JPH09276249A - 磁気共鳴イメージング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速スピンエコー法でデュアルコントラスト法
を採用した磁気共鳴イメージング方法において、第１の
画像及び第２の画像のいずれの画像コントラストも劣化
させることなくエコー数を増やし撮影時間を短縮するこ
とができる磁気共鳴イメージング方法を提供する。 【解決手段】高速スピンエコー法の１回の計測で得られ
る複数のエコー信号を前半と後半の２つの群に分け、そ
れぞれのエコー信号の群から画像を形成することにより
一度の撮影でコントラストの異なる２つの画像を得るデ
ュアルコントラスト法を採用した磁気共鳴イメージング
方法において、第１の画像に利用する前半のエコー信号
の数と第２の画像に利用する後半のエコー信号の数を異
なるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴現象を
利用した断層像撮影（磁気共鳴イメージング、以下「Ｍ
ＲＩ」という）のための方法及び該方法を実施するため
の装置に係り、特に高速に被検体を映像化する高速スピ
ンエコー法において、コントラストの異なる２つの画像
を一度の撮影で得るデュアルコントラスト法を使用した
イメージング方法とその方法を実施するための装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージング法において高速の
撮像を可能とする方法として注目を集めている高速スピ
ンエコー法の原理は、例えばMagnetic Resonance in Me
dicine3, p823-833 (1986)に詳しく論じられている。

【０００３】高速スピンエコー法は、自由誘導減衰(Fre
e Induction Decay)が殆どなくなった後に位相が乱れて
いくスピンを反転させ、位相をそろえることにより得ら
れるエコー信号を用いて画像を形成するスピンエコー法
において、スピンを励起した後に複数の反転パルスを繰
り返しかけて複数のエコー信号を収集するマルチエコー
法を使用し、それぞれのエコーに異なった位相エンコー
ド傾斜磁場を印加し、複数の位相エンコードプロジェク
シヨンデータを一度に取得する方法である。例えば128
エコーを一度に取得すれば、128プロジェクシヨンの画
像を一回のデータ収集で撮影できることになる。

【０００４】さらに高速スピンエコー法の応用技術とし
て、T2強調画像あるいはT1強調画像だけを高速に撮像す
るためのパルス系列に加え、複数のエコー列を前半と後
半に分けて画像を形成し、エコー時間（ＴＥ）の相違に
よるエコー信号成分の相違を利用して例えばスピン密度
強調画像 (プロトン密度画像) とT2強調画像のような異
なる２つの画像を同時に高速に撮像するためのパルス系
列が完成されている。このようなパルス系列を用いる方
法はデュアルコントラスト(Dual Contrast) 法あるいは
ツーコントラスト(Two Contrast)法と呼ばれており、異
なる２種の画像を高速で得られることからその利用可能
性が有望視されている。

【０００５】尚、このような高速スピンエコー法の応用
技術及び臨床応用に関しては、例えばINNERVISION, (5
・ 7), 1992に詳しく論じられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これまでに
報告されている高速スピンエコー法において採用された
デュアルコントラスト法においては、エコー列を等しい
数に前半と後半に分けてデータ収集することしか行われ
ていなかった。このような方法では、例えば、撮影時間
を短くするためにエコー数を増やすと、当然前半に割り
当てられるエコーの数も増加する。そうすると前半のエ
コー信号群で例えばプロトン密度画像を得ようとする
と、ＴＥの長いエコー信号が前半のエコー信号群に含ま
れることになるため、画像にT2緩和成分が加わりプロト
ン密度画像のコントラストが劣化してしまう。

【０００７】即ち、従来のデュアルコントラスト法で
は、撮影時間を短くするためにエコー数を増加させる
と、第１の画像あるいは第２の画像のいずれかの画像コ
ントラストが損なわれてしまう場合がある。

