WO2005096929A1 - 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法 Download PDF

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WO2005096929A1
WO2005096929A1 PCT/JP2005/006668 JP2005006668W WO2005096929A1 WO 2005096929 A1 WO2005096929 A1 WO 2005096929A1 JP 2005006668 W JP2005006668 W JP 2005006668W WO 2005096929 A1 WO2005096929 A1 WO 2005096929A1
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gradient magnetic
gradient
applying
frequency
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PCT/JP2005/006668
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shin-Ichi Abe
Original Assignee
Fukuyama, Hidenao
Tsutsumi, Sadami
E-Medical System Co., Ltd.
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences
    • G01R33/5613Generating steady state signals, e.g. low flip angle sequences [FLASH]

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus and a magnetic resonance imaging method.
  • Magnetic resonance imaging (MRI: Magnetic Resonance Imaging) apparatuses are used in various fields such as medical uses and industrial uses.
  • a magnetic resonance imaging apparatus excites a spin of a subject placed in a static magnetic field by a nuclear magnetic resonance (NMR) phenomenon, and converts the spin into a magnetic resonance (MR) signal generated by the excitation. Generate a tomographic image based on! / ⁇ .
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • MR magnetic resonance
  • the magnetic resonance imaging apparatus is particularly capable of shortening the repetition time (TR: Time of Repetition), which is markedly improved by the technology for forming a gradient magnetic field.
  • TR Time of Repetition
  • the coherent SSFP method is used as an imaging method with names such as True FISP, Balanced SSFP, and FIESTA.
  • shortening of TR is a force that causes insufficient relaxation of longitudinal magnetization and lowers signal strength.
  • the magnitude of the horizontal magnetic field is maintained, and the phase of the transverse magnetic field is aligned at the midpoint between successive RF pulses in the formed steady state, it is possible to increase the signal strength of the MR signal (for example, see Patent Documents 1 and 2.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 2898329
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-29327
  • the coherent SSFP method applies RF (Radio Frequency) pulses of positive and negative flip angles ( ⁇ ⁇ ) shorter than the transverse relaxation time T2, and alternately applies them at TR to reduce the magnetic moment. Both the longitudinal magnetization and the longitudinal magnetization are brought into a steady state.
  • the gradient magnetic field in each direction is set so that the time integral of each gradient magnetic field in the three directions of the slice selection direction, the phase encoding direction, and the frequency encoding direction becomes zero between TR.
  • a rewinder gradient magnetic field is applied to all of them to adjust the coherence of the lateral magnetic field.
  • the coherent S SFP method places the gradient magnetic field in three directions symmetrically with respect to the RF pulse in the time direction so that the phase change carried over to the next TR becomes zero and the steady state is stabilized, and the FID ( Free Induction Decay) signals and echo signals can be received at the same time.
  • the coherent SSFP method requires several tens to several hundreds of milliseconds to reach a steady state. For this reason, the coherent SSFP method, when applied to imaging within a short period of time, such as cine imaging of a heart that requires breath holding, performs imaging under a transition state before reaching a steady state. In the early stage of imaging, artifacts were remarkably generated in the image, and the image quality was degraded.
  • FIG. 1 is a diagram showing a trajectory of a magnetic moment obtained at the time of TE during a period from a transition from an initial state to a steady state according to the coherent SSFP method.
  • Figure 1 shows the xy plane with the normal to the static magnetic field direction z perpendicular to the plane of the paper.
  • Each of (a), (b), and (c) is a resonant offset angle. Are different.
  • the magnetic moment in the coherent SSFP method forms a spiral orbit from the initial state to the transition to the steady state. This is because the resonant offset fundal is not zero. This resonant offset angle is also called a phase angle or a precession angle.
  • the MR signals need to be almost the same if the force and phase encoding are the same and the MR signals are repeatedly acquired several times while changing the phase encoding.
  • the coherent SSFP method as described above, In the transition state before reaching the normal state, the magnetic moment forms a helical trajectory and changes greatly, so that the MR signals do not become identical and artifacts occur.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state of an artifact occurring in an image when the coherent SSFP method is applied to the MR tagging method of the heart.
  • an object of the present invention is to improve the image quality by suppressing the occurrence of extra-artifacts in an image under a transition state before reaching a steady state, and to improve the image quality in the case of continuous imaging.
  • An object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus and a magnetic resonance imaging method capable of increasing the number of uses of captured images.
  • a magnetic resonance imaging apparatus includes a high-frequency magnetic field applying unit that applies a high-frequency magnetic field that excites spin of a subject in a static magnetic field, and a slice of the subject in the static magnetic field.
  • a gradient magnetic field applying unit that applies a gradient magnetic field in the selection direction, the phase encoding direction, and the frequency encoding direction, and based on a magnetic resonance signal of the subject force plate on which the high-frequency magnetic field and the gradient magnetic field are applied.
  • Image generating means for generating a tomographic image of the subject, wherein the high-frequency magnetic field applying means performs the high-frequency magnetic field for a repetition time such that both the transverse magnetization and the longitudinal magnetization of the spin of the subject are in a steady state.
  • a magnetic field is applied, and the gradient magnetic field applying means applies the gradient magnetic field in the slice selection direction, the phase encoding direction, and the frequency encoding direction at the repetition time.
  • the phase Enko over de direction as the respective time integral value of the gradient magnetic field and the frequency encoding direction Is set to zero within the repetition time, and the time integrated value of the gradient magnetic field in the slice selection direction is not zero within the repetition time. Apply a magnetic field.
  • the high-frequency magnetic field applying unit applies the high-frequency magnetic field that excites the spin of the subject in the static magnetic field.
  • the gradient magnetic field applying means applies a gradient magnetic field in the slice selection direction, the phase encoding direction, and the frequency encoding direction of the subject in the static magnetic field.
  • the image generating means generates a tomographic image of the subject based on a magnetic resonance signal from the subject to which the high-frequency magnetic field and the gradient magnetic field have been applied.
  • the high-frequency magnetic field applying means applies the high-frequency magnetic field at a repetition time such that both the transverse magnetization and the longitudinal magnetization of the spin of the subject are in a steady state.
  • a gradient magnetic field in the slice selection direction, the phase encoding direction, and the frequency encoding direction is applied so as to be symmetric in the time direction with respect to the high frequency magnetic field in the repetition time.
  • the gradient magnetic field applying means also makes the time integral value of each of the gradient magnetic fields in the phase encoding direction and the frequency encoding direction become zero within the repetition time, and the gradient magnetic field in the slice selecting direction. The gradient magnetic field is applied so that the time integration value of this does not become zero within the repetition time but becomes a predetermined value.
  • the time integral of the gradient magnetic field in the slice selection direction is not zero within the repetition time, and the gradient magnetic field is applied at a predetermined value, the phases of the spins are dispersed. Are evenly distributed. Therefore, in the magnetic resonance imaging apparatus of the present invention, the diameter of the helical trajectory of the magnetic resonance signal converged after being excited is reduced, and the occurrence of artifacts is suppressed.
  • a magnetic resonance imaging method comprises applying a high-frequency magnetic field for exciting the spin of the subject to a subject in a static magnetic field, and selecting a slice selection direction and phase encoding of the subject.
  • a magnetic field that is applied in the direction and the frequency encoding direction and generates a tomographic image of the object based on a magnetic resonance signal of the object force to which the high-frequency magnetic field and the gradient magnetic field are applied.
  • the high-frequency magnetic field is applied at a repetition time such that both the transverse magnetization and the longitudinal magnetization of the spin of the subject are in a steady state
  • the slice selection direction and the phase encoding direction may be different from each other.
  • the gradient magnetic field in the frequency encoding direction is applied so as to be symmetrical in the time direction with respect to the high frequency magnetic field in the repetition time, and the gradients in the phase encoding direction and the frequency encoding direction are each different.
  • the time integral value of the magnetic field is set to zero within the repetition time, and the time integral value of the gradient magnetic field in the slice selection direction is set to a predetermined value instead of zero within the repetition time.
  • a gradient magnetic field is applied.
  • a high-frequency magnetic field is applied at a repetition time such that both the transverse magnetization and the longitudinal magnetization of the spin of the subject are in a steady state.
  • a gradient magnetic field in the slice selection direction, the phase encoding direction, and the frequency encoding direction is applied so as to be symmetrical in the time direction with respect to the high-frequency magnetic field in the repetition time, and the difference between the phase encoding direction and the frequency encoding direction.
  • the time integral of each gradient magnetic field is set to zero within the repetition time, and the time integral of the gradient magnetic field in the slice selection direction is set to a predetermined value instead of zero during the repetition time. Apply a magnetic field.
  • the time integral of the gradient magnetic field in the slice selection direction is not zero within the repetition time! Since the gradient magnetic field is applied at a predetermined value, the spin phases are dispersed and evenly distributed. For this reason, the magnetic resonance imaging apparatus of the present invention reduces the diameter of the spiral orbit of the magnetic resonance signal that is converged after being excited, and suppresses the occurrence of artifacts.
  • the present invention it is possible to improve image quality by suppressing the occurrence of artifacts in an image under a transition state that reaches a steady state, and to use a captured image only when capturing images continuously. It is possible to provide a magnetic resonance imaging apparatus and a magnetic resonance imaging method capable of increasing the number.
  • FIG. 1 is a diagram showing a trajectory of a magnetic moment during a transition from an initial state to a steady state in the coherent SSFP method.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state of an artifact occurring in an image when a coherent SSFP method is applied to a cardiac MR tagging method.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a control unit in the magnetic resonance imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a gradient control unit in the magnetic resonance imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a panelless sequence diagram for control by a control unit in the magnetic resonance imaging apparatus of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state of horizontal magnetism in an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 8 is an image of a phantom showing that the phase of the MR signal is limited to 0 ° or 180 ° while the amplitude of the MR signal takes various values in the coherent SSFP method.
  • FIG. 9 is a diagram showing an image generated by applying the embodiment according to the present invention to a cardiac MR tagging method.
  • FIG. 10 is a diagram showing an image generated when a region including the aorta is imaged.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of the magnetic resonance imaging apparatus of the present embodiment.
  • the magnetic resonance imaging apparatus includes a static magnetic field magnet unit 12, a gradient coil unit 13, an RF coil unit 14, an RF drive unit 22, a gradient drive unit 23, It has a collection unit 24, a control unit 25, a cradle 26, a data processing unit 31, an operation unit 32, and a display unit 33.
  • the static magnetic field magnet unit 12 forms a static magnetic field in the imaging space 11 in which the subject 40 is accommodated.
