JPS63200745A - 磁気共鳴イメ−ジング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被検体（通常は患者）の磁気共鳴（ＭＲ）像
を得る磁気共鳴イメージング装置に係り、特に被検体の
血流速の変化に起因して生ずる血流アーチファクトによ
る画質劣化の低減を図ったものに関する。

（従来の技術） 寝台に載置された被検体を一様静磁場中に配置し、この
静磁場と直角方向にＲＦ磁場を形成することで被検体の
特定スライス部分に磁気共鳴現象を生じさせ、更にＲＦ
磁場の解除後に原子核から発生する磁気共鳴信号を検出
し、この検出結果に基づいて前記特定スライス部分の磁
気共鳴像を形成するものとして磁気共鳴イメージング装
置（ＭＲＩ装置という）がある。このＭＲＩ装置におけ
る映像法の一つに２次元フーリエ変換法（２ＤＦＴ法）
があり、この映像法においては、２次元の位置情報を得
るのに位相コード化（ｐｈａｃｅｅｎｃｏｄｉｎｇ）法
と称される技法を用いている。この場合のパルスシーケ
ンスを第１８図に示す。同図に示すＲＦパルス、スライ
シング用傾斜磁場（ＧＺ）、位相エンコーディング用傾
斜磁場＜ａｙ＞及び読み出し用傾斜磁場（Ｇｘ）を、同
図に示すタイミングで反復することにより、被検体所望
スライス面のＭＲＭ＠を得ることができる。尚、位相エ
ンコーディング用傾斜磁場（ＧＶ）は、同図に示すパル
スシーケンスの反復毎に磁場強度（若しくは磁場印加時
間）を変えている。ＭＲ倍信号はＦ　Ｉ　Ｄ　（ｆｒｅ
ｅ　１ｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｄｅｃａｙ）信号とエコー信
号とが含まれるが、スピンエコ一方ではエコー信号のみ
を検出するようにしている。

そして、得られたＭＲ倍信号画像作成部に取り込み、Ｘ
軸方向及びｙ軸方向で２度フーリエ変換することで被検
体所望スライス面のＣＴ像を形成することができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来装置においては、形成されたＭＲ像
に例えば大動脈等が含まれている場合に、血流変動に起
因して磁気共鳴像にアーチファクトを生じ、診断能が著
しく低下するという問題点を生じている。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、血流アー
チファクトによる画質劣化が少なく、診断能に優れたＭ
Ｒ像を得ることができるＭＲＩＲ置の提供を目的とする
。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明は、被検体所望スライス面の励起及びＭＲ信信服
収集ためのパルスシーケンスを位相コード化法に従って
反復制御し、得られたＭＲ倍信号基づいて前記スライス
面のＭＲ像を形成するＭＲＩＲ置において、前記被検体
の心拍情報を検出する心拍情報検出手段と、この心拍情
報検出手段によって得られた情報に基づく心拍周期を王
で表し、ａ、ｂをそれぞれａ＋ｂ＝１　（ただしａ。

ｂ″ｑＯ）なる関係にある係数としたとき、８丁及びｂ
Ｔなる時間間隔での励起・収集を前記被検体の心拍に同
期して繰り返すことで前記パルスシーケンスの反復制御
を実行するシステムコントローラとを有するものである
。

（作　用） ここで先ず、血流アーチファクトの発生原因について考
えてみる。

第２図に示すように、被検体所望スライス面の像をｆと
し、このｆの２次元フーリエ変換（２０ＦＴ＞像をＦと
すると、位相コード化法に従ったパルスシーケンスの反
復毎にＦｌ　、　Ｆｔ　、　Ｆ３　。

・・・、Ｆｎ　　（ｎは正の整数）で示す帯状のコラム
が順に得られる。ここでコラムＦ１乃至Ｆｎはそれぞれ
Ｆ上のサンプリング格子点の読み出し方向の一列を意味
し、エンコード方向（位相エンコーディング用傾斜磁場
の方向）にエンコード回数分だけ配列される。

