JPWO2006112497A1

JPWO2006112497A1 - 磁気共鳴イメージング装置及び方法

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Publication number: JPWO2006112497A1
Application number: JP2007528183A
Authority: JP
Inventors: 高橋　哲彦; 哲彦高橋; 瀧澤　将宏; 将宏瀧澤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2026-04-20
Also published as: JP5189361B2; WO2006112497A1

Abstract

静磁場発生手段と、傾斜磁場発生手段と、高周波磁場発生手段と、信号受信手段と、信号処理手段と、所定のパルスシーケンスに基づいて前記傾斜磁場発生手段と前記高周波磁場発生手段と前記信号処理手段とを制御する計測制御手段と、前記画像を表示する表示手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記計測制御手段は、2種類以上の周波数の高周波磁場パルスを用いて、異なる種類の核種をそれぞれ並行して励起し、これらの励起された核種に共通して空間エンコードを行う傾斜磁場パルスを発生し、該空間エンコードされて発生する核磁気共鳴信号を異なる種類の核種のそれぞれを並行して検出するように同じ種類のパルスシーケンスを実行し、前記信号処理手段は、それぞれの核種毎に画像を再構成する。

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という。)及び方法に係わり、特に画像のコントラストを好適に対比することが可能なMRI装置及び方法を提供することにある。

MRIは、固有の磁気モーメントを持つ核スピンの集団が一様な静磁場中に置かれたときに、特定の周波数で回転する高周波磁場のエネルギーを共鳴的に吸収する現象を利用して、物質の化学的および物理的な微視的情報を映像化する手法である。MRIでは種々の撮像方法があり、その撮像方法の目的に応じて、ある時は被検体の形態画像が得られ、ある時は被検体の機能画像が得られる。例えば、MRIの対象とする核種は、水素の原子核(プロトン)以外に、他の核種(多核種)もあり、どの核種を用いて撮像するかに応じて特徴のある画像が得られる。

特許文献1では特に、複数個の核種による画像をそれぞれ得る際に、各パルスシーケンスを同時に実行することにより、撮影時間の短縮、各画像間での被検体の動きによる影響を低減を可能とする技術が開示されている。
特許第3153573号公報

より具体的に特許文献1では図3において、A核とB核を励起するためのRFパルス32とRFパルス34を同時に印加した後、勾配磁場35による位相エンコードを行い、A核についてのみ印加する180°RFパルス33を挟んで勾配磁場36，37を更に印加することにより、各核についての位相エンコード量を調整する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1では、A核に対してのみ、180°RFパルス33が印加する技術が開示されているが、両核で同一のパルスシーケンスにより撮像することに関する技術は開示されていない。

本発明の目的は、画像のコントラストを好適に対比することが可能なMRI装置及び方法を提供することにある。

本発明のMRI装置は、被検体の配置された撮影空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記撮影空間に傾斜磁場パルスを発生させる傾斜磁場発生手段と、前記撮影空間に配置される被検体に核磁気共鳴を起こさせるために高周波磁場パルスを発生させる高周波磁場発生手段と、前記被検体からの核磁気共鳴信号を検出する信号受信手段と、検出した核磁気共鳴信号を用いて画像を再構成する信号処理手段と、所定のシーケンスに基づいて前記傾斜磁場発生手段と前記高周波磁場発生手段と前記信号処理手段とを制御する計測制御手段と、前記画像を表示する表示手段とを備えたMRI装置において、
前記計測制御手段は、2種類以上の周波数の高周波磁場パルスを用いて、異なる種類の核種をそれぞれ並行して励起し、これらの励起された核種に共通して空間エンコードを行う傾斜磁場パルスを発生し、該空間エンコードされて発生する核磁気共鳴信号を異なる種類の核種のそれぞれについて並行して検出するように、前記傾斜磁場発生手段、前記高周波磁場発生手段及び前記信号受信手段を制御して各核種で同じ種類のパルスシーケンスを実行し、
前記信号処理手段は、前記異なる核種のそれぞれについて検出した核磁気共鳴信号を基に、それぞれの核種毎に画像を再構成することを特徴としている。

また、本発明のMRI方法は、
(1)被検体に高周波磁場及び傾斜磁場を発生して、被検体の所望の領域内の原子核を励起して核磁気共鳴を起こす工程と、
(2)前記被検体より発生する核磁気共鳴信号を検出する工程と、
(3)前記検出した核磁気共鳴信号より、前記被検体の磁気共鳴画像を再構成する工程
を備えたMRI方法において、
前記工程(1)では、2種類以上の周波数の高周波磁場を用いて、異なる種類の核種をそれぞれ並行して励起して、
(4)これらの励起された核種に共通して空間エンコードを行う傾斜磁場を発生する工程を備え、
前記工程(2)では、前記空間エンコードされて発生する異なる種類による核磁気共鳴信号を並行して検出し、
前記工程(3)では、前記異なる核種のそれぞれについて検出した核磁気共鳴信号を基に、それぞれの核種毎に画像を再構成し、前記(1)〜(4)によって規定されるそれぞれの核種のパルスシーケンスは互いに同じ種類であることを特徴としている。