【０００８】従って本発明は、高速スピンエコー法でデ
ュアルコントラスト法を使用するにあたり、エコー列の
エコー数を増やし撮影時間を短縮することができるが、
第１の画像及び第２の画像のいずれの画像の画像コント
ラストも劣化させることがなく、特に例えば上記の場合
の第１の画像のプロトン密度画像等の画像コントラスト
を劣化させることのない磁気共鳴イメージング方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、スピン励起の
ための９０度パルスの後に複数の１８０度パルスを印加
して生じる複数のエコー信号にそれぞれ異なった位相エ
ンコード傾斜磁場を印加して一度の繰り返し時間内で複
数の位相エンコードプロジェクションを計測する高速ス
ピンエコー法で、前記の複数のエコー信号を前半と後半
の２つの群に分け、それぞれのエコー信号の群から画像
を形成することにより一度の撮影でコントラストの異な
る２つの画像を得るデュアルコントラスト法を採用した
磁気共鳴イメージング方法において、第１の画像に利用
する前半のエコー信号の数と第２の画像に利用する後半
のエコー信号の数を異なるものとすることを特徴とする
磁気共鳴イメージング方法である。

【００１０】本発明の１つの態様においては、第１の画
像に利用する前半のエコー信号の数を第２の画像に利用
する後半のエコー信号の数より少なくする。

【００１１】本発明の別の態様においては、前半と後半
のエコー信号の数の比を整数比とし、一方の画像と他方
の画像の形成に使用するエコー信号の積算の比を前記一
方の画像と前記他方の画像に利用するエコー信号の数の
比と同じにすることにより２つの画像の形成を同時に終
了するようにする。

【００１２】また別の態様においては、計測の際、使用
するエコー信号の少ない方の画像の信号の不足部分を補
間により補い、２つの画像の形成を同時に終了するよう
にする。

【００１３】さらに別の態様においては、計測の際、使
用するエコー信号の少ない方の画像の信号の不足部分
を、信号の複素共役性を利用してハーフフーリエ変換法
により補い、２つの画像の形成を同時に終了するように
する。

【００１４】本発明はまた、上記の磁気共鳴イメージン
グ方法を実施するための装置も提供するものである。

【００１５】本発明によれば、高速スピンエコー法でデ
ュアルコントラスト法を使用するにあたり、第１の画像
に利用するエコー信号の数と第２の画像に利用するエコ
ー信号の数を異なるものとして適当に調整することによ
り、全体のエコー信号数を増加させてもいずれの画像も
画像コントラストを損なうことなく第１及び第２の画像
を得られる。例えば、前半のエコー信号を使用して第１
の画像としてプロトン密度画像を得る場合、第１の画像
に利用するエコー信号の数を第２の画像に利用するエコ
ー信号の数より少なくすると、プロトン密度画像に与え
るT2成分の影響を抑制することができる。そのため、プ
ロトン密度画像のコントラストが劣化することがない。

【００１６】また、上記のように第１の画像に利用する
エコー信号の数と第２の画像に利用するエコー信号の数
を異なるものとした場合、両者の画像のための信号計測
と処理が同時に終了しないことになるが、両者の画像の
ための信号計測の積算の比を第１の画像と第２の画像に
利用するエコー信号の数の比と同じにしておくことによ
り、同一の撮影時間で第１の画像と第２の画像の形成が
同時に終了するようにすることができる。積算回数が比
較的少ない場合は、積算の比とエコー信号数の比とを相
等しい簡単な整数比としておけば、設定が容易であり、
有利である。

【００１７】さらに本発明の方法において、上記の第１
の画像及び第２の画像を形成するためのエコーの数が異
なることに起因する問題は、エコー数の方の画像につい
て、ゼロフィリング等の補間法により信号を補間する
か、あるいは信号の複素共役性を利用してハーフフーリ
エ変換法等を用いてエコー数の少ない法の画像の信号不
足を補うことにより解決することができる。

【００１８】従って、本発明の方法によれば、高速スピ
ンエコー法においてデュアルコントラスト法を用いるに
あたり、第１及び第２の画像のいずれも画像コントラス
トを劣化させることなくエコー数を増加させることがで
き、全体の撮影時間を短縮することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１に本発明の磁気共鳴イメージ
ング方法を実施するＭＲＩ装置の構成概要を示すブロッ
ク図を示す。図１に示したＭＲＩ装置は、均一な静磁場
を発生させるための磁石101、被検体内で核磁気共鳴を
生じさせるための高周波磁場を発生させる励起システム
102、被検体から発生する信号を受信し検波した後、A/D
変換するための受信システム103、磁場の強さをＸ、
Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ独立に線形に変化させることが可
能な傾斜磁場発生システム104、受信システム103からの
計測データを基に画像形成に必要な各種演算を行なう画
像処理システム105、上記構成における各システムの動
作タイミングをコントロールするシーケンス制御システ
ム106、高周波の送受信に使用するプローブ107、及びオ
ペレーションを行なう操作卓108を備えている。

