JPH11216128A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照射ＲＦパルス数に比して多くの信号を発生
させてそれらからデータ収集し、良好な画質の画像を高
速に得る。 【解決手段】 ９０°パルスの印加から時間τの後、１
８０°パルスを時間ｔの間隔で３個加え、９０°パルス
から時間２τの後、５つの、プライマリーエコーとステ
ィミュレイテッドエコーとが混在した信号Ｓ１〜Ｓ５を
時間ｔの間隔で発生させて、これらの信号に読み出しお
よび周波数エンコード用傾斜磁場Ｇｒのパルスと、各信
号からのデータがＫスペースにおいて隣接して配置され
るような位相エンコード量となる位相エンコード用傾斜
磁場Ｇｐのパルスを加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＮＭＲ（核磁気
共鳴）現象を利用してイメージングを行うＭＲイメージ
ング装置に関し、とくに、１ＴＲ（繰り返し時間）内で
章動パルス印加した後、複数個のリフォーカスパルスを
加えて複数個のスピンエコー信号を発生させ、それぞれ
に異なる位相エンコードを施す撮像スキャン法により高
速に画像を得るＭＲイメージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１ＴＲ（繰り返し時間）内で章動パルス
印加した後、複数個のリフォーカスパルスを加えて複数
個のスピンエコー信号を発生させ、それぞれに異なる位
相エンコードを施すなら、１ＴＲでＫスペース（生デー
タ空間）に配置すべき複数のラインのデータを得ること
ができるため、高速に画像を得ることができる。このよ
うな高速撮像スキャン法として、従来より高速スピンエ
コー法（以下、ＦＳＥ（Fast Spin Echo の略）法と称
する）が知られている。

【０００３】このＦＳＥ法では、図５に示すようなパル
スシーケンスを行う（ " RARE Imaging : A Fast Imag
ing Method for Clinical MR ",Magnetic Resonance in
Medicine, 3,pp823-833, 1986 ）。まず、９０°パル
ス（章動パルス）を印加した後、複数個（ここでは５
個）の１８０゜パルス（リフォーカスパルス）を加える
とともに、これらのＲＦパルスの各々と同時にスライス
選択用の傾斜磁場Ｇｓのパルスを加える。最初の１８０
°パルスは９０°パルスから時間τ後に加え、その後の
１８０°パルスは各々時間２τ後に加える。

【０００４】そして、読み出し（および周波数エンコー
ド）用の傾斜磁場Ｇｒのパルスを加えて、スピンエコー
の信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を１８０゜パルス
と１８０゜パルスとの間で各々発生させる。これらは９
０°パルスから時間２τの間隔でつぎつぎに生じる。こ
れらの信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の各々の発生
直前に位相エンコード用の傾斜磁場Ｇｐのパルスをそれ
ぞれ加えて所定の一方向の位置情報に関して位相エンコ
ードを施す。その各々のＧｐパルスの印加量を、それら
の信号から得たデータが図４に示すようにＫスペース上
で位相方向の異なる場所に配置されるものとなるような
位相エンコード量に対応させる。

【０００５】この場合、１回のＴＲで５個の信号が発生
し、それぞれに異なる位相エンコードを施しているの
で、Ｋスペース(図４)の５ライン分のデータをＴＲごと
に得ることができ、そのため、必要なライン数分のデー
タを得るためのＴＲの回数を少なくできて、高速な撮像
が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、ＴＲ内での最終の信号の発生時間（章動パルスから
の時間)が、ＴＲ内で多数の信号を発生させればその数
に比例して延長することになり、ＴＲが長くなるととも
に、信号強度が小さくなってＳ／Ｎ比が悪くなるなどの
問題がある。すなわち、図５の例では、発生信号数をｎ
とすると、最終の信号の発生時間はｎ×２τとなる。こ
のようにＴＲ内での最終の信号の発生時間が長くなって
信号強度が低くなると、Ｋスペースにおいてこれと隣接
させられる他のデータとの間で信号強度差が大きくなっ
て画像のアーティファクトの原因となる。

【０００７】これを避けるには１ＴＲ内での発生信号数
を少なくすればよいが、そうすると高速撮像の利点が損
なわれることになるし、撮像枚数の減少やＳＡＲ（ＲＦ
被曝）の増加等の問題が生じる。

