JPH0620434B2 - 磁気共鳴イメ−ジング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は磁気共鳴（ＭＲ）現象を利用することによ
り、被検体内の任意断層面内の特定原子核の密度および
緩和時間に関する情報を被検体の外部より無侵襲に設定
し、医学的診断を可能とする情報を断層像として表示す
る磁気共鳴イメージング方法に関し、特に２次元フーリ
エ変換により被検体断面内の２物質の特定原子核のそれ
ぞれの密度分布を同時に得るようになした磁気共鳴イメ
ージング方法に関する。

［背景技術とその問題点］ 通常水素原子核の磁気共鳴イメージング方法において、
例えば水と脂質の複素画像を独立に得ることはできな
い。しかし水と脂質に存在する水素原子核の共鳴周波数
は同一磁場のもとで異なる現象、所謂chemical shift現
象を有効に用いることにより、水と脂質の画像を分解し
て求めることができる。

ここで水と脂質のLarmor周波数の差をΔν［Ｈｚ］とす
ると、上記方法は次のように説明できる。第４図のよう
に被検体の第１軸線に沿って保った静磁場内において被
検体を周波数選択性９０゜ＲＦパルスで照射して第２の
軸線に沿ってＲＦ磁場を印加して核スピンの位相ズラシ
をし、前記ＲＦパルスの発生からτａ＋Δτ（但し、τ
ａは９０゜ＲＦパルスからスピン・エコーまでの時間の
１／２）後に被検体を１８０゜ＲＦパルスで照射（第４
図では１８０゜′として示す）して核スピンの位相もど
しをし、次に前記位相ずらし勾配と同じ方向をもつ位相
戻し勾配を加えて前記１８０゜ＲＦパルス（１８０
゜′）から予定の経過時間である（τａ＋Δτ）後核ス
ピン・エコーが生じ、このスピン・エコーが発生した複
合ＭＲ信号を収集する。

この場合、９０゜ＲＦパルスの発生から１８０゜ＲＦパ
ルスの発生までの時間がτａである通常の１８０゜ＲＦ
パルスを用いたパルスシーケンスと、上記方法のように
９０゜ＲＦパルスの発明から１８０゜ＲＦパルスの発生
までの時間がτａ−Δτである１８０゜′ＲＦパルスを
用いたパルスシーケンスはいずれもπパルス両側の傾斜
磁場（ＧＲ 0）の印加量（ＧＲ 0・ＴＧ）は同じため、
傾斜磁場による核スピン・エコーの収集は完全に行われ
る。以後この効果を無視してchemical shiftによる位相
の変化のみ考える。いま、水のラーモア周波数で考えた
回転座標系を考えると、水の磁化は停止しているが脂質
の磁化はΔν［Ｈｚ］で回転するため、chmical shift
に起因する磁化の動きは第６図（ａ）（ｂ）の如くな
り、第５図（ａ）に示す１８０゜ＲＦパルス（１８０
゜）によるシーケンスでの磁化の運動に比し、第５図
（ｂ）に示す１８０゜ＲＦパルス（１８０゜′）による
シーケンスでの磁化の運動では最終的に２Δτ・Δνだ
け水と脂質の位相がずれることになる。この時２Δτ・
Δν＝１／２とすると、水と脂質の信号の位相は１８０
゜ずれる。第１図に示すような位相エンコード用傾斜磁
場を加え傾斜磁場の強度を順次変化させながらＭＲ信号
を収集し、２次元フーリエ変換を実行すると、水の密度
は正，脂質の密度は負で表示される。水と脂質の混合画
像（水−脂質画像）が得られる。同様にΔτ＝０の条件
でＭＲ信号を収集し、２次元フーリエ変換を実行すると
通常求められる水と脂質の密度分布の和を示す画像（水
＋脂質画像）が求められる。