  • the static magnetic field magnet unit 12 has, for example, a pair of permanent magnets arranged so as to sandwich the imaging space 11, and statically moves in a direction along the Z direction perpendicular to the body axis direction of the subject 40. Create a magnetic field.
  • the gradient coil unit 13 applies a gradient magnetic field to the subject 40 in the imaging space 11 where the static magnetic field is formed, and adds spatial position information to the MR signal received by the RF coil unit 14.
  • the gradient coil unit 13 is composed of three systems, and applies gradient magnetic fields in three directions: a slice selection direction, a phase encoding direction, and a frequency encoding direction.
  • the RF coil unit 14 is arranged so as to sandwich the imaging region of the subject 40, and is configured to serve both for transmission and for reception.
  • the RF coil section 14 is statically controlled by the static magnetic field magnet section 12.
  • a high-frequency magnetic field is applied by transmitting an RF pulse, which is an electromagnetic wave, in order to excite the proton spin in the imaging region of the subject 40.
  • the RF coil unit 14 receives an electromagnetic wave generated from the excited protons in the subject 40 as an MR signal.
  • the RF coil unit 14 is used for both transmission and reception in the present embodiment, the transmission coil and the reception coil may be provided independently.
  • the RF drive unit 22 includes a gate modulator (not shown), an RF power amplifier (not shown), and an RF oscillator (not shown) to drive the RF coil unit 14 to form a high-frequency magnetic field in the imaging space 11. None).
  • the RF drive unit 22 modulates the RF signal from the RF oscillator into a signal of a predetermined timing and a predetermined envelope using a gate modulator based on a control signal from the control unit 25. Then, the RF signal modulated by the gate modulator is amplified by the RF power amplifier and then output to the RF coil unit 14.
  • the gradient driving unit 23 drives the gradient coil unit 13 based on a control signal from the control unit 25, and applies a gradient magnetic field to the subject 40 in the imaging space 11 where the static magnetic field is formed.
  • the gradient driving unit 23 has three driving circuits (not shown) corresponding to the three gradient coils of the gradient coil unit 13.
  • the data collection unit 24 has a phase detector (not shown) and an analog Z-digital converter (not shown), and the RF coil unit 14 receives the signal based on a control signal from the control unit 25. Collect MR signals.
  • the phase detector phase-detects the MR signal received by the RF coil unit 14 using the output of the RF oscillator of the RF drive unit 22 as a reference signal, and outputs the signal to the analog Z-to-digital converter.
  • the analog Z-digital converter converts the MR signal of the analog signal output from the phase detector into a digital signal and outputs the digital signal to the data processing unit 31.
  • the control unit 25 is configured by a computer, and outputs a control signal to each unit based on an operation signal input from the operation unit 32 via the data processing unit 31 to perform control.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the control unit 25.
  • the control unit 25 includes an RF control unit 251, a gradient control unit 252, and a data collection control unit 253.
  • the control unit 25 operates an operation signal based on a predetermined pulse sequence.
  • the data is input from the production unit 32 via the data processing unit 31.
  • the control unit 25 includes the RF control unit 251, the gradient control unit 252, and the data collection control unit 253, the RF drive unit 22, the gradient drive unit 23, and the data collection unit 24.
  • a control signal is output to each of them, and a high-frequency magnetic field and a gradient magnetic field are applied to the subject 40 to collect MR signals generated from the subject.
  • each of the RF control unit 251, the gradient control unit 252, and the data acquisition control unit 253 is based on the coherent SSFP! And a control signal to the data collection unit 24.
  • the RF control unit 251 transmits a control signal to the RF drive unit 22 to drive the RF coil unit 14 so that the TR is such that both the transverse magnetization and the longitudinal magnetization of the spin of the subject are in a steady state.
  • the RF pulse RF having positive and negative flip angles ( ⁇ ⁇ ) is alternately and repeatedly transmitted to apply a high-frequency magnetic field to the subject 40, thereby bringing the magnetic moment into a steady state.
  • the RF control unit 251 transmits a control signal to the RF driving unit 22 to drive the RF coil unit 14 from the time when the RF pulse RF is repeatedly transmitted at the TR and the high frequency magnetic field is applied to before the TRZ2.
  • the first pulse angle of the high-frequency magnetic field applied by the TR ( ⁇ is a half flip angle and the second flip angle of the opposite polarity (one ⁇ 2) is opposite to the RF pulse RF.
  • a wave magnetic field is applied.
  • the gradient control unit 252 transmits a control signal to the gradient driving unit 23 to drive the gradient coil unit 13.
  • the gradient control unit 252 controls the slice selection direction and the phase encoding so as to be symmetrical in time with respect to the application of the high-frequency magnetic field in TR.
  • a gradient magnetic field between the direction and the frequency encoding direction is applied.
  • the gradient control unit 252 minimizes the phase change carried over to the next TR by arranging the gradient magnetic fields in three directions symmetrically in the time direction with respect to the RF pulse RF having positive and negative flip angles ( ⁇ ⁇ ).
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the gradient control unit 252.
  • the gradient control unit 252 includes a first slice selection direction gradient control unit 101, a second slice selection direction gradient control unit 102, a third slice selection direction gradient control unit 103, and a fourth slice It has a selection direction gradient control unit 104 and a fifth slice selection direction gradient control unit 105.
  • the first slice selection direction gradient control unit 101 controls the positive and negative flip angles (
  • a gradient magnetic field G Si in a first slice selection direction for selecting a slice of the subject 40 in a slice selection direction is applied.
  • the second slice selection direction gradient control unit 102 converts the dispersion of the spin phase in the subject to which the first slice selection direction gradient magnetic field Gs has been applied before the MR signal readout time. 2nd slice selection direction gradient magnetic field Gs
  • the second slice selection direction gradient control unit 102 generates the second slice selection direction gradient magnetic field Gs by the same time product as a third slice selection direction gradient magnetic field Gs described later.
  • This is a fractional value, and is applied with a time integral value obtained by subtracting the difference value S so as to be smaller than half the absolute value of the time integral value of the gradient magnetic field Gs in the first slice selection direction.
  • the third slice selection direction gradient control unit 103 controls the first slice selection direction gradient magnetic field Gs applied by the first slice selection direction gradient control unit 101 and the second slice selection direction gradient magnetic field Gs.
  • Second slice selection direction gradient magnetic field Gs applied by direction gradient control section 102 and third slice selection direction gradient magnetic field Gs are slice-selected so as to cancel
  • the third slice selection direction gradient control unit 103 sets the third slice selection direction gradient magnetic field Gs to the same time integral value as the second slice selection direction gradient magnetic field Gs.
  • the first slice selection direction gradient magnetic field Gs is applied with a time integration value obtained by subtracting the difference value S so as to be smaller than a half of the absolute value of the time integration value.
  • the fourth slice selection direction gradient control unit 104 selects a slice of the subject 40 when a high-frequency magnetic field is applied by the RF pulse RF of the second flip angle (h / 2).
  • the fifth slice selection direction gradient control unit 105 controls the fifth slice selection direction gradient magnetic field Gs to cancel the fourth slice selection direction gradient magnetic field Gs applied by the fourth slice selection direction gradient control unit 104.
  • a selection direction gradient magnetic field Gs is applied in the slice selection direction. At this time, select the 5th slice
  • the gradient control unit 105 calculates the absolute value of the time integral of the fourth slice selection gradient magnetic field Gs.
  • a direction gradient magnetic field Gs is applied.
  • the data collection control unit 253 transmits a control signal to the data collection unit 24, collects the MR signals received by the RF coil unit 14, and causes the data processing unit 31 to output the collected signals.
  • the cradle 26 is a table on which the subject 40 is placed, and can be put in and out of the imaging space 11 by a cradle driving unit (not shown).
  • the data processing unit 31 is configured by a computer.
  • the data processing unit 31 is connected to the operation unit 32, and receives an operation signal from the operation unit 32. Further, the data processing unit 31 is connected to the control unit 25 and outputs an operation signal input to the operation unit 32 by the operator to the control unit 25.
  • the data processing section 31 has an image generation section 331.
  • the image generation unit 331 is connected to the data collection unit 24, obtains MR signals collected and output by the data collection unit 24, performs image processing on the acquired MR signals, and converts image data. Generate. Then, the data processing unit 31 outputs the image data generated by the image generation unit 331 to the display unit 33.
  • the operation unit 32 is configured by operation devices such as a keyboard and a mouse.
  • the operation unit 32 is operated by an operator, and outputs an operation signal corresponding to the operation to the data processing unit 31.
  • setting items of the pulse sequence are input by the operator.
  • the display unit 33 is configured by a display device such as a graphic display.
  • the display unit 33 displays a tomographic image of the subject generated based on the MR signal from the subject 40.
  • the display unit 33 acquires image data from the data processing unit 31, and displays a tomographic image based on the image data.
  • the gradient coil unit 13, the gradient driving unit 23, and the gradient control unit 252 of the present embodiment correspond to a gradient magnetic field applying unit of the present invention.
  • the RF coil unit 14, the RF drive unit 22, and the RF control unit 251 correspond to a high-frequency magnetic field applying unit of the present invention.
  • the first slice selection direction gradient control unit 101, the gradient coil unit 13, and the gradient driving unit 23 correspond to a first gradient magnetic field applying unit of the present invention.
  • the second slice selection direction gradient control unit 102, the gradient coil unit 13, and the gradient driving unit 23 of the present embodiment correspond to a second gradient magnetic field applying unit of the present invention.
  • the third slice selection direction gradient control unit 103, the gradient coil unit 13, and the gradient driving unit 23 of the present embodiment correspond to a third gradient magnetic field applying unit of the present invention.
  • the fourth slice selection direction gradient control unit 104, the gradient coil unit 13, and the gradient driving unit 23 of the present embodiment correspond to a fourth gradient magnetic field applying unit of the present invention.
  • the fifth slice selection direction gradient control unit 105, the gradient coil unit 13, and the gradient driving unit 23 of the present embodiment correspond to a fifth gradient magnetic field applying unit of the present invention.
  • the image generation unit 331 of the present embodiment corresponds to the image generation unit of the present invention.
  • the first slice selection direction gradient magnetic field Gs corresponds to the first gradient magnetic field of the present invention.
  • the second slice selection direction gradient magnetic field Gs correspond to the first gradient magnetic field of the present invention.
  • the third slice selection direction gradient magnetic field Gs is
  • the fourth slice selection direction gradient magnetic field Gs is the fourth slice selection direction gradient magnetic field of the present invention.
  • the fifth slice selection direction gradient magnetic field Gs is the fifth slice selection direction gradient magnetic field of the present invention.