しかしながら、データ収集中にスライス面の像ｆの局所
部位２０が変化すると（血流速の変化による）、第３図
に示すように、経時的に血流速■の異なる複数のスライ
ス面の像ｆ１．ｆ２．ｆ３゜・・・それぞれの２次元フ
ーリエ変換像の一部分（コラムに相当）　Ｆ１′、　Ｆ
２’　、　Ｆ３’がランダムに配列されて第２図の２次
元フーリエ変換像Ｆが形成されることになる。すなわち
、第４図に示すように心拍に応じて血流速■が周期的に
変化する像の２次元フーリエ変換像の一部が帯状に抽出
されてそれらがランダムに配列されるのである。このた
めに、エンコード方向にデータを眺めてみると、実際の
２次元フーリエ変換像Ｆは、第５図に示すように理想的
なプロフィール４０に比して激しく変化するプロフィー
ル４１となる。それ故に、ＭＲＩＲ置において、２次元
フーリエ変換像Ｆを２次元逆離散フーリエ変換して得た
画像ｆには、第６図に示すように、画像中央から両端部
にかけて多数のアーチファクト５０が現われてしまうの
である。

そこで、被検体の心拍に同期し且つ心拍周期の略１／２
の時間間隔でパルスシーケンス繰り返しを制御するよう
にする。すなわち、第７図に示すように、心拍の周期を
王とするとき、位相コード化法に従った励起・収集を略
Ｔ／２毎に行うようにする。すると、血流速（Ｖ）が最
も異なるタイミンクで励起・収集したことになり、第８
図に示すように、ｆｌ、Ｔ４なる２つの画像それぞれの
２次元フーリエ変換像Ｆ１　、Ｆ２の帯状部を交互に得
たことになる。

より一般的には、ａ＋ｂ＝’ｌ　（ただしａ、ｂｓＯ）
としたとき、励起・収集のためのパルスシーケンスの反
復間隔がａＴ、ｂＴ、ａＴ、ｂＴ、・・・となればよい
。被検体の心拍をモニタするのは心拍周期Ｔが次第に変
化することがしばしばあるためで、そのときには第９図
に示すように、それまでの心拍周期（Ｔ１乃至Ｔｍ）か
ら次の周期（Ｔｍ＋ｉ）を予測してａＴｍ＋を及びｂＴ
ｍ＋ｔの時間間隔で励起・収集を行えばよい。

第８図の２次元フーリエ変換像Ｆのエンコード方向にお
けるプロフィールは、第１０図に示すようになる。同図
においてＦｌは血流速が最も速い場合であり、Ｆ２は血
流速が最も遅い場合である。

そしてＦと、Ｆｌ　、Ｆ２の平均値（Ｆｉ　十Ｆ２　／
２との差Ｄ＝Ｆ−（Ｆｌ　＋Ｆ２　）／２は、Ｆｌ　−
（Ｆｉ　十Ｆ２　）／２＝　（Ｆ２−Ｆｔ　）／２・・
・（１） Ｆ２−（Ｆｌ　＋Ｆ２　）／２ ＝　−（Ｆ２−Ｆｌ　　）／２・・・（２）となる（第
１１図参照）。これはエンコードサンプリング間隔Δω
毎に（Ｆ２−Ｆｌ　）／２の符号を反転したものでおり
、 Ｄ（ω）＝ Ｆ２　（ω）−Ｆｌ（ω）ｅＩ　（ｏｏ　ｙｃ　）／　
（Ａ　ｏａ　）・・・（３） と表される。Ｄはエンコード方向ωと読み出し方向ψと
の関数であり、本来Ｄ（ω）ではなくＤ（ω、ψ）と書
くべきであるが、ここではψが出てこないためＤ（ω）
としている。Ｆｌ　、Ｆ２についても同様である。