すなわち、次式の如くである。

（水＋脂質）画像＋（水−脂質）画像＝ 水のみの画像 （水＋脂質）画像−（水−脂質）画像＝ 脂質のみの画像 しかし、上記の１８０゜′ＲＦパルスを用いた場合、磁
場の不均一性（最大値ΔＨmax）が存在すると２Δτ・
ｒΔＨmax の位相のずれが画像に生じるため、均一性の
極端に長い領域で用いたり、あるいは不均一性の分布を
正確に測定して補正する必要があるという問題点を有し
ていた。更に水と脂質の分解した画像を得るためにはΔ
τ＝０と１／４Δνの条件でスキャンを２回実行しなけ
ればならない。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、２次元フー
リエ変換イメージングの様な平面形イメージング方法に
予定の平面上パルス順序を適用させて磁場不均一性の少
ない水と脂質の分離した画像を１回のスキャンで得るこ
とを可能にすることを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は上記目的を達成する為に、２次元フーリエ変換
により被検体断面内の２物質の特定原子核のスピン密度
の分布を得るようになした磁気共鳴イメージング方法に
おいて、被検体の第１の軸線に沿って静磁場を保ち、被
検体を選択性９０゜ＲＦパルスで照射し、予定の領域の
核スピンを励起して第１の予定の領域の期間の間第２の
軸線に沿って２つ（第２軸線，第３軸線）の位相ずらし
の勾配磁場を印加して励起された核スピンの位相を決め
られた量だけ、第２の予定の期間の間、前記ＲＦパルス
の平均発生点からτａ＋Δτａ（但し、τａは９０゜の
ＲＦパルスからスピン・エコーまでの時間の１／２）後
に被検体を１８０゜ＲＦパルスで照射して前記励起され
た核スピンの位相を反転し、前記第２の期間の後の第３
の予定の期間の間、前記位相ずらし勾配磁場（第２軸
線）を加えて前記１８０゜ＲＦパルスからτａ−Δτ後
に、前記位相ずらし勾配磁場（第２軸線）によって位相
ずらしをした核スピンの位相戻しによって生じる核スピ
ン・エコーが、２物質の特定原子核のスピン・エコーに
なるように前記Δτを次式 Δτ＝１／８・１／Δν （但し、Δνは２物質の特定原子核の共鳴周波数差）に
設定し、このスピン・エコーが複合ＭＲ信号を発生し、
この複合ＭＲ信号を収集し、２次元フーリエ変換を行う
ことにより２物質の分布像を１回のスキャンで独立に求
めることを特徴とする。

［発明の実施例］ 以下、本発明の詳細を図面を用いて説明する。

第１図のように被検体の第１の軸線に沿って静磁場を保
ち、期間ｑ^１の間被検体１を周波数選択性９０゜ＲＦパ
ルスで照射し、予定の領域の核スピンを励起して第１の
予定の期間ｑ^２の間、第２の軸線に沿って少なくとも１
つの位相ずらしのＲＦ磁場を印加して励起された核スピ
ンの位相ずらしをし、第２の予定の期間ｑ^２の間、前記
ＲＦパルスの平均発生点からτａ＋Δτ（但し、τａは
９０゜ＲＦパルスからスピン・エコーまでの時間τ_Ｅの
１／２）後に被検体を１８０゜ＲＦパルスで照射して前
記励起された核スピンの位相戻しを開始し、前記第２の
期間ｑ^３の後の第３の予定の期間ｑ^４の間、前記位相ず
らし勾配と同じ方向をもつ少なくとも１つの位相戻し勾
配を加えて前記１８０゜ＲＦパルスからτａ−Δτ後
に、前記位相ずらし勾配によって位相ずらしをした核ス
ピンの位相戻しによって生じる核スピン・エコーが、水
と油の水素原子核のスピン・エコーになるように前記Δ
τを次式 Δτ＝１／８・１／Δν （但し、Δνは水と油の水素原子核の共鳴周波数差）に
設定し、このスピン・エコーが複合ＭＲ信号を発生し、
この複合ＭＲ信号を収集するものである。したがって、
９０゜ＲＦパルスと１８０゜ＲＦパルスの時間間隔τａ
＋Δτと、１８０゜ＲＦパルスとスピン・エコーの時間
間隔との間には２Δτの時間差があり、水に含まれる水
素原子核の共鳴周波数を基準に考えると脂質は２Δτ・
Δνの位相差を生じ、この位相差が９０゜（π／２）で
ある時（２Δτ・Δν＝１／４）位相エンコード用の傾
斜磁場の振幅（又は印加時間）を順次変化させて収集し
たＭＲ信号を複素２次元フーリエ変換してできる複素画
像のうち脂質の画像は虚部の画像となるが、水の画像は
実部の画像となる。この場合Δτ＝１／８・Δνであ
る。水と脂質の位相差９０゜は上記のとうり保持可能で
あるが、実際のＭＲＩでは水の絶対位相が零になるとは
限らず、ＲＦ系Ｇ磁場から付加される装置，シーケンス
固有の位相差Δψがある。そして、このΔψを得るため
に、被検体と同時に位置が決まっている水ファントムを
おいて（第２図（ｃ）参照）スキャンし画像を形成す
る。この場合、第２図（ａ）の実部の画Ｉｒ′（ｘ，
ｙ）と、第２図（ｂ）に示す虚部の画像Ｉｉ′（ｘ，
ｙ）において、位相Δψのため２次元フーリエ変換して
出来た複素画像の実部とＩｒ′（ｘ，ｙ）とＩｉ′
（ｘ，ｙ）に水ファントムの像ができる（第２図
（ａ），（ｂ）の３と４）の位置が決まっているから水
ファントム３の複素画像値（第２図（ａ），（ｂ）の３
と４）をとり出して次式によりΔψを求める。