  • the subject 40 is placed on the cradle 26. Thereafter, the RF coil unit 14 is set in the imaging region of the subject 40. After that, shooting information based on a predetermined pulse sequence is input to the operation unit 32. Then, the operation unit 32 outputs an operation signal based on the shooting information to the control unit 25 via the data processing unit 31.
  • control unit 25 places the subject 40 in the imaging space 11 where a static magnetic field is generated based on the imaging information input to the operation unit 32!
  • the cradle 26 is driven by the cradle driving unit, and the imaging area of the subject 40 is carried into the imaging space 11.
  • the control unit 25 controls each of the RF control unit 251, the gradient control unit 252, and the data collection control unit 253, And a control signal is output to each of the gradient driving unit 23 and the data collection unit 24, and a high-frequency magnetic field and a gradient magnetic field are applied to the subject 40 to generate M generated from the subject. Collect the R signal.
  • each of the RF control unit 251, the gradient control unit 252, and the data collection control unit 253 is based on the coherent SSFP method! The control signal is output to each of the unit 23 and the data collection unit 24.
  • FIG. 6 is a pulse sequence diagram for control by control unit 25.
  • the high-frequency magnetic field RF, the gradient magnetic field Gs in the slice selection direction, the gradient magnetic field Gp in the phase encoding direction, and the gradient magnetic field Gr in the frequency encoding direction are shown, and the vertical axis shows the magnetic field strength.
  • the horizontal axis indicates time.
  • the RF control unit 251 transmits a control signal to the RF drive unit 22 to drive the RF coil unit 14, and the positive and negative flip angles ( ⁇ ⁇ ) for each TR. )
  • the RF pulse RF is alternately and repeatedly transmitted to apply a high-frequency magnetic field to the subject 40.
  • the RF control unit 251 sets TR in a time shorter than the transverse relaxation time T2 so that the magnetic moment of the spin of the subject 40 becomes a steady state.
  • a high-frequency magnetic field is applied by an RF pulse RF having a positive flip angle ( ⁇ ).
  • a high-frequency magnetic field is applied by an RF pulse RF having a positive flip angle ( ⁇ )
  • a first slice selection direction gradient magnetic field Gs for selecting a slice of the subject 40 in a slice selection direction is set to a first slice selection direction gradient control unit. 1 01 Power stamped.
  • an NMR phenomenon occurs, and spins of protons of the subject 40 are excited to generate an MR signal.
  • the second slice selection direction gradient control unit 102 sets the second slice selection direction.
  • a gradient magnetic field Gs is applied in the slice selection direction.
  • the second slice selection direction gradient magnetic field Gs is described later as a third slice selection direction gradient magnetic field Gs.
  • the difference value S is defined so that d ⁇ is greater than 0 ° and equal to or less than 360 °.
  • S is the difference value ( ⁇ ⁇ ⁇ sec / m)
  • L is the slice thickness (mm)
  • is the gyromagnetic ratio (Hz)
  • d ⁇ is the slice thickness The phase angle (°) of the spin that changes between both ends of L.
  • the section 25 applies the first phase encoding direction gradient magnetic field Gp in the phase encoding direction, and further applies the first frequency encoding direction gradient magnetic field Gr in the frequency encoding direction.
  • the first phase encoding direction gradient magnetic field Gp is applied with a magnetic field intensity corresponding to each phase encoding step, and phase-encodes the generated MR signal.
  • the first frequency encoding direction gradient magnetic field Gr is equal to the strength of the MR signal read during the read time TS which is the application time of the second frequency encoding direction gradient magnetic field Gr applied later.
  • the gradient magnetic field Gr in the first frequency encoding direction is half of the absolute value of the time integration value of the gradient magnetic field Gr in the second frequency encoding direction.
  • control unit 25 applies a gradient magnetic field Gr in the second frequency encoding direction in the frequency encoding direction.
  • the second frequency encoding direction gradient magnetic field Gr is a read time.
  • the generated MR signal is frequency-encoded.
  • the second frequency encoding direction gradient magnetic field Gr is applied in the frequency encoding direction
  • the data collection control unit 253 of the control unit 25 transmits a control signal to the data collection unit 24, collects the MR signals received by the RF coil unit 14, and outputs the collected MR signals to the data processing unit 31.
  • the data acquisition control unit 253 transmits the RF pulse RF of the positive and negative flip angles ( ⁇ ⁇ ) alternately and repeatedly for each TR, and the steady state of the magnetic moment of the spin of the subject 40 is stabilized. Until the RF coil unit 14 does not collect the MR signal, the MR signal is collected after the steady state is stabilized. Specifically, after the positive and negative flip angles ( ⁇ ⁇ ) of the RF pulse RF are alternately repeated about twice, for example, as a dummy pulse every TR, to stabilize the steady state, the data collecting unit 24 outputs the MR signal. To collect.
  • the first slice selection direction gradient magnetic field Gs applied by the first slice selection direction gradient control unit 101 and the second slice selection direction gradient control unit 102 apply Cancels the second slice selection direction gradient magnetic field Gs
  • the third slice selection direction gradient control unit 103 generates the third slice selection direction gradient magnetic field Gs.
  • the second slice selection direction has the same time integration value as the gradient magnetic field Gs, and the first slice selection direction
  • the gradient magnetic field is applied by the third slice selection direction gradient control unit 103 as a gradient magnetic field of a time integral value obtained by subtracting the difference value S so as to be smaller than half the absolute value of the time integral value of the gradient magnetic field Gs.
  • the second phase encoding direction gradient magnetic field Gp is applied in the phase encoding direction by the part 25.
  • the second phase encoding direction gradient magnetic field Gp is a rewinder gradient magnetic field
  • the time integral of the gradient magnetic field in the phase encoding direction is set to zero between TRs, and the coherence of the transverse magnetization is adjusted. Also, the third frequency encoding direction gradient magnetic field Gr
  • the RF pulse RF of the TR is transmitted before the RF pulse RF is first transmitted by TR, and before the half TR (TRZ2).
  • the RF pulse RF of the TR is transmitted before the half TR (TRZ2).
  • flip angle
  • half flip angle
  • reverse RF pulse that will be the second flip angle of the polarity (1 a Z2)
  • the magnetic moment changes between + a Z2 and a Z2 around the static magnetic field direction Z between + a Z2 and a Z2 by the RF pulse RF1 of the flip angle of a for each TR.
  • a state close to a steady state is formed from the state.
  • a high-frequency magnetic field is applied by the RF pulse RF of the second flip angle / 2).
  • the fourth slice selection direction gradient control unit 104 applies a fourth slice selection direction gradient magnetic field Gs for selecting a slice of the subject 40 in the slice selection direction.
  • the fifth slice selection direction gradient control unit 105 cancels the fourth slice selection direction gradient magnetic field Gs applied by the fourth slice selection direction gradient control unit 104.
  • a chair selection direction gradient magnetic field Gs is applied in the slice selection direction. At this time, select the 5th slice
  • the direction gradient control unit 105 calculates the absolute value of the time integral of the fourth slice selection direction gradient magnetic field Gs.
  • the main scan is performed in accordance with the above pulse sequence.
  • a press scan for adjusting the phase of the RF pulse in the main scan is performed based on the above pulse sequence.
  • an image for phase adjustment is generated.
  • the phase of the RF pulse in the main scan is adjusted.
  • FIGS. 7 and 8 are diagrams for explaining the adjustment of the phase of the RF pulse.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state of transverse magnetization in the coherent SSFP method.
  • 7A shows a case where the resonant offset angle ⁇ is smaller than 180 °
  • FIG. 7B shows a case where the resonant offset angle ⁇ is larger than 180 °.
  • Fig. 7 shows the xy plane with the normal to the static magnetic field direction z.
  • the transverse magnetic field in the time series of t, t, t
  • the horizontal magnetic field changes in the time series of t, t, and t.
  • FIG. 8 is an image of a phantom showing that the phase of the MR signal is limited to 0 ° or 180 ° while the amplitude of the MR signal takes various values in the coherent SSFP method.
  • FIG. 8 (A) is an amplitude image of the MR signal
  • FIG. 8 (B) is a phase image.
  • the phase of a continuous RF pulse changes by 180 ° for each TR.
  • each of the MR signals collected at TE due to the spin whose resonance offset angle ⁇ between TR is ⁇ 180 ° and the spin which is between 180 ° and 540 ° or between 180 ° and 540 ° are The phases are 180 degrees different from each other. Therefore, as shown in FIG. 8, when the phase of the MR signal in the slice plane is inverted by the gradient magnetic field applied in the slice thickness direction, the MR signal is canceled and the signal strength is reduced. Therefore, in the present embodiment, the phase increase angle of the RF pulse is adjusted to a predetermined angle other than 180 ° based on the image for phase adjustment generated by the pre-scan.
  • the phase of the RF pulse is adjusted, and the main scan is performed based on the above pulse sequence.
  • the MR signal collected by the data collection unit 24 by the main scan is output to the image generation unit 331 of the data processing unit 31.
  • the image generation unit 331 performs image processing on the MR signal to generate image data.
  • the data processing unit 31 outputs the image data generated by the image generation unit 331 to the display unit 33.
  • the display unit 33 displays a tomographic image of the subject 40 based on the image data from the data processing unit 31.
  • FIG. 9 is a diagram showing an image generated when the present embodiment is applied to the MR tagging method of the heart.
  • the image quality is reduced without generating any artifact in the image. Has improved.
  • an initial image can be used, and the number of available images can be increased.
  • FIG. 10 is a diagram showing an image generated when a region including the aorta is photographed.
  • FIG. 10 (A) is a diagram showing an image generated in the present embodiment
  • FIG. 10 (B) is a diagram showing an image generated by the conventional coherent SSFP method.
  • artifacts caused by blood flowing into the imaging surface are reduced.
  • Fig. 10 (B) in the conventional coherent SSFP method, the force at which the artefact occurs in the phase encoding direction at the position where blood flows in, as shown in Fig. 10 (A).
  • this artifact is reduced.
  • the present embodiment as can be seen from the suppression of subcutaneous fat, there is also an effect on fat suppression.
  • the time integral of the gradient magnetic field in the slice selection direction is not zero within the repetition time, but the gradient magnetic field is a predetermined value. Is applied. That is, in the present embodiment, in the coherent SSFP method, the second slice selection gradient magnetic field Gs for correcting the phase of the spin dispersed by the first slice selection direction gradient magnetic field Gs for selecting the slice of the subject 40 is expressed as How to select the first slice
  • the third slice selection direction gradient magnetic field Gs applied to cancel the first slice selection direction gradient magnetic field Gs and the second slice selection direction gradient magnetic field Gs is canceled.