本発明を構成するMRI装置のシステム構成である。本発明の実施例1が適用されるMRI装置の具体的な構成例である。実施例1におけるRF照射系の一部を説明する図である。実施例1における信号処理系の一部を説明する図である。実施例1におけるRF受信コイル(あるいはRF送信コイル)の好適な構成例を示す図である。実施例1における撮像方法を示すシーケンス図である。実施例2における撮像方法を示すシーケンス図である。実施例3における撮像方法を示すシーケンス図である。実施例4における撮像方法を示すシーケンス図である。ムービングベッド法の概念図を示す図である。

図1は、本発明を構成するMRI装置の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、このMRI装置は、主として、静磁場発生系1と、傾斜磁場発生系2と、送信系3と、受信系4と、信号処理系5と、制御系(シーケンサ6とCPU7)とを備えている。

静磁場発生系1は、被検体8の周りの空間(撮影空間)に均一な静磁場を発生させるもので、永久磁石方式、常電導方式或いは超電導方式等の磁石装置からなる。
傾斜磁場発生系2は、例えば静磁場の方向をＺ方向とし、それと直交する2方向をX，Yとするとき、これら3軸方向に傾斜磁場パルスを発生する3つの傾斜磁場コイル9と、それらをそれぞれ駆動する傾斜磁場電源10とからなる。傾斜磁場電源10を駆動することにより、X，Y，Zの3軸あるいはこれらを合成した方向に傾斜磁場パルスを発生することができる。傾斜磁場パルスは、被検体8から発生するNMR信号に位置情報を付与するために印加される。

送信系3は、高周波発振器11と、変調器12と、高周波増幅器13と、送信用の高周波照射コイル14とから成る。高周波発振器11が発生したRFパルスを変調器12で所定のエンベロープの信号に変調した後、高周波増幅器13で増幅し、高周波照射コイル14に印加することにより、被検体を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる電磁波(高周波信号、RFパルス)が被検体に照射される。高周波照射コイル14は、通常、被検体に近接して配置されている。

受信系4は、受信用の高周波受信コイル15と、増幅器16と、直交位相検波器17と、A/D変換器18とから成る。送信用の高周波照射コイル14から照射されたRFパルスの応答として被検体が発生したNMR信号は、受信用の高周波受信コイル15により検出され、増幅器16で増幅された後、直交位相検波器を17介してA/D変換器18によりデジタル量に変換され、二系列の収集データとして信号処理系５に送られる。

信号処理系5は、CPU7と、記憶装置19と、操作部20とから成り、CPU7において受信系4が受信したデジタル信号にフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成等の種々の信号処理を行う。記憶装置19は、ROM21、RAM22、光磁気ディスク23、磁気ディスク24等を備え、例えば、経時的な画像解析処理および計測を行うプロブラムやその実行において用いる不変のパラメータなどをROM21に、全計測で得た計測パラメータや受信系で検出したエコー信号などをRAM22に、再構成された画像データを光磁気ディスク23や磁気ディスク24にそれぞれ格納する。操作部20は、トラックボール或いはマウス25、キーボード26などの入力手段と、入力に必要なGUIを表示するとともに信号処理系5における処理結果などを表示するディスプレイ27とを備えている。CPU7が行う各種処理や制御に必要な情報は、操作部20を介して入力される。また撮影により得られた画像はディスプレイ27に表示される。

制御系は、シーケンサ6とCPU7とから成り、上述した傾斜磁場発生系2、送信系3、受信系4および信号処理系5の動作を制御する。特に傾斜磁場発生系2および送信系3が発生する傾斜磁場パルスおよびRFパルスの印加タイミングならびに受信系4によるエコー信号の取得タイミングは、シーケンサ6を介して撮影方法によって決まる所定のパルスシーケンスにより制御される。