【０００８】この発明は、上記に鑑み、スティミュレイ
テッドエコーを利用することにより、データ収集すべき
信号数を、１ＴＲ内で加えるＲＦパルスの数に対して増
加させるようにし、これによってＴＲの短縮と信号強度
差の減少をもたらして、アーティファクトのない良好な
画質の再構成画像を高速に得ることができるように改善
できる、ＭＲイメージング装置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】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
章動パルスおよびリフォーカスパルスを印加するＲＦ送
信手段と、スライス選択用傾斜磁場パルス、位相エンコ
ード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用傾斜磁場パルス
を印加する傾斜磁場パルス印加手段と、エコー信号を受
信し、位相検波した後サンプリングしてＡ／Ｄ変換して
データを得る受信手段と、上記ＲＦ送信手段、傾斜磁場
パルス印加手段および受信手段を制御して、１個の章動
パルスを印加し、第１の時間が経過した後複数個のリフ
ォーカスパルスを、第２の時間の間隔で順次印加するこ
とにより、最初のリフォーカスパルスから上記の第１の
時間と同じ時間が経過した後上記リフォーカスパルスの
数の２倍よりも１少ない数の信号を、上記の第２の時間
と同じ間隔で発生させ、これら各信号に異なる位相エン
コード量が与えられるよう位相エンコード用傾斜磁場パ
ルスをコントロールした上で、これらの各々の信号から
データを収集するようにする制御手段と、収集したデー
タをＫスペースに配置して画像を再構成する手段とが備
えられることが特徴となっている。

【００１０】章動パルスを印加した後、リフォーカスパ
ルスを加えるとき、すべての磁化がその各リフォーカス
パルスによって反転させられるわけではなく、縦磁化に
入るものもある。このようにリフォーカスパルス印加に
よってリフォーカスされるものと縦磁化に入るものとの
分化が、複数個のリフォーカスパルスの各々で生じるこ
とになる。そして、縦磁化を経て結局リフォーカスされ
て発生する信号はスティミュレイテッドエコーと呼ば
れ、縦磁化を経ないで発生する信号はプライマリエコー
と呼ばれる。このことから、１個の章動パルスを印加
し、第１の時間が経過した後複数個のリフォーカスパル
スを、第２の時間の間隔で順次印加すると、最初のリフ
ォーカスパルスから上記の第１の時間と同じ時間が経過
した後、プライマリエコーとスティミュレイテッドエコ
ーが混ざった、上記リフォーカスパルスの数の２倍より
も１少ない数の信号が、上記の第２の時間と同じ間隔で
発生することになる。

【００１１】そこで、これらの信号に異なる位相エンコ
ードを施した上でデータ収集すれば、１ＴＲ内で、リフ
ォーカスパルスの数に比して多い数のデータを得ること
ができるため、ＲＦ照射回数に対して収集データ数を多
くできてＳＡＲの問題を低減できる。また、１ＴＲ内で
の最終の信号発生までの時間を短縮できるので、ＴＲ自
体を短くできる。短いＴＲで位相エンコードの異なる多
くのデータを収集できるので、全体の撮像時間を短縮で
きる。発生する信号の間隔は、複数個のリフォーカスパ
ルスの間隔（第２の時間)に相当し、これは上記の第１
の時間よりも短いものとすることができるので、信号発
生時点を接近させることにより信号強度差を少なくする
ことができ、そのため再構成画像のアーティファクトを
なくすことが可能である。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかるＭＲイメージング装置は、図１で示すように構成
されている。図１において主マグネット１１は強力な静
磁場を発生するもので、この静磁場中に図示しない被検
体が配置される。また、傾斜磁場コイル１２は、Ｘ，
Ｙ，Ｚの直交３軸方向に磁場強度が傾斜する３つの傾斜
磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを、上記静磁場に重畳するように
して発生するよう３組設けられている。被検体には送信
用のＲＦコイル１３と、ＮＭＲ信号の受信用ＲＦコイル
１４とが取り付けられる。

【００１３】ホストコンピュータ２１はシステム全体の
制御を行い、シーケンサ２２はこのホストコンピュータ
２１の制御の下で、被検体の所望の断面での画像を再構
成するためのデータを収集するシーケンス（後に図２を
参照しながら説明する）を行うのに必要な種々の命令を
送信系、受信系および傾斜磁場発生系に送る。傾斜磁場
発生については、波形発生器１５からＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚ
に関する所定のパルス波形を所定のタイミングで発生さ
せて、傾斜磁場電源１６に送らせ、傾斜磁場コイル１２
からその波形・タイミングのＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生さ
せる。図２のパルスシーケンスで示すスライス選択用傾
斜磁場Ｇｓ、読み出し用（周波数エンコード用）傾斜磁
場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐは、これらＧ
ｘ、Ｇｙ、Ｇｚのいずれか１つを用い、あるいはいくつ
かずつを組み合わせて作られる。