  • the second slice selection direction gradient magnetic field is applied with the same time integral value as Gs. Also, before TR
  • the difference value S similar to the gradient magnetic field Gs and the third slice selection gradient magnetic field Gs is subtracted.
  • the resonance offset angles of the spins are dispersed and evenly distributed in the TR, and the MR signal, which is the sum of the signals from the spins in each of the bottom cells, is the resonance offset. Since different spiral trajectories are averaged for each angle, the radius of the spiral trajectory is reduced as a result.
  • the resonance offset angles of the spins are evenly distributed in the slice selection direction, MR signals can be effectively collected.
  • the gradient magnetic field in the slice selection direction functions as a spoiler for spins other than the slice plane, for example, as in spin labeling perfusion, the transverse magnetic field of the spins other than the slice plane is used. The dagger can be erased.
  • the present embodiment it is possible to suppress the occurrence of an artifact under a transition state reaching a steady state, and to improve image quality.
  • an initial image in the case of performing continuous imaging with a limited imaging time, an initial image can be used, and the number of available images can be increased.
  • a phase encode step that is, a slice encode step may be added in the force slice selection direction shown for the two-dimensional pulse sequence, and the three-dimensional pulse sequence may be applied.
  • the RF pulse RF of the second flip angle (one aZ2) is applied before half of TR (TRZ2) from the time when the RF pulse RF is first transmitted by TR. Send in advance
  • High-frequency magnetic field is applied, but is not limited to this.
  • the present invention can be applied even if the RF pulse RF of the second flip angle (-a / 2) is not transmitted in advance!

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Abstract

定常状態に至る遷移状態の下で画像にアーチファクトが発生することを抑制して画像品質を向上するために以下のようなパルスシーケンスを実施する。コヒーレントSSFP法において、スライス選択方向の勾配磁場の時間積分値が繰り返し時間内においてゼロでない所定値で勾配磁場を印加する。具体的には、被検体40のスライスを選択する勾配磁場Gs1により分散するスピンの位相を補正する勾配磁場Gs2を、その勾配磁場Gs1の時間積分値の絶対値の半分の値よりも小さくなるように差分値Sを差し引いた時間積分値にて印加する。そして、読み出し時間の後に、その勾配磁場Gs1,Gs2をキャンセルするように印加される勾配磁場Gs3を、勾配磁場Gs2と同じ時間積分値で印加する。

Description

明 細 書
磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法
技術分野
[0001] 本発明は、磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法に関する。
背景技術
[0002] 磁気共鳴イメージング(MRI : Magnetic Resonance Imaging)装置は、医療用 途、産業用途などさまざまな分野において利用されている。
[0003] 磁気共鳴イメージング装置は、静磁場に置かれた被検体のスピンを核磁気共鳴 (N MR : Nuclear Magnetic Resonance)現象によって励起させ、その励起に伴って 発生する磁気共鳴 (MR)信号に基づ!/ヽて断層画像を生成する。
[0004] 近年、磁気共鳴イメージング装置においては、ハードウェアの進歩に伴い、高度な 撮像方法が開発されている。磁気共鳴イメージング装置は、特に、勾配磁場の形成 技術の向上が著しぐ繰り返し時間(TR :Time of Repetition)の短縮化が可能と なっている。このことを活用した撮像方法として、コヒーレント SSFP (Steady State
Free Precession)法が知られている。コヒーレント SSFP法は、 True FISP, Bal anced SSFP, FIESTAなどの名称の撮像方法として利用されている。一般に、磁 気共鳴イメージングにお 、て TRの短縮ィ匕は、縦磁ィ匕の緩和が不十分になり信号強 度が低下する力 コヒーレント SSFP法では、スボイラー勾配磁場を用いないために 磁気モーメントの大きさが保たれるため、また、形成された定常状態において連続す る RFパルスの中間の時点で横磁ィ匕の位相が揃うため、 MR信号の信号強度の増加 などを可能にする (たとえば、特許文献 1、特許文献 2参照)。
特許文献 1:特許 2898329号公報
特許文献 2:特開 2001— 29327号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] コヒーレント SSFP法は、正負のフリップアングル(± α )の RF (Radio Frequency )パルスを横緩和時間 T2よりも短 、TRで交互に印加して磁気モーメントの横磁ィ匕と 縦磁化との両者を定常状態とする。そして、コヒーレント SSFP法は、スライス選択方 向と位相エンコード方向と周波数エンコード方向との 3方向の勾配磁場においてそれ ぞれの時間積分値が TRの間でゼロになるように、各方向の勾配磁場の全てにリワイ ンダー勾配磁場が印加されて横磁ィ匕のコヒーレンスが調整されて 、る。コヒーレント S SFP法は、 RFパルスに対して 3方向の勾配磁場を時間方向で対称に配置すること により、次の TRに持ち越す位相の変化をゼロにして定常状態を安定ィ匕すると共に、 FID (Free Induction Decay)信号とエコー信号との両者の MR信号を同時に受 信可能としている。
[0006] 上記のコヒーレント SSFP法にお!、ては、短!、TRのために高速な撮像が実現され、 また、安定な定常状態で MR信号を収集するために高 、SZN比の画像が得られて いる。
[0007] しかし、コヒーレント SSFP法は、定常状態への到達時間が数十から数百ミリ秒間必 要とする。このため、コヒーレント SSFP法は、たとえば、息止めが必要な心臓のシネ 撮像などのように短時間内での撮像に適用された場合、定常状態に至る前の遷移状 態の下で撮像をしなければならず、撮像の初期においては、画像にアーチファクトが 顕著に発生し画像品質が低下して 、た。
[0008] 図 1は、コヒーレント SSFP法にぉ 、て、初期状態から定常状態へ遷移するまでの 間にて TE時に得られる磁気モーメントの軌道を示す図である。図 1においては、紙 面に垂直な静磁場方向 zを法線とする xy平面を示しており、 (a) , (b) , (c)のそれぞ れはレゾナントオフセットアングル(resonant offset angle)が異なる場合を示して いる。
[0009] 図 1に示すように、コヒーレント SSFP法における磁気モーメントは、初期状態から定 常状態へ遷移するまでの間で螺旋軌道を形成する。これは、レゾナントオフセットァ ンダルがゼロでないことに起因する。このレゾナントオフセットアングルは、フェーズァ ングル (phase angle)やプリセッションアングル (precession angle)とも呼ばれる 。一般的に、磁気共鳴イメージングにおいては、位相エンコードを変化させながら複 数回、 MR信号の収集を繰り返す力 位相エンコードが同じ場合には MR信号がほ ぼ同一になる必要がある。し力し、コヒーレント SSFP法においては、上記のように、定 常状態に至る前の遷移状態にて磁気モーメントが螺旋軌道を形成して大きく変化す るために、 MR信号が同一にならず、アーチファクトが発生する。
[0010] 図 2は、心臓の MRタギング法にコヒーレント SSFP法を適用した場合において、画 像に発生するアーチファクトの様子を示す図である。
[0011] MRタギング法においては、画像にタグを付加するためにタグの付カ卩時に磁気モー メントの定常状態を破壊し、その後、撮像を実施する。このため、図 2に示すように、タ グを付加した後において定常状態に至るまでの遷移状態では、画像にアーチファタ トが発生している。
[0012] このように、コヒーレント SSFP法は、定常状態に至る前の遷移状態において、画像 にアーチファクトが顕著に発生し、画像品質が低下する場合があった。そして、これ に伴って、限定的な時間にて連続的に撮像する場合において初期の画像を利用す ることができず、利用可能な撮像画像の数が限定されていた。