図2は、本発明の実施例1が適用されるMRI装置の具体的な構成例である。図2において、8は被検体、201は、図1における静磁場発生系1を構成し、被検体の周囲に配置されて被検体の配置された空間に静磁場を発生する磁石、9は前記空間にX，Y，Zの3方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル、14a及び14bは前記空間に高周波磁場(RFパルス)を発生する高周波照射コイル、15a及び15bは被検体8が発生する磁気共鳴信号(以下、MR信号)を検知する高周波受信コイル、10は傾斜磁場コイルに電流を流して傾斜磁場を発生させるための傾斜磁場電源、202a，202bはそれぞれの高周波照射コイル14a及び14bに高周波磁場を発生するための信号を送るRF送信部で、図1における11〜13に相当するもの、203a及び203bは高周波受信コイル15a及び15bで検知した信号を検出するための信号検出部で、図1における16〜18に相当するもの、204は203a及び203bで検出した信号を信号処理するための信号処理部で図1で5や7に相当するもの、205は傾斜磁場電源10、RF送信部202a及び202b、信号検出部203a及び203b、信号処理部204を制御するための制御部で図1における6，7の相当するもの、206は被検体を配置するためのベッド、207はベッドを移動するためのベッド制御部である。本実施例では、高周波照射コイル、高周波受信コイル、RF送信部、信号検出部がそれぞれ2つずつ設けられている。例えば、磁場強度が1.5Tの場合のプロトンの共鳴周波数は63.8MHzであり、¹³Cの共鳴周波数はその約1/4であり、本実施例においてプロトン及び¹³Cの画像を同時に得たい場合には、高周波照射コイル14a及び14bの共鳴周波数をそれぞれに合わせ、高周波受信コイル15a及び15bの共鳴周波数もそれぞれに合わせる。
また、そのように合わせる(調査する)ための手段(図示せず)が設けられている。

RF送信部202a及び202bは、高周波照射コイル14a及び14bそれぞれに対応していて、信号検出部203a及び203bは高周波受信コイル15a及び15bそれぞれに対応している。また、制御部205による制御のタイミングは、一般にパルスシーケンスと呼ばれている。
ベッド206は、ベッド制御部207により駆動され、それにより被検体8が頭頂−足方向(図中矢印208方向)に移動可能になっていて、制御部205によって制御されるパルスシーケンスの実行と整合を取りつつ、移動されるようになっている。典型的なベッド206の移動速度は0.5cm/s−2.0cm/sである。

次に、本実施例におけるRF照射系の一部を図3を用い説明する。図3において、14a及び14bは前記空間に高周波磁場を発生する高周波照射コイル、301a及び301bは、RF送信部202a及び202bの中に設けられたパワーアンプ(図1における13)、302a及び302bは、互いに異なる周波数のRFパルス(高周波磁場パルス)を発生する回路から成るRF発生部(図1における11あるいは12)で、制御部205により制御されるものである。

次に、本実施例における信号処理系の一部を図4を用い説明する。図4において、15a及び15bは2個の高周波受信コイル、401a及び401bは高周波受信コイル15a及び15bのそれぞれに接続されたプリアンプ(図1における16に相当)、403a及び403bはプリアンプ402a及び402bに接続され、信号検出部の203a及び203bの内部に設置されたAD変換・直交検波回路(図1における17や18に相当)、403a及び403bはAD変換・直交検波回路402a及び402bの出力に接続され、信号処理部204内に配置されフーリエ変換により画像を得るためのフーリエ変換部(図1における5や7内に内臓)、404a及び404bは、信号処理部204内に配置されフーリエ変換部403a及び403bに接続され、それらにより得られた画像の後処理、合成処理等を行うための演算部(図1における5や7内に内臓)である。

次に、本実施例における高周波受信コイル(あるいは高周波照射コイル)の好適な構成例を図5に示す。図5において、静磁場B₀はZ方向に向いている。501aは、ソレノイドコイルであり、x方向に高周波磁場(磁気共鳴信号)を検出する。501bは、鞍型コイルであり、y方向に高周波磁場(磁気共鳴信号)を検出する。両コイルは検出方向に互いに異なるので、互いの電磁気的な相互作用はなく、互いに独立に信号を検出できる。本実施例では、例えばコイル501aをプロトンより発生するエコー信号の検出のために用い、501bを¹³Cより発生するエコー信号の検出のために用いる。

次に、本実施例における撮像方法を図6を用い説明する。図6は、3Dグラディエントエコーシーケンスを本実施例に適用したシーケンス図である。

図6において、RF1は第1のRFパルスの印加を示すライン、RF2は第2のRFパルスの印加を示すライン、Gsはスライス選択の傾斜磁場パルスの印加を示すライン、Gpは位相エンコードの傾斜磁場パルスの印加を示すライン、Grは信号読み出しの傾斜磁場パルスの印加を示すライン、Sig.1は第1のエコー信号の検出を示すライン、Sig.2は第2のエコー信号の検出を示すライン、更に601aは第1のRFパルスの印加、601bは第2のRFパルスの印加、602は、第1及び第2のRFパルスと伴に印加されるスライス選択の傾斜磁場パルスの印加、603はスライスエンコード傾斜磁場パルスの印加、604は位相エンコード傾斜磁場パルスの印加、605は信号読み出し傾斜磁場パルスの印加、606aは第1のエコー信号の検出、606bは第2のエコー信号の検出を示す。更に、607はエコー時間、608は繰り返し時間である。3Dグラディエントエコーシーケンスでは、繰り返し608毎にスライスエンコードの傾斜磁場パルス、位相エンコードの傾斜磁場パルスの量を変え、異なるスライス/位相エンコードを与え、それぞれのエンコードで得られるエコー信号を検出する。この操作をエンコードの数だけ繰り返し、プロトンと¹³Cのそれぞれについて、1組の3D画像の再構成に必要なエコー信号を検出する。スライスエンコードと位相エンコードの数は、通常1組の3D画像あたり32，64，128，256，512等の値が選ばれる。また、各エコー信号は通常128，256，512，1024個のサンプリングデータからなる時系列信号のデータとして記録される。これらのデータを3次元フーリエ変換して核種ごと(プロトンと¹³Cのそれぞれ)に1組の3D画像を作成する。