【００２０】上記の通り、本発明の磁気共鳴イメージン
グ方法を実施するＭＲＩ装置の構成は、以下に説明する
ような本発明の方法を実施するためのパルスシーケンス
を実行するシーケンス制御システムと、本発明の方法に
従ってエコー信号を処理するための制御システムとを備
えること以外は従来のＭＲＩ装置の構成と同様なもので
あってよい。

【００２１】図１は、上記のシーケンス制御システムが
実行するパルスシーケンスの一例である。このパルスシ
ーケンスにおいては、本発明の方法の説明を容易にする
ためスピン励起のための９０度パルスの後に９個の１８
０度パルスを印加し、一回の励起で９個のプロジェクシ
ョンを得るものである。例えば上記のような実際のＭＲ
Ｉで使用されるような１２８プロジェクションを１回の
励起で得るためには９０度パルスの後に１２８個の１８
０度パルスを印加する必要がある。

【００２２】上記の通り図１のパルスシーケンスにおい
ては、高周波パルス201として核スピン励起のための９
０度パルスとそれに続く９個の１８０度パルスを印加
し、９個のエコー信号を発生させる。これらの高周波パ
ルスはＣＰＭＧ(Carr-Purcell-Meiboom-Gill) 系列を形
成している。そして高周波パルスと同時にスライス選択
のための傾斜磁場202が印加される。上記の９０度パル
スとそれに続く９個の１８０度パルスにより９個のエコ
ー信号205が計測される。このエコー信号計測時にエコ
ー信号を周波数エンコードするための傾斜磁場204が印
加される。

【００２３】本実施例においては、これらの９個のエコ
ー信号のうち第１から第３の３個のエコー信号を使用し
て第１の画像を形成し、第４から第９の６個のエコー信
号を使用して第２の画像を形成するものとする。例え
ば、第１の画像としてプロトン密度画像を得、第２の画
像としてT2強調画像を得る。

【００２４】上記のエコー信号のそれぞれには位相エン
コードを施すための傾斜磁場203が印加される。ここで
前半及び後半のエコー信号の群によりそれぞれk-空間
（信号空間）を分割するため、各位相エンコードには本
来の位相エンコード傾斜磁場に加え、オフセット傾斜磁
場が印加される。

【００２５】例えば図１のパルスシーケンスにおいて
は、前半の３つのエコー信号が第１の画像の形成に使用
されるので、この３つのエコー信号に異なる位相エンコ
ード傾斜磁場が印加される。これらの前半の３つのエコ
ー信号に位相エンコード傾斜磁場及びオフセット傾斜磁
場が印加されることにより、図３(a)に示したようにk-
空間301上で信号が３分割される。図３(a)において、丸
数字１の領域は図１のパルスシーケンスの前半の３つの
エコー信号群のうち本来の位相エンコード傾斜磁場によ
りエンコードされた第１のエコー信号の群の領域、丸数
字２の領域は本来の位相エンコード傾斜磁場とオフセッ
ト傾斜磁場とによりエンコードされた第２のエコー信号
の群の領域、そして丸数字３の領域は本来の位相エンコ
ード傾斜磁場とオフセット傾斜磁場とによりエンコード
された第３のエコー信号の領域に対応する。

【００２６】このように図１のパルスシーケンスでは、
１回の繰り返し時間において前半のエコー信号について
３種類の位相エンコードが得られることになる。従っ
て、１枚の画像を形成するのに例えば１２８プロジェク
ション得ようとすると、前半のエコー信号について１２
８／３回の繰り返しが必要となり、第１から第３のエコ
ーのそれぞれについて１２８／３種類の位相エンコード
量が得られるように傾斜磁場強度を変化させる必要があ
る。そしてそのように位相エンコード量を変化させなが
ら１２８／３回励起及び測定を繰り返すと１２８プロジ
ェクションが得られることになる。