[0013] したがって、本発明の目的は、定常状態に至る前の遷移状態の下で画像にアーチ ファ外が発生することを抑制して画像品質を向上でき、連続的に撮像する場合にお いて撮像画像の利用数を増加可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴ィメ 一ジング方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0014] 上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内の被 検体のスピンを励起する高周波磁場を印加する高周波磁場印加手段と、前記静磁 場内の被検体のスライス選択方向と位相エンコード方向と周波数エンコード方向とに 勾配磁場を印加する勾配磁場印加手段と、前記高周波磁場と前記勾配磁場とが印 カロされた前記被検体力ゝらの磁気共鳴信号に基づいて前記被検体の断層画像を生成 する画像生成手段とを有し、前記高周波磁場印加手段は、前記被検体のスピンの横 磁化と縦磁化との両者が定常状態になるような繰り返し時間にて前記高周波磁場を 印加し、前記勾配磁場印加手段は、前記スライス選択方向と前記位相エンコード方 向と前記周波数エンコード方向との前記勾配磁場を前記繰り返し時間における前記 高周波磁場に対して時間方向で対称となるように印加すると共に、前記位相ェンコ ード方向と前記周波数エンコード方向とのそれぞれの前記勾配磁場の時間積分値 が前記繰り返し時間内においてゼロになるようにし、前記スライス選択方向の前記勾 配磁場の時間積分値が前記繰り返し時間内にお ヽてゼロでな!、所定値になるよう〖こ して前記勾配磁場を印加する。
[0015] 上記の本発明の磁気共鳴イメージング装置によれば、高周波磁場印加手段が、静 磁場内の被検体のスピンを励起する高周波磁場を印加する。そして、勾配磁場印加 手段が、静磁場内の被検体のスライス選択方向と位相エンコード方向と周波数ェン コード方向とに勾配磁場を印加する。そして、画像生成手段が、高周波磁場と勾配 磁場とが印加された被検体からの磁気共鳴信号に基づいて被検体の断層画像を生 成する。ここで、高周波磁場印加手段は、被検体のスピンの横磁化と縦磁化との両 者が定常状態になるような繰り返し時間にて前記高周波磁場を印加する。また、スラ イス選択方向と位相エンコード方向と周波数エンコード方向との勾配磁場を繰り返し 時間における高周波磁場に対して時間方向で対称となるように印加する。さらに、勾 配磁場印加手段は、それと共に、位相エンコード方向と周波数エンコード方向とのそ れぞれの勾配磁場の時間積分値が繰り返し時間内においてゼロになるようにし、スラ イス選択方向の勾配磁場の時間積分値が繰り返し時間内にお ヽてゼロでな 、所定 値になるようにして勾配磁場を印加する。本発明の磁気共鳴イメージング装置は、ス ライス選択方向の勾配磁場の時間積分値が繰り返し時間内にお ヽてゼロでな 、所定 値で勾配磁場が印加されているため、スピンの位相が分散されて均等に分配されて いる。このため、本発明の磁気共鳴イメージング装置は、励起された後に収束される 磁気共鳴信号の螺旋軌道の径が小さくなり、アーチファクトの発生を抑制する。
[0016] 上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング方法は、静磁場内の被 検体に前記被検体のスピンを励起する高周波磁場を印加し、前記被検体のスライス 選択方向と位相エンコード方向と周波数エンコード方向とに勾配磁場を印加し、前記 高周波磁場と前記勾配磁場とが印加された前記被検体力 の磁気共鳴信号に基づ Vヽて前記被検体の断層画像を生成する磁気共鳴イメージング方法であって、前記高 周波磁場を印加する工程においては、前記被検体のスピンの横磁化と縦磁化との両 者が定常状態になるような繰り返し時間にて前記高周波磁場を印加し、前記勾配磁 場を印加する工程においては、前記スライス選択方向と前記位相エンコード方向と 前記周波数エンコード方向との前記勾配磁場を前記繰り返し時間における前記高周 波磁場に対して時間方向で対称となるように印加すると共に、前記位相エンコード方 向と前記周波数エンコード方向とのそれぞれの前記勾配磁場の時間積分値が前記 繰り返し時間内においてゼロになるようにし、前記スライス選択方向の前記勾配磁場 の時間積分値が前記繰り返し時間内にお ヽてゼロでな 、所定値になるようにして前 記勾配磁場を印加する。
[0017] 上記の本発明の磁気共鳴イメージング方法によれば、被検体のスピンの横磁ィ匕と 縦磁化との両者が定常状態になるような繰り返し時間にて高周波磁場を印加する。 そして、スライス選択方向と位相エンコード方向と周波数エンコード方向との勾配磁 場を前記繰り返し時間における高周波磁場に対して時間方向で対称となるように印 加すると共に、位相エンコード方向と周波数エンコード方向とのそれぞれの勾配磁場 の時間積分値が繰り返し時間内においてゼロになるようにし、スライス選択方向の勾 配磁場の時間積分値が繰り返し時間内にお ヽてゼロでな 、所定値になるようにして 勾配磁場を印加する。本発明の磁気共鳴イメージング装置は、スライス選択方向の 勾配磁場の時間積分値が繰り返し時間内にお ヽてゼロでな!、所定値で勾配磁場が 印加されているため、スピンの位相が分散されて均等に分配されている。このため、 本発明の磁気共鳴イメージング装置は、励起された後に収束される磁気共鳴信号の 螺旋軌道の径が小さくなり、アーチファクトの発生を抑制する。
発明の効果
[0018] 本発明によれば、定常状態に至る遷移状態の下で画像にアーチファクトが発生す ることを抑制して画像品質を向上でき、連続的に撮像する場合にぉ ヽて撮像画像の 利用数を増加可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法を 提供することができる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]図 1は、コヒーレント SSFP法において、初期状態から定常状態へ遷移するまで の間における磁気モーメントの軌道を示す図である。
[図 2]図 2は、心臓の MRタギング法にコヒーレント SSFP法を適用した場合において、 画像に発生するアーチファクトの様子を示す図である。 [図 3]図 3は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構 成図である。
[図 4]図 4は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置における制御部 の構成を示す図である。
[図 5]図 5は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置における勾配制 御部の構成を示す図である。
[図 6]図 6は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置における制御部 が制御するためのパノレスシーケンス図である。
[図 7]図 7は、本発明にかかる実施形態における横磁ィ匕の様子を示す図である。
[図 8]図 8は、コヒーレント SSFP法において MR信号の振幅が様々な値になる間に、 MR信号の位相が 0° または 180° に制限されていることを示すファントムの画像で ある。
[図 9]図 9は、本発明にかかる実施形態を心臓の MRタギング法に適用し生成される 画像を示す図である。
[図 10]図 10は、大動脈を含む部位を撮影した場合において生成される画像を示す 図である。
符号の説明
11 · 撮影空間
12· 静磁場マグネット部
13· ··勾配コイル部
14· ••RFコイル部
22· ••RF駆動部
23· ··勾配駆動部
24· ··データ収集部
25· ··制御部
26· · ·クレードル
31 · ··データ処理部
32· ,·操作部 33· ··表示部
101· ··第 1スライス選択方向勾配制御部
102· ··第 2スライス選択方向勾配制御部
103· ··第 3スライス選択方向勾配制御部
104· "第 4スライス選択方向勾配制御部
105· ··第 5スライス選択方向勾配制御部
251· ••RF制御部
252· ··勾配制御部
253· ··データ収集制御部
331· ··画像生成部
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下より、本発明にかかる実施形態の一例について図面を参照して説明する。
[0022] 図 3は、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。
[0023] 図 3に示すように、磁気共鳴イメージング装置は、静磁場マグネット部 12と、勾配コ ィル部 13と、 RFコイル部 14と、 RF駆動部 22と、勾配駆動部 23と、データ収集部 24 と、制御部 25と、クレードル 26と、データ処理部 31と、操作部 32と、表示部 33とを有 する。
[0024] 以下より、各構成要素について、順次、説明する。
[0025] 静磁場マグネット部 12は、被検体 40が収容される撮影空間 11に静磁場を形成す る。静磁場マグネット部 12は、たとえば、撮影空間 11を挟むように配置されている一 対の永久磁石を有し、被検体 40の体軸方向に対して垂直な Z方向に沿うような方向 に静磁場を形成する。
[0026] 勾配コイル部 13は、静磁場が形成された撮影空間 11内の被検体 40に勾配磁場を 印加し、 RFコイル部 14が受信する MR信号に空間的な位置情報を付加する。なお、 勾配コイル部 13は、 3系統で構成されており、スライス選択方向と、位相エンコード方 向と、周波数エンコード方向との 3方向に勾配磁場を印加する。
[0027] RFコイル部 14は、被検体 40の撮影領域を挟む配置されており、送信用と受信用と を兼用するように構成されている。 RFコイル部 14は、静磁場マグネット部 12により静 磁場が形成される撮影空間 11内にお ヽて、被検体 40の撮影領域におけるプロトン のスピンを励起するために、電磁波である RFパルスを送信することにより高周波磁場 を印加する。そして、 RFコイル部 14は、その励起された被検体 40内のプロトンから 発生する電磁波を MR信号として受信する。なお、 RFコイル部 14は、本実施形態に ぉ 、て送信用と受信用とを兼用して 、るが、送信用コイルと受信用コイルとを独立し て設けてもよい。
[0028] RF駆動部 22は、 RFコイル部 14を駆動させて撮影空間 11内に高周波磁場を形成 するために、ゲート変調器 (図示なし)と RF電力増幅器 (図示なし)と RF発振器 (図示 なし)とを有する。 RF駆動部 22は、制御部 25からの制御信号に基づいて、 RF発振 器からの RF信号を、ゲート変調器を用いて所定のタイミングおよび所定の包絡線の 信号に変調する。そして、ゲート変調器により変調された RF信号を、 RF電力増幅器 により増幅した後、 RFコイル部 14に出力する。
[0029] 勾配駆動部 23は、制御部 25からの制御信号に基づいて勾配コイル部 13を駆動さ せ、静磁場が形成されている撮影空間 11内の被検体 40に勾配磁場を印加させる。 勾配駆動部 23は、勾配コイル部 13の 3系統の勾配コイルに対応して 3系統の駆動回 路(図示なし)を有する。
[0030] データ収集部 24は、位相検波器(図示なし)とアナログ Zデジタル変翻(図示な し)とを有し、制御部 25からの制御信号に基づいて、 RFコイル部 14が受信する MR 信号を収集する。位相検波器は、 RFコイル部 14が受信する MR信号を、 RF駆動部 22の RF発振器の出力を参照信号として位相検波し、アナログ Zデジタル変換器に 出力する。そして、位相検波器から出力されるアナログ信号の MR信号を、アナログ Zデジタル変換器がデジタル信号に変換してデータ処理部 31に出力する。
[0031] 制御部 25は、コンピュータにより構成されており、操作部 32からデータ処理部 31を 介して入力される操作信号に基づいて、各部にそれぞれ制御信号を出力し制御を 行う。
[0032] 図 4は、制御部 25の構成を示す図である。