【００１４】また、波形発生器１５は、シーケンサ２２
の制御の下でＲＦパルスの波形を所定のタイミングで発
生して振幅変調器２４に送る。この振幅変調器２４に
は、ＲＦ信号発生器２３からのＲＦ信号がキャリアとし
て送られてきており、このキャリアが波形発生器１５か
らの波形信号に応じて振幅変調される。このＲＦ信号発
生器２３は、被検体の共鳴周波数に相当する周波数のＲ
Ｆ信号を発生するようにホストコンピュータ２１によっ
てセットされている。振幅変調器２４の出力はＲＦパワ
ーアンプ２５を経てＲＦコイル１３に送られる。こうし
て、ＲＦコイル１３から送信されるＲＦ信号の波形とタ
イミングとがシーケンサ２２によって定められることに
より、図２に示す９０°パルスや１８０°パルスが被検
体に照射されることになる。

【００１５】被検体から発生したＮＭＲ信号は受信用の
ＲＦコイル１４で受信され、プリアンプ２６を経て位相
検波器２７に送られる。位相検波器２７には、送信ＲＦ
パルスのキャリアとなっているＲＦ信号が、ＲＦ信号発
生器２３から送られてきており、この信号が参照信号と
して用いられて位相検波が行われる。Ａ／Ｄ変換器２８
は、シーケンサ２２によってタイミングや周波数などが
制御されたサンプリングパルス発生器２９からのサンプ
リングパルスに応じて、位相検波器２７からの検波信号
をサンプリングし、デジタルデータに変換する。このデ
ジタルデータはホストコンピュータ２１に取り込まれ、
画像再構成装置３３によってフーリエ変換処理される。
これによって再構成された画像はディスプレイ装置３２
によって表示される。指示器３１は、オペレータ等がホ
ストコンピュータ２１に必要な指示を与えるためのキー
ボードやマウスなどである。

【００１６】このようなＭＲイメージング装置におい
て、ホストコンピュータ２１およびシーケンサ２２の制
御の下に図２に示すようなパルスシーケンスが行なわれ
る。図２において、まず９０゜パルス（章動パルス）を
印加した後、時間τが経過したら最初の１８０゜パルス
（リフォーカスパルス）を加え、その後、時間ｔの間隔
で２個の１８０°パルスを順次加える。スライス選択用
の傾斜磁場Ｇｓのパルスは、これらのＲＦパルスの各々
と同時に加える。

【００１７】すると、最初の１８０°パルスから時間τ
（９０°パルスからは時間２τ）が経過した時点でスピ
ンエコー信号Ｓ１が発生し、その後、時間ｔの間隔で、
信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５（合計５個の信号）が順次
発生する。そこで、この信号発生に合わせて、読み出し
用（および周波数エンコード用）の傾斜磁場Ｇｒのパル
スを加える。すなわち、Ｇｒパルスを、９０°パルスと
最初の１８０°パルスとの間でディフェージング用パル
スとして加え、最後の１８０°パルスの後で、各エコー
信号発生時点で印加磁場の時間積分量が０となるよう、
エコーごとにその振幅を正負にスイッチングさせる。

【００１８】信号Ｓ１〜Ｓ５の各々への位相エンコード
用のＧｐパルスの印加量（振幅値の時間積分）は、これ
ら信号Ｓ１〜Ｓ５からのデータが、Ｋスペースに図４の
ように配置されるようなものとされる。この図４で示す
Ｋスペースでは、図の上下方向が位相方向（中央が位相
エンコード量０、上方向が位相エンコード量がプラスの
方向、下方向が位相エンコード量がマイナスの方向）、
左右方向が周波数方向である。

【００１９】ここで、信号Ｓ１〜Ｓ５の各々がどのよう
な位相的経路を経て発生するかを図３を用いて説明す
る。この図３は、静磁場不均一性による位相分散の時間
変化を示すフェーズダイアグラムである。通常、リフォ
ーカスパルスの印加によってすべての磁化を反転させる
ことは不可能で、反転状態にない磁化が存在することに
なる。つまり、リフォーカスパルスの印加により完全に
反転する磁化と縦磁化に入る磁化とに分化し、前者はプ
ライマリエコーとして発生する。縦磁化となったものは
後のリフォーカスパルス印加によって反転して信号とし
て発生することになり、この縦磁化を経たものがスティ
ミュレイテッドエコーと呼ばれる。また、これとは別
に、定常的に位相が分散する第２スティミュレイテッド
エコーも発生する。

【００２０】図３において、９０°パルス印加によって
位相が分散しはじめ（ＡからＢへの経路）、時間τで１
８０°パルスを加えたことによって１８０°反転した磁
化はＣＲの経路を通ってプライマリエコー（信号Ｓ１）
として、時間２τの時点で発生することになる。最初の
１８０°パルスで縦磁化になったものはＢＥの経路を通
り、２番目の１８０°パルスで反転させられるとＩＳの
経路を通って、時間２τ＋ｔの時点でスティミュレイテ
ッドエコー（信号Ｓ２）として発生する。

