている少なくとも１つ のコイルと、コイルに共鳴励起パルスを選択的に伝送させる共鳴励起制御手段と 、 コイルにスピン反転パルスを選択的に伝送させる反転パルス制御手段と、 コイルから受信した無線周波数共鳴信号を受信する受信手段と、 主磁界を横断して選択的に磁界勾配を生じさせる勾配コイル手段と、 勾配コイル手段に選択的勾配を発生させ、画像化しようとする画像領域を通るス ライスを選択するスライス選択勾配手段と、 勾配コイル手段に、選択的にスライスを横断して読出し勾配を発生させる読出し 勾配制御手段と、勾配コイル手段に、選択されたスライスに共鳴する核を選択的 に位相コード化させる位格コード化手段と、受信手段からの共鳴信号を、複数の 画素の各々に対応する実値と虚値を有する画像表現に、選択的に変換する変換手 段と、 スライス選択勾配制御手段と読出し勾配制御手段が、スライス選択勾配読出し勾 配を、選択されたスライスの時間における有効な第１モーメントが案質的に零で あるように、与える場合に発生される第１画像表現の実部分と虚部分を格納する 第１メモリ手段と、スライス選択勾配制御手段と読出し勾配制御手段のうちの少 なくとも１つが、選択されたスライスにおいて共鳴する核を、それぞれのスライ ス選択勾配と読出し勾配のうちの少なくとも１つを移動することによつて、流れ 符号化する場合に発生される第２画像表現の実部分と虚部分を格納する第２メモ リ手段と、 強さの値が位格偏移によつて変化する位相マップを判定し、そして第１と第２の メモリ手段と作動的に接続されて、第１と第２の画像から少なくとも第１と第２ の位相マツプを判定する位相判定手段と、 第１と第２の位相マツプを格納すると共に速度判定手段と作動的に接続されてい る第１と第２の位相マツプメモリ手段と、および 第１と第２の位相マツプを減算的に合成して、いかなる定常アーチファクトをも 補正すると共に第１と第２の位相マップメモリ手段と作動的に接続されている差 の手段、 とを備えていることを特徴とする前記核磁気共鳴画像化装置。