Δψ＝ｔａｎ^-1虚部値 （第２図（ｂ）の４）実部値（第２図（ａ）の３） 上式により得られたΔψを用いて次式を被検体の画像
（第２図（ａ），（ｂ）の１，２）の各ピクセル毎に計
算すると水１と脂質２の画像が第３図（ａ）（ｂ）のよ
うにそれぞれ分離して得られる。

Ｉｒ（ｘ・ｙ）＝Ｉｒ′（ｘ・ｙ）cosΔψ +Ｉｉ′（ｘ・Ｙ）sinΔψ Ｉｉ（ｘ・ｙ）＝−Ｉｒ′（ｘ・ｙ）sinΔψ +Ｉｉ′（ｘ・Ｙ）cosΔψ さらに、水 ＋脂質の画像は次式 の画像間演算又は次式 のピクセル毎の演算でも可能である。

したがって、この発明では１８０゜ＲＦパルスの移動量
がΔτ＝１／４・１／ΔνからΔτ＝１／８・１／Δν
となり、静磁場不均一性の影響が１／２と小さくなるば
かりでなく、１回スキャンで水と脂質の分布像を分離し
て求めることができる。

この発明は前記実施例に限定されるものではなく、この
発明の要旨の範囲内での種々の変形例を包含することは
言うまでもない。例えば、前記実施例は水と油の水素原
子核の複素画像の場合について説明したが、その特質は
適宜選定すればよい。

［発明の効果］ この発明は、９０゜ＲＦパルスの平均発生点かτａ＋Δ
τ後に１８０゜ＲＦパルスを被検体に照射し、この１８
０゜ＲＦパルスからτａ＋Δτ後に核スピン・エコーが
発生するように前記Δτを次式 Δτ＝１／８・１／Δν に設定したから、一回のスキャンで例えば水と油の複素
画像が得られる上に、静磁場不均一性の影響が１／２に
小さくなり、鮮明な複素画像が一回のスキャンで得ら
れ、診断上優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの本発明の２次元フーリエ変換に使われるＭ
Ｒパルス順序を示すグラフ，第２図（ａ），（ｂ）は補
正処理前の複素画像を示し、第２図（ｃ）は被検体と水
ファントムの位置の関係を示し、第３図（ａ），（ｂ）
は補正後の分離した複素画像を示し、第４図は従来の２
次元フーリエ変換に使われるＭＲパルス順序を示すグラ
フ、第５図（ａ），（ｂ）は水と脂質の陽子スピンベク
トルの説明図である。 １……水、２……脂質、３……水ファントム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２次元フーリエ変換により被検体断面内の
   ２物質の特定原子核のスピン密度の分布を得るようにな
   した磁気共鳴イメージング方法において、被検体の第１
   の軸線に沿って静磁場を保ち、被検体を選択性９０゜Ｒ
   Ｆパルスで照射し、予定の領域の核スピンを励起して第
   １の予定の領域の期間の間第２の軸線に沿って２つ（第
   ２軸線，第３軸線）の位相ずらしの勾配磁場を印加して
   励起された核スピンの位相を決められた量だけ、第２の
   予定の期間の間、前記ＲＦパルスの平均発生点からτａ
   ＋Δｔ（但し、τａは９０゜のＲＦパルスからスピン・
   エコーまでの時間の１／２）後に被検体を１８０゜ＲＦ
   パルスで照射して前記励起された核スピンの位相を反転
   し、前記第２の期間の後の第３の予定の期間の間、前記
   位相ずらし勾配磁場（第２軸線）を加えて前記１８０゜
   ＲＦパルスからτａ−Δτ後に、前記位相ずらし勾配磁
   場（第２軸線）によって位相ずらしをした核スピンの位
   相戻しによって生じる核スピン・エコーが、２物質の特
   定原子核のスピン・エコーになるように前記Δτを次式 Δτ＝１／８・１／Δν （但し、Δνは２物質の特定原子核の共鳴周波数差）に
   設定し、このスピン・エコーが複合ＭＲ信号を発生し、
   この複合ＭＲ信号を収集し、２次元フーリエ変換を行う
   ことにより２物質の分布像を１回のスキャンで独立に求
   めることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。