【００２１】最初の１８０°パルスで反転させられてＡ
ＢＣの経路を通り、２番目の１８０°パルスで再び反転
させられてＨＦの経路を通り、さらにＬに至ったときに
３番目の１８０°パルスで反転させられＯＴを経て、時
間２τ＋２ｔの時点で発生する信号Ｓ３は第２スティミ
ュレイテッドエコーである。この時間２τ＋２ｔの時点
で発生する信号Ｓ３には、ＡＢＥＬＯＴの経路を通った
スティミュレイテッドエコーも含まれる。

【００２２】時間２τ＋３ｔの時点で発生する信号Ｓ４
には、ＡＢＤＫＰＵの経路を経たスティミュレイテッド
エコーと、ＡＢＥＫＰＵの経路を経た信号とが含まれ
る。時間２τ＋４ｔの時点で発生する信号Ｓ５は、ＡＢ
ＤＪＱＶの経路を通った信号である。

【００２３】このようにして発生した信号Ｓ１〜Ｓ５は
図４に示すようにＫスペースにおいて隣接して配置され
るが、信号Ｓ１〜Ｓ５の発生間隔は時間ｔであってきわ
めて接近している。そのため、それらの隣接して配置さ
れる信号間の強度差は大きくなく、Ｋスペースにおいて
位相方向に大きな信号段差を生じさせない。したがっ
て、アーティファクトのない画像を再構成することがで
きる。

【００２４】なお、ここでは、リフォーカスパルスの印
加数を３として、５個の信号Ｓ１〜Ｓ５を発生させる例
について述べたが、一般に、リフォーカスパルスの印加
数をｎとすると（ｎ−１）個の信号を発生させることが
でき、ｎは３に限らないことはもちろんである。Ｋスペ
ースへのデータの配列方法も図４に限ることなく、位相
方向に大きな信号段差を生じさせない他の配列方法を採
用することができる。章動パルス、リフォーカスパルス
として９０°パルス、１８０°パルスをそれぞれ用いて
いるが、フリップ角はこれに限らない。その他、この発
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＭＲイ
メージング装置によれば、スティミュレイテッドエコー
を利用してデータ収集するようにしているので、データ
収集すべき信号数を、１ＴＲ内で加えるＲＦパルスの数
に対して増加させ、これによってＴＲを短縮させるとと
もに位相方向に隣接して配置される信号の強度差を少な
くして、アーティファクトのない良好な画質の再構成画
像を、短縮した撮像時間で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかるＭＲイメージン
グ装置を示すブロック図。

【図２】同実施形態において行うパルスシーケンスを示
すタイムチャート。

【図３】同実施形態における位相分散を説明するための
フェーズダイアグラム図。

【図４】同実施形態におけるＫスペースの一例を示す
図。

【図５】従来例にかかるパルスシーケンスを示すタイム
チャート。

【符号の説明】

１１ 静磁場発生用主マグネット １２ 傾斜磁場コイル １３ 送信用ＲＦコイル １４ 受信用ＲＦコイル １５ 波形発生器 １６ 傾斜磁場電源 ２１ ホストコンピュータ ２２ シーケンサ ２３ ＲＦ信号発生器 ２４ 振幅変調器 ２５ ＲＦパワーアンプ ２６ プリアンプ ２７ 位相検波器 ２８ Ａ／Ｄ変換器 ２９ サンプリングパルス発生器 ３１ 指示器 ３２ ディスプレイ装置 ３３ 画像再構成装置 Ｓ１〜Ｓ５ スピンエコー信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 章動パルスおよびリフォーカスパルスを
   印加するＲＦ送信手段と、スライス選択用傾斜磁場パル
   ス、位相エンコード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用
   傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場パルス印加手段と、
   エコー信号を受信し、位相検波した後サンプリングして
   Ａ／Ｄ変換してデータを得る受信手段と、上記ＲＦ送信
   手段、傾斜磁場パルス印加手段および受信手段を制御し
   て、１個の章動パルスを印加し、第１の時間が経過した
   後複数個のリフォーカスパルスを、第２の時間の間隔で
   順次印加することにより、最初のリフォーカスパルスか
   ら上記の第１の時間と同じ時間が経過した後上記リフォ
   ーカスパルスの数の２倍よりも１少ない数の信号を、上
   記の第２の時間と同じ間隔で発生させ、これら各信号に
   異なる位相エンコード量が与えられるよう位相エンコー
   ド用傾斜磁場パルスをコントロールした上で、これらの
   各々の信号からデータを収集するようにする制御手段
   と、収集したデータをＫスペースに配置して画像を再構
   成する手段とを備えることを特徴とするＭＲイメージン
   グ装置。