上記本実施例では、従来の技術と異なり、異なる周波数の第1のRFパルスと第2のRFパルスを同時に照射している。そして、スライスエンコード傾斜磁場パルス603及び位相エンコード傾斜磁場パルス604は2つの核種それぞれの撮像について兼用していて、信号読み出し傾斜磁場パルスについても2つの各種それぞれの撮像について兼用している。従って、本実施例によれば、同時に2種類の各種(プロトンと¹³Cのそれぞれ)についての画像を同じパルスシーケンス(撮像シーケンス)のより撮像することが可能である。本実施例によれば、プロトンにより被検体の形態画像を得て、¹³Cにより特許文献2に開示されている方法により被検体の代謝を表す画像を得を得て、互いの位置関係を正確にして、一つの画面上に重ねて、あるいは並べて表示することができる。本実施例では、2つの撮像方法を同時に実施して2種類の画像を得るので、2つの画像間で位置ずれが生じることはない。また、上記実施例は2種類以上の核種を用いて同一のパルスシーケンスによる撮像を並行して行うので、両者により得られる画像のコントラストの対比が好適になる。
特開2004-195225号公報

次に、実施例2における撮像方法を図7を用い説明する。図7も図6と同様に3Dグラディエントエコーシーケンスを本実施例に適用したシーケンス図である。ただし、図6の実施例1と違う点は、RF送受信のタイミングを核種毎に変え、それぞれの核種における撮像を互いに電気的な干渉が生じないようにして行う点である。

図7において、RF1は第1のRFパルスの印加を示すライン、RF2は第2のRFパルスの印加を示すライン、Gsはスライス選択及びスライスエンコードの傾斜磁場パルスの印加を示すライン、Gpは位相エンコードの傾斜磁場パルスの印加を示すライン、Grは信号読み出しの傾斜磁場パルスの印加を示すライン、Sig.1は第1のエコー信号の検出を示すライン、Sig.2は第2のエコー信号の検出を示すライン、701aは第1のRFパルスの印加、701bは第2のRFパルスの印加、702a及び702bは、第1及び第2のRFパルスと伴に印加されるスライス選択の傾斜磁場パルスの印加、703はスライスエンコード傾斜磁場パルスの印加、704は位相エンコード傾斜磁場パルスの印加、705a及び705bは第1のエコー信号及び第2のエコー信号を検出するための信号読み出し傾斜磁場パルス、706a及び706bは第1のエコー信号及び第2のエコー信号の検出を示す。更に、707a及び707bは第1及び第2のエコーのエコー時間、708は繰り返し時間である。ここで、信号読み出し傾斜磁場パルス705bの印加直後にはリフェイズパルス705cが印加されていて、第1のエコーの信号の検出の妨げにならないようになっている。また、ラインGs上に示されたパルス709は、第2のRFパルスで励起されたスピンに対しては、ディフェーズパルスとして働き、第2のRFパルスで励起したスピンのエコーが第1のエコー検出時に漏れこまないように働くものであり、第1のRFパルスに対しては、リフェーズパルスとして働き、第1のRFパルスで励起したスピンがリフォーカスされて第1のエコーとして検出されるように働くものである。また、第1のRFパルスで励起したスピンは、第2のエコーの検出時に検出されることはない。ただし、元来第1と第2のRFパルスは周波数が異なるので、互いに信号が混入する影響は少ないと考えられる。3Dグラディエントエコーシーケンスでは、繰り返し708毎にスライスエンコードの傾斜磁場パルス、位相エンコードの傾斜磁場パルスの量を変え、異なるスライス/位相エンコードを与え、それぞれのエンコードで得られるエコー信号を検出する。この操作をエンコードの数だけ繰り返し、プロトンと¹³Cのそれぞれについて、1組の3D画像の再構成に必要なエコー信号を検出する。スライスエンコードと位相エンコードの数は、通常1組の3D画像あたり32，64，128，256，512等の値が選ばれる。また、各エコー信号は通常128，256，512，1024個のサンプリングデータからなる時系列信号のデータとして記録される。これらのデータを3次元フーリエ変換して核種ごと(プロトンと¹³Cのそれぞれ)に1組の3D画像を作成する。