従って、前記りの２次元逆離散フーリエ変換像ｄ（ｘ、
ｙ）は、 ｄ　（ｘ、　Ｖ）　−にＪ　（ｘ十π、　ｙ）　　　　
　　・・・（４）となる（第１２図参照）。ただし、 である。ここで、Ｔ２の２次元フーリエ変換がＦ２であ
り、ｆｌの２次元フーリエ変換がＦｌである。第１３図
及び第１４図に示すように、ｆｌとＴ２との違いは血流
によって変動する部位、すなわち血管部位２０ａ、２０
ｂだけであるから、Ｑ＝　（Ｔ２．−ｆｔ　＞／２にお
いては、第１５図に示すように血管部位２０Ｇのみが差
分像として現れる。従ってＤの２次元逆離散フーリエ変
換像ｄにおいては、Ｑ＝　（Ｔ２−ｆｔ　）／２像にお
ける血管部位２０Ｇ　（第１５図参照）が、第１６図に
おいて２０ｄ、２０ｅで示すようにエンコード方向の両
端部（−π、π）に現れる。

上記のようにＦと、ｆ”ｌ　、　Ｆ２の平均１１ＩＩ（
Ｆ１十Ｆ２）／２との差りがＦ　−（Ｆｔ　、　Ｆ２　
）／２であるから、心拍に同期し且つａＴ、ｂＴ、ａＴ
。

ｂＴ、・・・の時間間隔で励起・収集されたデータＦ第
８図参照）は、 Ｆ−Ｄ　（Ｆｉ　十Ｆ２　）／２　　　　　・・・（６
）と表される。従ってこのＦの２次元逆離散フーリエ変
換によってえられる画像ｆは、 ｆ−ｄ　（ｆ１＋ｆ２）／２　　　　　・・・（７）と
なる。すなわち、第１７図に示すように、アーチファク
トを含まない２つの画像ｆ１．ｆ２の平均と、画像の両
端部にアーチファクトを有しそれ以外は階調値零である
画像ｄとの和となる。この画像ｆが被検体所望スライス
面のＭＲ像として表示されるのである。この表示画像ｆ
によれば、アーチファクト２０ｄ、２０ｅが画像の両端
部にのみ現われ、画像の中央部にはアーチファクトが現
われないから、第６図のように画像中央から画像両端に
かけて多数のアーチファクト５０が現われる場合に比べ
て医用診断能が向上する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例たるＭＲＩ装置のブロック図
である。同図においてＰは被検体、１はこの被検体に静
磁場ＨＯを作用させる静磁場発生部、２は被検体Ｐに励
起パルスであるＲＦパルスを与えるＲＦパルス送信部、
３は静磁場Ｈｏに重畳される傾斜磁場を発生する傾斜磁
場発生部である。この傾斜磁場発生部３は、前述したよ
うにスライシング用傾斜磁場ＧＺ、位相エンコーディン
グ用傾斜磁場ＧＶ及び読み出し用傾斜磁場（３ｘをそれ
ぞれ発生するようになっている。

４は被検体ＰよりのＭＲ倍信号受信する信号収集部であ
り、５はこの信号収集部４によって受信されたＭＲ倍信
号取り込み、被検体ＰのＭＲ像を再構成する画像作成部
である。６はこの画像作成部５によって作成されたＭＲ
像を可視化する画像表示部である。

また、本実施例装置においては、被検体Ｐの心拍情報を
検出する心拍情報検出手段８が配置されてあり、この手
段８により検出された心拍情報はシステムコントローラ
７に送出されるようになっている。心拍情報検出手段８
としては、例えば被検体の心起電力を検出する心電計（
ＥＣＧ）９と、この心電計９より出力された心電図波形
、特に必至の興奮によって生ずるＲ波を検知しＲ波の位
置信号を出力するＲ波検出回路１０とを有して成るもの
が適用されている。このＲ波位置信号が本発明における
心拍情報の一例である。