【００２７】図１のパルスシーケンスの後半の６つのエ
コー信号の場合も同様に、異なる位相エンコード傾斜磁
場及びオフセット傾斜磁場が印加されることにより、図
３(b)のk-空間302に示したようにエコー信号群によりk-
空間が６分割される。上記と同様に、図３(b)のk-空間3
02においては丸数字４〜９の領域がそれぞれ位相エンコ
ードされた第４から第９のエコー信号の群の領域を示
す。

【００２８】これらの後半のエコー信号の場合は、１回
の繰り返し時間で６種類の位相エンコードが与えられ、
１枚の画像の形成に必要な例えば１２８プロジェクショ
ンを後半のエコー信号で得ようとすると、１２８／６回
の繰り返しが必要となる。即ち、第４から第９のエコー
信号のそれぞれについて１２８／６種類の位相エンコー
ド量が得られるように傾斜磁場強度を変化させながら１
２８／６回励起及び測定を繰り返すと１２８プロジェク
ションが得られることになる。

【００２９】上記のように、本発明の方法においては１
回の信号計測で計測される第１の画像用のエコー信号数
と第２の画像用のエコー信号数とが異なるため、第２の
画像の信号計測が終わっても第１画像の信号計測が終わ
らないことになる。そこで本発明においては、好ましく
は、使用する数の多い方のエコー信号を積算し、第１の
画像と第２の画像に使用されるエコー信号の積算の比を
第１画像と第２画像を形成するのに使用するエコーの数
の比と等しいものとする。このようにすることにより同
一の撮影時間で第１画像と第２画像の撮影が終了するよ
うにすることができる。

【００３０】エコー信号の積算回数を変更することによ
り、任意のエコー数の比と同じ積算の比とすることがで
きるが、特に積算回数が少ない場合には、使用するエコ
ー信号の数の多い方のエコーの数を少ない方のエコーの
数の整数倍にしておけば、積算のための設定、処理が容
易であり、有利である。例えば、図１に示したパルスシ
ーケンスにおいては第２の画像に利用する後半のエコー
信号の数（６）が第１の画像に利用するエコー信号の数
（３）の２倍になっており、前半のエコー信号の積算を
１とし、後半のエコー信号の積算を２として第１の画像
と第２の画像の形成にそれぞれ使用するエコー信号の積
算の比が２となるようにすればよい。

【００３１】あるいは、上記のように積算の比とエコー
数の比を同一にしなくても、その場合のエコー信号が少
ない方の画像の信号不足部分をゼロフィリング等の補間
により補うことができる。

【００３２】図４に、第１の画像において信号が不足
し、その不足部分をゼロフィリングで補間した場合のk-
空間の分割方法の一例を示す。図４は、図３と同様に一
回の繰り返し時間内に９個のエコー信号を得るパルスシ
ーケンスを使用し、前半の３個のエコー信号と後半の６
個のエコー信号に分けてそれぞれから画像を形成し、前
半の３個のエコー信号と後半の６個のエコー信号にそれ
ぞれ異なる位相エンコードをするが、後半のエコー信号
について積算しない場合を示す。上記の通り、１回の繰
り返し時間において前半のエコー信号については３種、
後半のエコー信号については６種の位相エンコード量が
得られるので、前半と後半で位相エンコード量の同じ変
化量で傾斜磁場を変化させて印加すると、エコー信号数
が多い後半について積算しない場合、前半のエコー信号
の群により占められるk-空間（図４(a), 401) は、後半
のエコー信号の群により占められるk-空間（図４(b), 4
02)の半分となる。そこで空白で示される前半のエコー
信号によるk-空間領域の不足部分をゼロフィリングによ
り補間するものである。

【００３３】上記のように、ゼロフィリング等により第
１の画像に利用するエコーの数を補間することにより同
一の撮影時間で第１の画像と第２の画像の撮影が終了す
るようにすることができる。

【００３４】また、上記のような信号不足部分のある画
像について、ハーフフーリエ変換法を用いて画像形成を
行ってもよい。図５に第１の画像の画像再生法にハーフ
フーリエ変換法を用いた場合のk-空間の分割法の一例を
示す。図５は、図４と同様の場合であって、前半の第１
から第３のエコー信号について図５(a)のk-空間501の丸
数字１〜３の領域となるように位相エンコードした場合
を示す。図５(b)のk-空間502で示したように、第４から
第９のエコー信号には図３及び図４と同様に位相エンコ
ードされる。