上記本実施例では、従来の技術と異なり、異なる周波数の第1のRFパルスと第2のRFパルスを互いにタイミングをずらされて連続して照射されている。そして、互いにタイミングをずらされて印加される2つのRFパルスと伴に印加されるスライス選択の傾斜磁場パルス702a及び702ｂとの間には、傾斜磁場パルス702aによる位相の変化の影響をキャンセルするための傾斜磁場パルス702cが印加されていて、傾斜磁場パルス702cの印加直後に傾斜磁場パルスによる核磁化の位相の変化が一度リセットされる。そのため、生成される画像の高画質化を図ることが可能である。また、互いにタイミングをずらされる2つのRFパルスは、その時間間隔が各RFパルスの印加時間(幅)より大きく、最初に印加された第1のRFパルスによって生じるエコー信号のエコー時間の2分の1より短くなっている。そして、スライスエンコード傾斜磁場パルス703及び位相エンコード傾斜磁場パルス704は2つの核種それぞれの撮像について兼用している。スライスエンコード傾斜磁場パルス703及び位相エンコード傾斜磁場パルス704の印加の後に、第2のエコー信号706b及び706aが発生し、それに対応する形で2つの信号読み出し傾斜磁場パルスが連続的に印加されている(705b及び705a)。ただし、連続して印加される信号読み出し傾斜磁場パルスについても、各信号読み出し傾斜磁場パルス(705b及び705a)との間には、傾斜磁場パルス705bによる位相の変化の影響をキャンセルするための傾斜磁場パルス705cが印加されていて、傾斜磁場パルス705cの印加直後に傾斜磁場パルスによる核磁化の位相の変化が一度リセットされる。そのため、生成される画像の高画質化を図ることが可能である。

従って、本実施例によれば、同時に2種類の各種(プロトンと¹³Cのそれぞれ)についての画像を同じパルスシーケンス(撮像シーケンス)によりほぼ同時に撮像することが可能である。本実施例によれば、プロトンにより被検体の形態画像を得て、¹³Cにより特許文献2に開示されている方法により被検体の代謝を表す画像を得を得て、互いの位置関係を正確にして、一つの画面上に重ねて、あるいは並べて表示することができる。本実施例では、2つの撮像方法を同時に実施して2種類の画像を得るので、2つの画像間で位置ずれが生じることはない。また、上記実施例は2種類以上の核種を用いて同一のパルスシーケンスによる撮像を並行して行うので、両者により得られる画像のコントラストの対比が好適になる。

次に、実施例3における撮像方法を図8を用い説明する。図8では実施例1における図6や、実施例2における図7と異なり、3Dスピンエコーシーケンスを本実施例に適用している。また、実施例2と同様にRF送受信のタイミングを核種毎に変え、それぞれの核種における撮像を互いに電気的な干渉が生じないようにしている。図8において、RF1は第1のRFパルスの印加を示すライン、RF２は第2のRFパルスの印加を示すライン、Gsはスライス選択の傾斜磁場パルスの印加を示すライン、Gpは位相エンコードの傾斜磁場パルスの印加を示すライン、Grは信号読み出しの傾斜磁場パルスの印加を示すライン、Sig.1は第1のエコー信号の検出を示すライン、Sig.2は第2のエコー信号の検出を示すライン、更に801aは第1のRFパルスの印加、801bは第2のRFパルスの印加、802a及び802bは第1及び第2のRFパルスと伴に印加されるスライス選択の傾斜磁場パルスの印加、803bは第2のRFパルスに対する第2の180度反転RFパルスの印加、804bは第2の180度反転パルス803bと伴に印加されるスライス選択の傾斜磁場パルスの印加、803aは第1のRFパルスに対する第1の180度反転RFパルスの印加、804aは第1の180度反転RFパルス803aと伴に印加されるスライス選択の傾斜磁場パルスの印加、804aの前に印加される805は、第1のRFパルスにより励起された核種について、第1のRFパルス以降スライス方向の傾斜磁場の積算量がゼロになるようにするためのリフェイジングパルスの印加、806は、第2のRFパルスで印加された核種について、傾斜磁場パルス804aをリフェイズするためのリフェイジングパルスの印加、807は、第2のRFパルスで印加された核種について、傾斜磁場パルス805をレフェイズするためのリフェイジングパルスの印加、808はスライスエンコード傾斜磁場パルスの印加、809は位相エンコード傾斜磁場パルスの印加である。