[0033] 図 4に示すように、制御部 25は、 RF制御部 251と勾配制御部 252とデータ収集制 御部 253とを有する。制御部 25は、所定のノ ルスシーケンスに基づく操作信号が操 作部 32からデータ処理部 31を介して入力される。そして、制御部 25は、その操作信 号に基づいて RF制御部 251と勾配制御部 252とデータ収集制御部 253とのそれぞ れカ RF駆動部 22と勾配駆動部 23とデータ収集部 24とのそれぞれに制御信号を 出力して、被検体 40に高周波磁場と勾配磁場とを印加し、その被検体から発生する MR信号を収集する。本実施形態においては、 RF制御部 251と勾配制御部 252と データ収集制御部 253とのそれぞれは、コヒーレント SSFP法に基づ!/、たパルスシー ケンスにて、 RF駆動部 22と勾配駆動部 23とデータ収集部 24とにそれぞれ制御信号 を出力する。
[0034] RF制御部 251は、 RF駆動部 22に制御信号を送信して RFコイル部 14を駆動させ 、被検体のスピンの横磁化と縦磁化との両者が定常状態になるような TRにて、正負 のフリップアングル(± α )の RFパルス RFを交互に繰り返し送信して被検体 40に高 周波磁場を印加し、磁気モーメントを定常状態とする。また、 RF制御部 251は、その TRで RFパルス RFを繰り返し送信し高周波磁場を印加する時から TRZ2の前の時 に、 RF駆動部 22に制御信号を送信して RFコイル部 14を駆動させ、その TRで印カロ される高周波磁場の第 1フリップアングル( ο に対して、半分のフリップアングルであ つて逆極性の第 2フリップアングル(一 α Ζ2)になるような RFパルス RFにより高周
2
波磁場を印加する。
[0035] 勾配制御部 252は、勾配駆動部 23に制御信号を送信して勾配コイル部 13を駆動 させる。勾配制御部 252は、勾配駆動部 23に制御信号を送信して勾配コイル部 13 を駆動させる際、 TRにおける高周波磁場の印加に対して時間方向で対称となるよう に、スライス選択方向と位相エンコード方向と周波数エンコード方向との勾配磁場を 印加する。勾配制御部 252は、正負のフリップアングル(± α )の RFパルス RFに対 して 3方向の勾配磁場を時間方向で対称に配置することにより、次の TRに持ち越す 位相の変化を最小にして定常状態を安定化し、 FID信号とエコー信号との両者の Μ R信号を同時にデータ収集部 24が受信できるようにしている。ここで、勾配制御部 25 2は、位相エンコード方向と周波数エンコード方向とのそれぞれの勾配磁場の時間 積分値が TR内においてゼロになるようにし、スライス選択方向の勾配磁場の時間積 分値が TR内にお ヽてゼロでな 、所定値になるようにして勾配磁場を印加する。 [0036] 図 5は、勾配制御部 252の構成を示す図である。
[0037] 図 5に示すように、勾配制御部 252は、第 1スライス選択方向勾配制御部 101と第 2 スライス選択方向勾配制御部 102と第 3スライス選択方向勾配制御部 103と第 4スラ イス選択方向勾配制御部 104と第 5スライス選択方向勾配制御部 105とを有する。
[0038] 第 1スライス選択方向勾配制御部 101は、各 TRにおける正負のフリップアングル(
± α )の RFパルス RFによる高周波磁場の印加の際に、スライス選択方向に被検体 40のスライスを選択する第 1スライス選択方向勾配磁場 GSiを印加する。
[0039] 第 2スライス選択方向勾配制御部 102は、 MR信号の読み出し時間の前に、第 1ス ライス選択方向勾配磁場 Gsが印加された被検体におけるスピンの位相の分散をリ フェーズ (rephase)して補正する第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsを、スライス選択
2
方向に印加する。ここで、第 2スライス選択方向勾配制御部 102は、その第 2スライス 選択方向勾配磁場 Gsを、後述する第 3スライス選択方向勾配磁場 Gsと同じ時間積
2 3
分値であり、第 1スライス選択方向勾配磁場 Gsの時間積分値の絶対値の半分の値 よりも小さくなるように差分値 Sを差し引いた時間積分値にて印加する。
[0040] 第 3スライス選択方向勾配制御部 103は、 MR信号の読み出し時間の後に、第 1ス ライス選択方向勾配制御部 101により印加された第 1スライス選択方向勾配磁場 Gs と、第 2スライス選択方向勾配制御部 102により印加された第 2スライス選択方向勾配 磁場 Gsとをキャンセルするように第 3スライス選択方向勾配磁場 Gsをスライス選択
2 3 方向に印加する。第 3スライス選択方向勾配制御部 103は、その第 3スライス選択方 向勾配磁場 Gsを、前述の第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsと同じ時間積分値であ
3 2 り、第 1スライス選択方向勾配磁場 Gsの時間積分値の絶対値の半分の値よりも小さ くなるように差分値 Sを差し引いた時間積分値にて印加する。
[0041] 第 4スライス選択方向勾配制御部 104は、前述の第 2フリップアングル(ひ /2)の R Fパルス RFによる高周波磁場が印加される際に、被検体 40のスライスを選択する第
2
4スライス選択方向勾配磁場 Gsをスライス選択方向に印加する。
4
[0042] 第 5スライス選択方向勾配制御部 105は、第 4スライス選択方向勾配制御部 104に より印加された第 4スライス選択方向勾配磁場 Gsをキャンセルするように第 5スライス
4
選択方向勾配磁場 Gsをスライス選択方向に印加する。この際、第 5スライス選択方 向勾配制御部 105は、第 4スライス選択方向勾配磁場 Gsの時間積分値の絶対値に
4
対して、前述の第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsおよび第 3スライス選択方向勾配
2
磁場 Gsと同様な差分値 Sの 2倍の値を差し引いた時間積分値で第 5スライス選択方
3
向勾配磁場 Gsを印加する。
5
[0043] データ収集制御部 253は、制御信号をデータ収集部 24に送信して、 RFコイル部 1 4が受信する MR信号を収集させデータ処理部 31に出力させる。
[0044] クレードル 26は、被検体 40を載置する台であり、クレードル駆動部(図示なし)によ り撮影空間 11内に出し入れ可能となっている。
[0045] データ処理部 31は、コンピュータにより構成されている。データ処理部 31は、操作 部 32に接続されており、操作部 32からの操作信号が入力される。また、データ処理 部 31は、制御部 25に接続されており、オペレータによって操作部 32に入力される操 作信号を制御部 25に出力する。また、データ処理部 31は、画像生成部 331を有す る。
[0046] 画像生成部 331は、データ収集部 24に接続されており、データ収集部 24が収集し 出力する MR信号を所得し、その取得した MR信号に対して画像処理を行って画像 データを生成する。そして、データ処理部 31は、画像生成部 331が生成した画像デ ータを表示部 33に出力する。
[0047] 操作部 32は、キーボードやマウスなどの操作デバイスにより構成されて 、る。操作 部 32は、オペレータによって操作され、その操作に応じた操作信号をデータ処理部 31に出力する。操作部 32は、たとえば、パルスシーケンスの設定項目がオペレータ によって入力される。
[0048] 表示部 33は、グラフィックディスプレイなどの表示デバイスにより構成されている。表 示部 33は、被検体 40からの MR信号に基づ 、て生成される被検体の断層画像を表 示する。ここで、表示部 33は、データ処理部 31から画像データを取得し、その画像 データに基づいて断層画像の表示を行う。
[0049] なお、上記の本実施形態の勾配コイル部 13と勾配駆動部 23と勾配制御部 252と は、本発明の勾配磁場印加手段に相当する。また、 RFコイル部 14と RF駆動部 22と RF制御部 251とは、本発明の高周波磁場印加手段に相当する。また、本実施形態 の第 1スライス選択方向勾配制御部 101と勾配コイル部 13と勾配駆動部 23とは、本 発明の第 1勾配磁場印加手段に相当する。また、本実施形態の第 2スライス選択方 向勾配制御部 102と勾配コイル部 13と勾配駆動部 23とは、本発明の第 2勾配磁場 印加手段に相当する。また、本実施形態の第 3スライス選択方向勾配制御部 103と 勾配コイル部 13と勾配駆動部 23とは、本発明の第 3勾配磁場印加手段に相当する 。また、本実施形態の第 4スライス選択方向勾配制御部 104と勾配コイル部 13と勾配 駆動部 23とは、本発明の第 4勾配磁場印加手段に相当する。また、本実施形態の第 5スライス選択方向勾配制御部 105と勾配コイル部 13と勾配駆動部 23とは、本発明 の第 5勾配磁場印加手段に相当する。また、本実施形態の画像生成部 331は、本発 明の画像生成手段に相当する。さらに、第 1スライス選択方向勾配磁場 Gsは、本発 明の第 1勾配磁場に相当する。また、第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsは、本発明
2 の第 2勾配磁場に相当する。また、第 3スライス選択方向勾配磁場 Gsは、本発明の
3
第 3勾配磁場に相当する。また、第 4スライス選択方向勾配磁場 Gsは、本発明の第
4
4勾配磁場に相当する。また、第 5スライス選択方向勾配磁場 Gsは、本発明の第 5
5
勾配磁場に相当する。
[0050] 以下より、上記の本実施形態の磁気共鳴イメージング装置を用いて被検体の断層 画像の撮影をする磁気共鳴イメージング方法について説明する。
[0051] 始めに、被検体 40をクレードル 26に載置する。その後、被検体 40の撮影領域に、 RFコイル部 14を設置する。その後、所定のノ ルスシーケンスに基づく撮影情報を操 作部 32に入力する。そして、データ処理部 31を介してその撮影情報に基づく操作信 号を制御部 25に操作部 32が出力する。
[0052] そして、制御部 25は、操作部 32に入力された撮影情報に基づいて、静磁場が形 成されて!/ヽる撮影空間 11内に、被検体 40が載置されて ヽるクレードル 26をクレード ル駆動部により駆動させ、被検体 40の撮影領域を撮影空間 11の内部に搬入する。
[0053] また、制御部 25は、操作部 32からの所定のパルスシーケンスに基づく操作信号に 基づいて、 RF制御部 251と勾配制御部 252とデータ収集制御部 253とのそれぞれ 力 RF駆動部 22と勾配駆動部 23とデータ収集部 24とのそれぞれに制御信号を出 力し、被検体 40に高周波磁場と勾配磁場とを印加して、その被検体から発生する M R信号を収集する。本実施形態においては、 RF制御部 251と勾配制御部 252とデ ータ収集制御部 253とのそれぞれは、コヒーレント SSFP法に基づ!/、たパルスシーケ ンスにて、 RF駆動部 22と勾配駆動部 23とデータ収集部 24とのそれぞれに制御信 号を出力する。
[0054] 図 6は、制御部 25が制御するためのパルスシーケンス図である。図 6においては、 高周波磁場 RFと、スライス選択方向の勾配磁場 Gsと、位相エンコード方向の勾配磁 場 Gpと、周波数エンコード方向の勾配磁場 Grとを示しており、縦軸が磁場強度を示 し、横軸が時間を示している。
[0055] 図 6に示すように、本実施形態においては、 RF制御部 251が RF駆動部 22に制御 信号を送信して RFコイル部 14を駆動させ、 TR毎に正負のフリップアングル(± α ) の RFパルス RFを交互に繰り返し送信し、被検体 40に高周波磁場を印加する。この 時、 RF制御部 251は、被検体 40のスピンの磁気モーメントが定常状態になるように、 横緩和時間 T2よりも短い時間で TRを設定する。