【００３５】図５(a)のk-空間501において空白で示され
る第１の画像に使用される信号の不足部分を、信号の複
素共役性を使いハーフフーリエ変換法により補う。これ
により上記の場合と同様に同一の撮影時間で第１画像と
第２画像の撮影が終了するようにすることができる。

【００３６】上記においては、本発明の方法を第１画像
及び第２画像の形成に使用するエコー数の比を１：２に
した例について説明したが、その他の比を使用してもよ
いことは明らかである。当業者であれば、診断対象とな
る組織に特有のエコー信号成分特性、所望する画像の種
類等に応じてエコー数の比を適宜選択し、上記のような
方法により第１画像と第２画像の撮影が終了するように
することができるであろう。

【００３７】

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、高速ス
ピンエコー法においてデュアルコントラスト法を使用す
るにあたり、第１の画像に利用するエコー信号の数と第
２の画像に利用するエコー信号の数を異なるものとして
適当に調整することにより、全体のエコー信号数を増加
させてもいずれの画像も画像コントラストを損なうこと
なく第１及び第２の画像を得られる。例えば、前半のエ
コー信号を使用して第１の画像としてプロトン密度画像
を得る場合、第１の画像に利用するエコーの数を第２の
画像に利用するエコー信号の数より少なくすると、プロ
トン密度画像に与えるT2成分の影響を抑制することがで
きる。そのため、プロトン密度画像のコントラストが劣
化することはない。

【００３８】また、いずれかの画像に利用するエコー信
号の数が少ないことによる信号不足は、補間やハーフフ
ーリエ変換等の技術を用いることで第１画像と第２画像
の撮影が終了するようにすることができ、上記のような
効果が得られる。

【００３９】即ち、本発明の方法によれば、高速スピン
エコー法においてデュアルコントラスト法を使用するに
あたり、コントラストを劣化させることなく２種の異な
る画像を得ることができ、また全体の撮影時間を短縮す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイメージング方法を実施するためのＭ
ＲＩ装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の磁気共鳴イメージング方法に使用され
る計測シーケンスの一例を示す。

【図３】図２に示した計測シーケンスを使用した場合の
k-空間上の分割方法の一例を示す。

【図４】信号不足部分をゼロフィリングにより補った場
合の信号空間上の分割方法の一例を示す。

【図５】信号不足部分をハーフフーリエ変換法により補
った場合の信号空間上の分割方法の一例を示す。

【符号の説明】

101 磁石、102 励起システム、103 受信システム、1
04 傾斜磁場発生システム、105 画像処理システム、1
06 シーケンス制御システム、107 プローブ、108 操
作卓。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スピン励起のための９０度パルスの後に複
   数の１８０度パルスを印加して生じる複数のエコー信号
   にそれぞれ異なった位相エンコード傾斜磁場を印加して
   一度の繰り返し時間内で複数の位相エンコードプロジェ
   クションを計測する高速スピンエコー法で、前記の複数
   のエコー信号を前半と後半の２つの群に分け、それぞれ
   のエコー信号の群から画像を形成することにより一度の
   撮影でコントラストの異なる２つの画像を得るデュアル
   コントラスト法を採用した磁気共鳴イメージング方法に
   おいて、第１の画像に利用する前半のエコー信号の数と
   第２の画像に利用する後半のエコー信号の数を異なるも
   のとすることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
2. 【請求項２】第１の画像に利用する前半のエコー信号の
   数を第２の画像に利用する後半のエコー信号の数より少
   なくすることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメ
   ージング方法。
3. 【請求項３】前半と後半のエコー信号の数の比を整数比
   とし、一方の画像と他方の画像の形成に使用するエコー
   信号の積算の比を一方の画像と他方の画像に利用するエ
   コー信号の数の比と同じにすることを特徴とする請求項
   １に記載の磁気共鳴イメージング方法。
4. 【請求項４】画像形成に使用するエコーの数が少ない方
   の画像形成において、信号の不足部分を補間により補う
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージン
   グ方法。
5. 【請求項５】画像形成に使用するエコーの数が少ない方
   の画像形成において、信号の不足部分をハーフフーリエ
   変換法により補うことを特徴とする請求項１に記載の磁
   気共鳴イメージング方法。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の方法を実
   施するためのシーケンス制御システムと画像処理システ
   ムとを有する磁気共鳴イメージング装置。