更に、810a及び810bは第1のエコー信号及び第2のエコー信号を検出するための信号読み出し傾斜磁場パルス、811a及び811bは第1のエコー信号及び第2のエコー信号の検出、812a及び812bは第1及び第2のエコーのエコー時間、813は繰り返し時間である。ここで、信号読み出し傾斜磁場パルス810bの印加直後にはリフェイズパルスが印加されていて、第1のエコーの信号の検出の妨げにならないようになっている。また、ラインGs上に示されたパルス814は、第2のRFパルスで励起されたスピンに対しては、ディフェーズパルスとして働き、第2のRFパルスで励起したスピンのエコーが第1のエコー検出時に漏れこまないように働く。また、第1のRFパルスで励起されたスピンに対しては、リフェーズパルスとして働き、第1のRFパルスで励起したスピンがリフォーカスされて第1のエコーとして検出されるように働く。すなわち、パルス814の面積は、パルス806とパルス807の面積の和に等しい。また、第1のRFパルスで励起されたスピンは、第2のエコー811bの検出時に検出されることはない。ただし、元来第1と第2のRFパルスは周波数が異なるので、互いに信号が混入する影響は少ないと考えられる。

3Dスピンエコーシーケンスでは、繰り返し813毎にスライスエンコードの傾斜磁場パルス、位相エンコードの傾斜磁場パルスの量を変え、異なるスライス/位相エンコードを与え、それぞれのエンコードで得られるエコー信号を検出する。この操作をエンコードの数だけ繰り返し、プロトンと¹³Cのそれぞれについて、1組の3D画像の再構成に必要なエコー信号を検出する。スライスエンコードと位相エンコードの数は、通常1組の3D画像あたり32，64，128，256，512等の値が選ばれる。また、各エコー信号は通常128，256，512，1024個のサンプリングデータからなる時系列信号のデータとして記録される。これらのデータを3次元フーリエ変換して核種ごと(プロトンと¹³Cのそれぞれ)に1組の3D画像を作成する。

上記本実施例では、従来の技術と異なり、異なる周波数の第1のRFパルスと第2のRFパルスを連続して照射している。そして、互いにタイミングをずらされて印加される2つのRFパルスと伴に印加されるスライス選択の傾斜磁場パルス802a及び802bとの間には、傾斜磁場パルス802aによる位相の変化の影響をキャンセルするための傾斜磁場パルス802cが印加されていて、傾斜磁場パルス802cの印加直後に傾斜磁場パルスによる核磁化の位相の変化が一度リセットされる。そのため、生成される画像の高画質化を図ることが可能である。また、互いにタイミングをずらされる2つのRFパルスは、その時間間隔が各RFパルスの印加時間(幅)より大きく、最初に印加された第1のRFパルスによって生じるエコー信号のエコー時間の2分の1より小さくなっている。そして、スライスエンコード傾斜磁場パルス808及び位相エンコード傾斜磁場パルス809は2つの核種それぞれの撮像について兼用していて、信号読み出し傾斜磁場パルスについては、2つのエコー信号の検出のそれぞれに対応させて連続して印加させている。(810b及び810a)。ただし、連続して印加される信号読み出し傾斜磁場パルスについても、各信号読み出し傾斜磁場パルス(810b及び810a)との間には、傾斜磁場パルス810bによる位相の変化の影響をキャンセルするための傾斜磁場パルス810cが印加されていて、傾斜磁場パルス810cの印加直後に傾斜磁場パルスによる核磁化の位相の変化が一度リセットされる。そのため、生成される画像の高画質化を図ることが可能である。

次に、実施例4における撮像方法を図9を用い説明する。本実施例は、実施例3と同様に3Dスピンエコーシーケンスを用いた実施例であるが、3Dスピンエコーシーケンスを構成する2つのRFパルスの印加のうち一部をタイミングを同じにして(801aと801b)、一部をタイミングを異ならせている(803aと803b)。すなわち、図9によれば第1のRFパルスと第2のRFパルスの印加は、タイミングを同じにしているが、第1のRFパルスと第2のRFパルスに対する180度反転RFパルスをタイミングを異ならせている。

本実施例によっても、同時に2種類の各種(プロトンと¹³Cのそれぞれ)についての画像をほぼ同時に撮像することが可能である。本実施例によれば、プロトンにより被検体の形態画像を得て、¹³Cにより特許文献2に開示されている方法により被検体の代謝を表す画像を得を得て、互いの位置関係を正確にして、一つの画面上に重ねて、あるいは並べて表示することができる。本実施例では、2つの撮像方法を同時に(並行して)実施して2種類の画像を得るので、2つの画像間で位置ずれが生じることはない。本実施例の図9によって示されたパルスシーケンス(撮像シーケンス)により撮像を行った場合に生じる効果のうち実施例1〜3の効果と共通するものについては、一部説明を省略した。例えば、連続して印加する180°反転パルスと伴に印加されるスライス選択の傾斜磁場パルスあるいは、連続して検出されるエコー信号と伴に印加される信号読み出し傾斜磁場パルスの印加方法は、図9によって図示された通り、間で位相がゼロとなる瞬間があり、それにより画質が改善する効果があることは、実施例2あるいは実施例3と同様である。また、上記実施例は2種類以上の核種を用いて同一のパルスシーケンスによる撮像を並行して行うので、両者により得られる画像のコントラストの対比が好適になる。