[0056] ここで、図 6に示すように TRにおいては、まず、正のフリップアングル( α )の RFパ ルス RFによる高周波磁場の印加を行う。正のフリップアングル(α )の RFパルス RF による高周波磁場の印加の際においては、スライス選択方向に被検体 40のスライス を選択する第 1スライス選択方向勾配磁場 Gsを第 1スライス選択方向勾配制御部 1 01力印カロする。これによつて NMR現象が起こり、被検体 40のプロトンのスピンが励 起されて MR信号が発生する。
[0057] つぎに、第 1スライス選択方向勾配磁場 Gsが印加された被検体におけるスピンの 位相の分散をリフエーズして補正するために、第 2スライス選択方向勾配制御部 102 が第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsをスライス選択方向に印加する。ここでは、その
2
第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsは、後述する第 3スライス選択方向勾配磁場 Gs
2 3 と同じ時間積分値であり、第 1スライス選択方向勾配磁場 Gsの時間積分値の絶対値 の半分の値よりも小さくなるように差分値 Sを差し引いた時間積分値に設定される。本 実施形態においては、以下の数式(1)において、 d Θが 0° を超え、 360° 以下にな るように差分値 Sを規定している。数式(1)においては、 Sが差分値 (πιΤ · μ sec/m )であり、 Lがスライス厚 (mm)であり、 γが磁気回転比 (Hz)であり、 d Θがスライス厚 Lの両端間において変化するスピンの位相の角度 (° )である。なお、 d Θを大きくし た場合、定常状態に至る遷移状態にて画像にアーチファ外が発生することを効果的 に抑制できる力 磁場の不均一によるアーチファクトが画像に発生する場合がある。 また、 d Θ力 ¾60° を超える場合、 MR信号の信号強度の低下が発生する。
[0058] [数 1] . . . ( 1 )
360 2 r · L
[0059] また、ここで、第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsが印加される際においては、制御
2
部 25によって、位相エンコード方向に第 1位相エンコード方向勾配磁場 Gpが印カロ され、さらに、周波数エンコード方向に第 1周波数エンコード方向勾配磁場 Grが印 加される。第 1位相エンコード方向勾配磁場 Gpは、各位相エンコードステップに対 応する磁場強度で印加され、発生する MR信号を位相エンコードする。そして、第 1 周波数エンコード方向勾配磁場 Grは、後に印加される第 2周波数エンコード方向勾 配磁場 Grの印加時間である読み出し時間 TSにおいて読み出される MR信号の強
2
度を補正するように印加される。つまり、第 1周波数エンコード方向勾配磁場 Grは、 第 2周波数エンコード方向勾配磁場 Grの時間積分値の絶対値に対して半分の時
2
間積分値であって逆極性の勾配磁場として印加され、読み出し時間 TS前にスピンの 位相を分散し、読み出し時間 TS時の中間時であるエコー時間 TEにおいて、スピン が同位相になるように調整して 、る。
[0060] つぎに、制御部 25によって、周波数エンコード方向に第 2周波数エンコード方向勾 配磁場 Grが印加される。第 2周波数エンコード方向勾配磁場 Grは、読み出し時間
2 2
TSに所定の磁場強度で印加され、発生する MR信号を周波数エンコードする。周波 数エンコード方向に第 2周波数エンコード方向勾配磁場 Grが印加される際には、制
2
御部 25のデータ収集制御部 253は、データ収集部 24に制御信号を送信して、 RFコ ィル部 14が受信する MR信号を収集させデータ処理部 31に出力させる。なお、デー タ収集制御部 253は、 TR毎に正負のフリップアングル(± α )の RFパルス RFを交 互に繰り返し送信され、被検体 40のスピンの磁気モーメントの定常状態が安定ィ匕す るまで、 RFコイル部 14が受信する MR信号を収集させず、その定常状態の安定ィ匕 後に MR信号を収集する。具体的には、正負のフリップアングル(± α )の RFパルス RFを、たとえば、ダミーパルスとして 2回程度、 TR毎に交互に繰り返して定常状態を 安定化した後に、データ収集部 24が MR信号を収集する。
[0061] つぎに、 MR信号の読み出し時間 TSの後に、第 1スライス選択方向勾配制御部 10 1により印加された第 1スライス選択方向勾配磁場 Gsと、第 2スライス選択方向勾配 制御部 102により印加された第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsとをキャンセルするよ
2
うに、第 3スライス選択方向勾配制御部 103が、第 3スライス選択方向勾配磁場 Gsを
3 スライス選択方向に印加する。つまり、第 3スライス選択方向勾配磁場 Gsは、前述の
3 第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsと同じ時間積分値であって、第 1スライス選択方向
2
勾配磁場 Gsの時間積分値の絶対値の半分の値よりも小さくなるように差分値 Sを差 し引いた時間積分値の勾配磁場として第 3スライス選択方向勾配制御部 103により 印加される。
[0062] また、ここで、第 3スライス選択方向勾配磁場 Gsが印加される際においては、制御
3
部 25によって、位相エンコード方向に第 2位相エンコード方向勾配磁場 Gpが印カロ
2 され、さらに、周波数エンコード方向に第 3周波数エンコード方向勾配磁場 Grが印
3 カロされる。第 2位相エンコード方向勾配磁場 Gpは、リワインダー傾斜磁場であり、位
2
相エンコード方向における勾配磁場の時間積分値を TRの間でゼロにし、横磁化の コヒーレンスを調整している。また、第 3周波数エンコード方向勾配磁場 Grも同様に
3
、リワインダー傾斜磁場であり、周波数エンコード方向における勾配磁場の時間積分 値を TRの間でゼロにして、横磁化のコヒーレンスを調整している。
[0063] つぎに、正のフリップアングル( α )の RFパルス RFの印加から TR経過後に、負の フリップアングル(一 α )の RFパルス RFの印加を行い、上記に同様なシーケンスを
2
位相エンコードステップに対応させて複数回繰り返し、 MR信号を収集して k空間を 埋める。
[0064] なお、図 6に示すように、本実施形態のパルスシーケンスにおいては、 RFパルス R Fを TRで最初に送信する時から半分の TR(TRZ2)の前に、その TRにおける RF パルス RFの第 1フリップアングル(α )に対して、半分のフリップアングルであって逆 極性の第 2フリップアングル(一 a Z2)になるような RFパルス RFを事前に送信し高
2
周波磁場を印加する。ここで、第 2フリップアングル(一《Ζ2)の RFノルス RFを事
2 前に送信しない場合、磁気モーメントが 0から aの間で大きく振動するため、定常状 態になるまで時間を要する。しかし、第 2フリップアングル(一《Ζ2)の RFノ ルス RF
2 を事前に送信する本実施形態の場合、 TR毎に aのフリップアングルの RFパルス RF 1によって + a Z2と a Z2との間で静磁場方向 Zを軸に磁気モーメントが変化する ため、初期状態から定常状態に近い状態が形成される。
[0065] そして、第 2フリップアングル /2)の RFパルス RFによる高周波磁場が印加さ
2
れる際にお ヽては、被検体 40のスライスを選択する第 4スライス選択方向勾配磁場 G sを、第 4スライス選択方向勾配制御部 104がスライス選択方向に印加する。その後
4
、第 4スライス選択方向勾配制御部 104により印加された第 4スライス選択方向勾配 磁場 Gsをキャンセルするように、第 5スライス選択方向勾配制御部 105が、第 5スラ
4
イス選択方向勾配磁場 Gsをスライス選択方向に印加する。この際、第 5スライス選択
5
方向勾配制御部 105は、第 4スライス選択方向勾配磁場 Gsの時間積分値の絶対値
4
に対して、第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsおよび第 3スライス選択方向勾配磁場
2
Gsと同様な差分値 Sの 2倍の値を差し引いた時間積分値で第 5スライス選択方向勾
3
配磁場 Gsを印加する。
5
[0066] 本実施形態においては、上記のパルスシーケンスに従って本スキャンを実施するが 、本スキャンの前に、本スキャンにおける RFパルスの位相を調整するためのプレスキ ヤンを、上記のパルスシーケンスに基づ 、て実施し位相調整用の画像を生成する。 そして、プレスキャンにより生成された位相調整用の画像に基づいて、本スキャンの R Fパルスの位相を調整する。
[0067] 図 7と図 8とは、 RFパルスの位相を調整することを説明するための図である。
[0068] 図 7は、コヒーレント SSFP法における横磁化の様子を示す図である。図 7において 、図 7 (A)は、レゾナントオフセットアングル φが 180° より小さい場合を示し、図 7 (B )は、レゾナントオフセットアングル φが 180° より大きい場合を示している。図 7では 、静磁場方向 zを法線とする xy平面を示しており、正のフリップアングル(+ a )の RF パルスが印加される TRにおいては、 t , t , tの時系列で横磁ィ匕が変化し、 tの時点 で正の定常状態での MR信号が収集され、その後、負のフリップアングル(一 α )の R Fパルスが印加される TRにおいては、 t , t , tの時系列で横磁ィ匕が変化し、 tの時
3 4 5 5 点で負の定常状態での MR信号が収集される。
[0069] 一方、図 8は、コヒーレント SSFP法において MR信号の振幅が様々な値になる間 に、 MR信号の位相が 0° または 180° に制限されていることを示すファントムの画像 である。図 8において、図 8 (A)は、 MR信号の振幅イメージであり、図 8 (B)は、位相 イメージである。
[0070] 図 7に示すように、コヒーレント SSFP法においては、連続する RFパルスの位相が T R毎に 180° ずつ変化している。この場合、 TR間のレゾナントオフセットアングル φ が ± 180° にあるスピンと、 180° から 540° または 180° 力ら 540° の間にあ るスピンとにより TE時に収集される MR信号のそれぞれは、互いの位相が 180° 異 なる方向に向くことになる。このため、図 8に示すように、スライス厚方向に印加された 勾配磁場によってスライス面内の MR信号の位相が反転する場合、 MR信号が打ち 消されることになり信号強度が低下する。したがって、本実施形態においては、プレ スキャンにより生成された位相調整用の画像に基づ 、て、 RFパルスの位相の増加角 度を 180° でない所定角度に調整する。
[0071] プレスキャンの後に、 RFパルスの位相の調整し、上記のパルスシーケンスに基づ Vヽて本スキャンを実施する。本スキャンによってデータ収集部 24が収集した MR信号 は、データ処理部 31の画像生成部 331に出力される。そして、画像生成部 331が、 その MR信号に対して画像処理を行って画像データを生成する。そして、画像生成 部 331により生成された画像データを、データ処理部 31が表示部 33に出力する。そ して、データ処理部 31からの画像データに基づいて、被検体 40の断層画像を表示 部 33が表示する。