次に、実施例5を図10を用い説明する。本実施例は、本発明をムービングベッド法へ適用した例であり、図10はその概念図を示したものである。図10において、8は被検体、201は磁石、206はベッドであり、1001は撮影領域、1002はベッドの移動方向である。ムービングベッド法は図10のように示された構成のMRI装置において、ベッドを移動させながら被検体を動かし、被検体の広い範囲を撮像する方法である(例えば、非特許文献1参照。)。
Kruger DG, Riederer SJ, Grimm RC, Rossman PJ.：Continuously Moving Table Data Acquisition Method for Long FOV Contrast-Enhanced MRA and Whole-Body MRI. Magnetic Resonance in Meddicine 47(2):224-231(2002)

ムービングベッド法においても、実施例1〜4で示したようなパルスシーケンス(撮像シーケンス)を用いれば、同時に2種類の各種(プロトンと¹³Cのそれぞれ)についての画像をほぼ同時に撮像することが可能である。本実施例においても、プロトンにより被検体の形態画像を得て、¹³Cにより被検体の血管像を得て、互いの位置関係を正確にして、一つの画面上に表示することができる。本実施例において、撮影領域は被検体の体軸の方向と向きが平行である平面として設定された撮影断面でも良く、被検体の体軸の方向と向きが垂直である平面として設定された撮影断面でも良い。

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に変形して実施できる。以上の実施例では、パルスシーケンス(撮像シーケンス)は、グラディエントエコーシーケンスもしくはスピンエコーシーケンスを用いたが、その他のパルスシーケンス(撮像シーケンス)でも良い。例えば、拡散強調撮像では、EPI(Echo Planar Sequence)をベースとしたDWI(Diffusion Weighted Imaging) シーケンスでも良いし、冠動脈撮像や汎用T2W画像を得るためのFSE(Fast Spin Echo)シーケンスを用いてもよい。
また、ラディアルスキャンであっても良いし、2次元、3次元計測のどちらかに限定されるものではない。

本発明によって得られた2種類の核種の画像は、必要に応じて、重ね合わせ表示しても
良いし、その重ね合わせ画像を、シネ表示することも可能である。
また、本発明により組み合わされる画像は、プロトンを核種として用いた画像と¹³Cを核種として用いた画像でなくも良く、他の核種、例えば、³He，¹²⁹Xe，¹⁵N，³¹P，¹⁹F等を用いても良い。

また、本実施例に用いられるRF受信コイルの例としては、特開平6-54826号公報に開示されているもの、あるいは特開平9-289981号公報に開示されているものが考えられる。
また、上記実施例において、複数の核種による画像を得た場合にもし、画像の撮影視野が異なり不都合が生じた場合には、パラレルイメージングやアンフォールドの手法を用いて画像の大きさ等を調整すれば良い。この撮影視野の調整の際には、パラレルイメージングやアンフォールドの手法をどのように用いるからをトラックボール或いはマウス25、キーボード26などの入力手段より操作者が入力して調整しても良いし、得られ画像の大きさを調整して表示したい場合には、トラックボール或いはマウス25、キーボード26などの入力手段より操作者が入力して調整するようにすれば良い。
また、上述したシーケンス図では、図を見やすくするため、同じ符号で示した時間間隔が必ずしも図上で同じ長さとなっていない場合があるが、実際には同じ時間間隔であることは言うまでもない。