[0072] 上記のようなパルスシーケンスにて撮像する方法を、 TARD (Transient Artifact
Reduction with Dephasing of pnase)と呼ふ。
[0073] 図 9は、心臓の MRタギング法に本実施形態を適用した場合において生成される画 像を示す図である。
[0074] 前述したように、 MRタギング法にぉ 、ては、画像にタグを付加するために、タグの 付加時に磁気モーメントの定常状態を破壊し、その後、撮像を実施するため、図 2〖こ 示すように、定常状態に至る遷移状態において、画像にアーチファクトが顕著に発生 する。
[0075] し力しながら、図 9に示すように、本実施形態においては、タグを付加した後におけ る定常状態に至るまでの遷移状態において、画像にアーチファクトが発生せずに画 像品質が向上している。これに伴って、本実施形態は、限定的な撮像時間で連続的 に撮像する場合において、初期の画像を利用することができ、利用可能な画像の数 を増加することができる。
[0076] 図 10は、大動脈を含む部位を撮影した場合において生成される画像を示す図であ る。図 10においては、図 10 (A)が本実施形態にて生成された画像を示す図であり、 図 10 (B)が従来のコヒーレント SSFP法にて生成された画像を示す図である。
[0077] 図 10に示すように、本実施形態においては、撮像面内に流れ込む血液から生じる アーチファクトが軽減される。具体的には、図 10 (B)に示すように、従来のコヒーレン ト SSFP法では、血液が流れ込む位置で、位相エンコード方向にアーチファクトが発 生している力 図 10 (A)に示すように、本実施形態においては、このアーチファクトが 軽減されている。また、さらに、本実施形態においては、皮下脂肪が抑制されている ことから判るように、脂肪抑制につ 、ても効果がある。
[0078] 以上のように、上記の本実施形態によれば、コヒーレント SSFP法において、スライ ス選択方向の勾配磁場の時間積分値が繰り返し時間内にお ヽてゼロでな 、所定値 で勾配磁場が印加されている。つまり、本実施形態は、コヒーレント SSFP法〖こおい て、被検体 40のスライスを選択する第 1スライス選択方向勾配磁場 Gsにより分散す るスピンの位相を補正する第 2スライス選択勾配磁場 Gsを、その第 1スライス選択方
2
向勾配磁場 Gsの時間積分値の絶対値の半分の値よりも小さくなるように差分値 Sを 差し引いた時間積分値にて印加する。そして、さらに、本実施形態は、読み出し時間 の後に、その第 1スライス選択方向勾配磁場 Gsと第 2スライス選択方向勾配磁場 Gs とをキャンセルするように印加される第 3スライス選択方向勾配磁場 Gsを、同様に、
2 3
第 2スライス選択方向勾配磁場 Gsと同じ時間積分値で印加する。また、 TRの前に、
2
第 1フリップアングル ( a )の RFパルス RFに対して半分のフリップアングルであって 逆極性の第 2フリップアングル(一 a Z2)の RFパルス RFを用いる際は、第 4スライス
2
選択方向勾配磁場 Gsをキャンセルする第 5スライス選択方向勾配磁場 Gsを、第 4
4 5 スライス選択方向勾配磁場 Gsの時間積分値の絶対値に対して、第 2スライス選択方
4
向勾配磁場 Gsおよび第 3スライス選択方向勾配磁場 Gsと同様な差分値 Sを差し引
2 3
、た時間積分値で印加する。
[0079] このため、本実施形態は、 TR内でスピンのレゾナントオフセットアングルが分散され て均等に分配されることになり、各ボタセル内のスピンからの信号の総和である MR 信号は、レゾナントオフセットアングル毎に異なる螺旋軌道が平均化されるため、結 果として、螺旋軌道の動径が小さくなる。特に、本実施形態においては、スライス選択 方向にてスピンのレゾナントオフセットアングルが均等に分配されるようにしているた め、 MR信号を効果的に収集できる。また、本実施形態は、スライス選択方向の勾配 磁場がスライス面以外のスピンに対してスポイラ一として機能するため、たとえば、ス ピンラベリングパーフュージョンなどのように、スライス面以外のスピンの横磁ィ匕を消 去することができる。このため、本実施形態は、定常状態に至る遷移状態の下におい てアーチファクトが発生することを抑制し、画像品質を向上することができる。そして、 これに伴って、本実施形態は、限定的な撮像時間で連続的に撮像する場合におい て、初期の画像を利用することができ、利用可能な画像の数を増加することができる
[0080] なお、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなぐ種 々の変形形態を採用することができる。
[0081] たとえば、本実施形態においては、 2次元用のパルスシーケンスについて示してい る力 スライス選択方向に位相エンコードステップすなわちスライスエンコードステップ を付加し、 3次元用として適用してもよい。
[0082] また、本実施形態にぉ ヽては、 RFパルス RFを TRで最初に送信する時から半分 の TR(TRZ2)の前に、第 2フリップアングル(一 a Z2)の RFパルス RFを事前に送
2 信し高周波磁場を印加しているがこれに限定されない。たとえば、この第 2フリツプア ングル (- a /2)の RFパルス RFを事前に送信しな!、場合にぉ ヽても適用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 静磁場内の被検体のスピンを励起する高周波磁場を印加する高周波磁場印加手 段と、
前記静磁場内の被検体のスライス選択方向と位相エンコード方向と周波数ェンコ ード方向とに勾配磁場を印加する勾配磁場印加手段と、
前記高周波磁場と前記勾配磁場とが印加された前記被検体力 の磁気共鳴信号 に基づいて前記被検体の断層画像を生成する画像生成手段と
を有し、
前記高周波磁場印加手段は、前記被検体のスピンの横磁化と縦磁化との両者が 定常状態になるような繰り返し時間にて前記高周波磁場を印加し、
前記勾配磁場印加手段は、前記スライス選択方向と前記位相エンコード方向と前 記周波数エンコード方向との前記勾配磁場を前記繰り返し時間における前記高周波 磁場に対して時間方向で対称となるように印加すると共に、前記位相エンコード方向 と前記周波数エンコード方向とのそれぞれの前記勾配磁場の時間積分値が前記繰 り返し時間内においてゼロになるようにし、前記スライス選択方向の前記勾配磁場の 時間積分値が前記繰り返し時間内にお ヽてゼロでな 、所定値になるようにして前記 勾配磁場を印加する
磁気共鳴イメージング装置。
[2] 前記勾配磁場印加手段は、
前記繰り返し時間内における前記高周波磁場の印加の際に、前記スライス選択方 向に前記被検体のスライスを選択する第 1勾配磁場を印加する第 1勾配磁場印加手 段と、
前記磁気共鳴信号を読み出す読み出し時間の前に、前記第 1勾配磁場が印加さ れた被検体におけるスピンの位相の分散を補正する第 2勾配磁場を前記スライス選 択方向に印加する第 2勾配磁場印加手段と、
前記読み出し時間の後に、前記印加された第 1勾配磁場と前記印加された第 2勾 配磁場とをキャンセルするように第 3勾配磁場を前記スライス選択方向に印加する第 3勾配磁場印加手段と を有し、
前記第 2勾配磁場印加手段と前記第 3勾配磁場印加手段とは、第 2勾配磁場と第 3 勾配磁場とを、互いが同じ時間積分値であり、前記第 1勾配磁場の時間積分値の絶 対値の半分の値よりも小さくなるように差分値を差し引いた時間積分値にて印加する 請求項 1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
[3] 前記高周波磁場印加手段は、前記繰り返し時間で前記高周波磁場を印加する前 に、前記繰り返し時間で最初に印加される前記高周波磁場の第 1フリップアングルに 対して、半分のフリップアングルであって逆極性の第 2フリップアングルの高周波磁場 を形成し、
前記勾配磁場印加手段は、前記第 2フリップアングルの高周波磁場が印加される 際に、前記被検体のスライスを選択する第 4勾配磁場を前記スライス選択方向に印 加する第 4勾配磁場印加手段と、
前記印加された第 4勾配磁場をキャンセルするように第 5勾配磁場を前記スライス 選択方向に印加する第 5勾配磁場印加手段と
を有し、
前記第 5勾配磁場印加手段は、前記第 4勾配磁場の時間積分値の絶対値に対し て前記差分値の 2倍の値を差し引いた時間積分値で前記第 5勾配磁場を印加する 請求項 2に記載の磁気共鳴イメージング装置。
[4] 静磁場内の被検体に前記被検体のスピンを励起する高周波磁場を印加し、前記 被検体のスライス選択方向と位相エンコード方向と周波数エンコード方向とに勾配磁 場を印加し、前記高周波磁場と前記勾配磁場とが印加された前記被検体からの磁気 共鳴信号に基づいて前記被検体の断層画像を生成する磁気共鳴イメージング方法 であって、
前記高周波磁場を印加する工程にぉ ヽては、前記被検体のスピンの横磁化と縦磁 ィ匕との両者が定常状態になるような繰り返し時間にて前記高周波磁場を印加し、 前記勾配磁場を印加する工程にぉ ヽては、前記スライス選択方向と前記位相ェン コード方向と前記周波数エンコード方向との前記勾配磁場を前記繰り返し時間にお ける前記高周波磁場に対して時間方向で対称となるように印加すると共に、前記位 相エンコード方向と前記周波数エンコード方向とのそれぞれの前記勾配磁場の時間 積分値が前記繰り返し時間内にお 、てゼロになるようにし、前記スライス選択方向の 前記勾配磁場の時間積分値が前記繰り返し時間内にお ヽてゼロでな!、所定値にな るようにして前記勾配磁場を印加する
磁気共鳴イメージング方法。
[5] 前記勾配磁場を形成する工程は、
前記繰り返し時間内における前記高周波磁場の印加の際に、前記スライス選択方 向に前記被検体のスライスを選択する第 1勾配磁場を印加する第 1勾配磁場印加工 程と、
前記磁気共鳴信号を読み出す読み出し時間の前に、前記第 1勾配磁場が印加さ れた被検体におけるスピンの位相の分散を補正する第 2勾配磁場を前記スライス選 択方向に印加する第 2勾配磁場印加工程と、
前記読み出し時間の後に、前記印加された第 1勾配磁場と前記印加された第 2勾 配磁場とをキャンセルするように第 3勾配磁場を前記スライス選択方向に印加する第 3勾配磁場印加工程と
を有し、
前記第 2勾配磁場印加工程と前記第 3勾配磁場印加工程とにおいては、第 2勾配 磁場と第 3勾配磁場とを、互いが同じ時間積分値であり、前記第 1勾配磁場の時間積 分値の絶対値の半分の値よりも小さくなるように差分値を差し引いた時間積分値にて 印加する
請求項 4に記載の磁気共鳴イメージング方法。
[6] 前記高周波磁場印加工程は、前記繰り返し時間で前記高周波磁場を印加する前 に、前記繰り返し時間で最初に印加される前記高周波磁場の第 1フリップアングルに 対して、半分のフリップアングルであって逆極性の第 2フリップアングルの高周波磁場 を形成し、
前記勾配磁場印加工程は、前記第 2フリップアングルの高周波磁場が印加される 際に、前記被検体のスライスを選択する第 4勾配磁場を前記スライス選択方向に印 加する第 4勾配磁場印加工程と、 前記印加された第 4勾配磁場をキャンセルするように第 5勾配磁場を前記スライス 選択方向に印加する第 5勾配磁場印加工程と
を有し、
前記第 5勾配磁場印加工程においては、前記第 4勾配磁場の時間積分値の絶対 値に対して前記差分値の 2倍の値を差し引いた時間積分値で前記第 5勾配磁場を 印加する
請求項 5に記載の磁気共鳴イメージング方法。
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