Claims

被検体の配置された撮影空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記撮影空間に傾斜磁場パルスを発生させる傾斜磁場発生手段と、前記撮影空間に配置される被検体に核磁気共鳴を起こさせるために高周波磁場パルスを発生させる高周波磁場発生手段と、前記被検体からの核磁気共鳴信号を検出する信号受信手段と、検出した核磁気共鳴信号を用いて画像を再構成する信号処理手段と、所定のパルスシーケンスに基づいて前記傾斜磁場発生手段と前記高周波磁場発生手段と前記信号処理手段とを制御する計測制御手段と、前記画像を表示する表示手段とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御手段は、2種類以上の周波数の高周波磁場パルスを用いて、異なる種類の核種をそれぞれ並行して励起し、これらの励起された核種に共通して空間エンコードを行う傾斜磁場パルスを発生し、該空間エンコードされて発生する核磁気共鳴信号を異なる種類の核種のそれぞれについて並行して検出するように、前記傾斜磁場発生手段、前記高周波磁場発生手段及び前記信号受信手段を制御して各核種で同じ種類のパルスシーケンスを実行し、
前記信号処理手段は、前記異なる核種のそれぞれについて検出した核磁気共鳴信号を基に、それぞれの核種毎に、画像を再構成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
前記2つの核種に共通して実行されるパルスシーケンスは、グラディエントエコー法あるいはスピンエコー法を利用した同じ種類のパルスシーケンスであることを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記2種類以上の高周波磁場パルスは、互いにタイミングをずらされて発生されるものを含むことを特徴とする請求項1又は2記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記2種類以上の高周波磁場パルスの発生と同時に、スライス選択の傾斜磁場パルスが発生されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記タイミングをずらされて発生される2種類以上の高周波磁場パルスと伴にスライス選択の傾斜磁場パルスが時間的に連続して発生され、前記時間的に連続して発生される傾斜磁場パルスは、各傾斜磁場パルスの発生の時間的な間において、最初のスライス選択の傾斜磁場パルスによって印加される核磁化の位相がリセットされることを特徴とする請求項4記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記2つの核種に共通して実行されるパルスシーケンスは、2種類以上の各核種について複数個の高周波磁場パルスを印加するものであり、前記複数個の高周波磁場パルスは、前記2種類以上の核種について、互いにタイミングが同じものも含み、互いにタイミングが異なるものも含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
異なる種類の核種のそれぞれについて並行して実行される核磁気共鳴信号の検出は、互いにタイミングをずらされて実行されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
異なる種類の核種のそれぞれについて並行して実行される核磁気共鳴信号の検出は、互いにタイミングが同じで実行されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記互いにタイミングをずらされて実行される核磁気共鳴信号の検出と伴に印加される信号読み出しの傾斜磁場パルスは時間的に連続して発生され、前記時間的に連続して発生される傾斜磁場パルスは、各傾斜磁場パルスの発生の時間的な間において、最初の信号読み出しの傾斜磁場パルスによって印加される核磁化の位相がリセットされることを特徴とする請求項7記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記互いにタイミングをずらされる各核種の高周波磁場パルスの時間的間隔は、各高周波磁場パルス1パルスそれぞれの印加時間より大きく、最初に印加した高周波磁場パルスによって生じるエコー信号のエコー時間の2分の1より短いことを特徴とする請求項3〜9のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記高周波磁場発生手段には、前記2種類以上の高周波磁場パルスを発生させるのに対応させて、2種類以上の高周波磁場発生コイルが備えられていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記信号受信手段には、前記2種類以上の高周波磁場パルスの発生に起因して生じる核磁気共鳴信号の検出に対応させて、2種類以上の高周波受信コイルが備えられていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記2種類以上の高周波磁場発生コイル及び/又は高周波受信コイルをチューニングする手段が備えられていることを特徴とする請求項11又は12記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記2種類以上の高周波磁場パルスの発生に起因して生じる核磁気共鳴信号をそれぞれ記憶する記憶手段を備え、前記信号処理手段は記憶されたそれぞれの核磁気共鳴信号を用いて2種類以上の画像の再構成を行うことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
2種類以上の磁気共鳴画像の少なくとも一つを選択して表示する選択手段を備えたことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
各核種について得られる画像の撮影視野をそれぞれ入力する手段及び/又は前記画像が表示される時の大きさをそれぞれ入力する手段を備えたことを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
(1)被検体に高周波磁場パルス及び傾斜磁場パルスを印加して、被検体の所望の領域内の原子核を励起して核磁気共鳴を起こす工程と、
(2)前記被検体より発生する核磁気共鳴信号を検出する工程と、
(3)前記検出した核磁気共鳴信号より、前記被検体の磁気共鳴画像を再構成する工程
を備えた磁気共鳴イメージング方法において、
前記工程(1)では、2種類以上の周波数の高周波磁場パルスを用いて、異なる種類の核種をそれぞれ並行して励起して、
(4)これらの励起された核種に共通して空間エンコードを行う傾斜磁場パルスを発生する工程を備え、
前記工程(2)では、前記空間エンコードされて発生する異なる種類による核磁気共鳴信号を並行して検出し、
前記工程(3)では、前記異なる核種のそれぞれについて検出した核磁気共鳴信号を基に、それぞれの核種毎に画像を再構成し、前記(1)〜(4)によって規定されるそれぞれの核種のパルスシーケンスは互いに同じ種類であることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
前記工程(1)における2種類以上の高周波磁場パルスの発生は、互いにタイミングをずらされて発生されるものを含むことを特徴とする請求項17記載の磁気共鳴イメージング方法。
前記工程(3)には、
(4)上記2種類以上のパルスシーケンスにおいて検出した核磁気共鳴信号を記憶する工程と、
(5)前記工程(4)において記憶された核磁気共鳴信号より、2種類以上の磁気共鳴画像を再構成する工程が含まれ、
(6)前記2種類以上の磁気共鳴画像を表示する工程が備えられていることを特徴とする請求項17又は18記載の磁気共鳴イメージング方法。
(7)2種類以上の磁気共鳴画像の少なくとも一つを選択して表示する工程を含むことを特徴とする請求項17〜19のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。