システムコントローラ７は、静磁場発生部１゜ＲＦパル
ス送信部２．傾斜磁場発生部３及び信号収集部４の動作
制御を司るもので、このシステムコントローラ７の制御
によって第１８図のパルスシーケンスが実行されるよう
になっている。しかしてこのシステムコントローラ７は
、前記心拍情報検出手段８よりの心拍情報（ここではＲ
波信号位置）に基づく心拍周期をＴで表し、ａ、ｂをそ
れぞれａ＋ｂ＝１（ただしａ、ｂ挾Ｏ）なる関係になる
係数としたとき、ａＴ及びｂＴなる時間間隔での励起・
収集を被検体の心拍に同期して繰り返すことで第１８図
のパルスシーケンスの反復制御を実行するようになって
おり、これが本実施例装置の特徴点の一つとなっている
。

以上の構成において、被検体Ｐの心起電力がＥＣＧ９に
よって検出され、この検出結果に基づいて心電図波形に
おけるＲ波の位置信号がＲ波検出回路１０によって生成
される。システムコントローラ７は、このＲ波位置信号
より被検体Ｐの心拍周期Ｔを求め、既述したようにａＴ
、ｂＴ、ａＴ、ｂＴ、・・・なる時間間隔で、被検体所
望スライス面の励起及びＭＲ倍信号収集を制御する。こ
れにより、前記スライス面のＭＲ倍信号信号収集部４に
よって収集され、収集されたＭＲ倍信号画像作成部５に
送出される。そしてこの画像作成部５によって前記スラ
イス面のＭＲ像が形成されるのであるが、前記システム
コントローラ７の制御下で得たＭＲ倍信号取り込むよう
にしているため、すなわち前（６）式によるデータＦが
この画像作成部５に取り込まれるために、この画像作成
部５においてデータＦの２次元道離散フーリエ変換の実
行によって得られる画像ｆ（前（力式参照）は、第１７
図に示すように画像ｆ１．ｆ２の平均と、画像の両端部
のみにアーチファクトを有しそれ以外は階調値零となる
画像ｄとの和として得られる。

そしてこの画＠ｆが画像表示部６で表示され、診断に供
されることになる。この表示画像（ｄ＞によれば、血流
速の変動に起因するアーチファクトは画像の両端部に集
まり、画像の中央部には現れないから、従来装置による
ＭＲ像（第６図参照）に比べて画質劣化が少なく、従っ
て医用診断能の向上を図ることができる。

また、本実施例装置においては、１心拍中に２回の割合
で励起・収集が行われるため、心拍周期Ｔ毎に励起・収
集する場合に比べて１／２の時間でＭＲ像１枚分のスキ
ャンを終了できるという利点をも有する。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の変形実施が可能であるのはいうまでもない。例えば
心拍情報検出手段８に、被検体の心音を検出する心音計
（ＥＰＧ）などを適用するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、血流アーチファク
トによ画質の劣化が少なく、診断能に優れたＭＲ像を得
ることができるＭＲＩ装置を提エンコートパう１η □工〕コーＹ一方１町 第６図 Ｆｔ−（Ｆｔ＋Ｆｚ）／２冨（Ｆ２−Ｆｌ）／２第１２
図 第１５図　第１６図 第１８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体所望スライス面の励起及び磁気共鳴信号収集のた
   めのパルスシーケンスを位相コード化法に従つて反復制
   御し、得られた磁気共鳴信号に基づいて前記スライス面
   の磁気共鳴像を形成する磁気共鳴イメージング装置にお
   いて、前記被検体の心拍情報を検出する心拍情報検出手
   段と、この心拍情報検出手段によつて得られた情報に基
   づく心拍周期をＴで表し、ａ、ｂをそれぞれａ＋ｂ＝１
   （ただしａ、ｂ≠０）なる関係にある係数としたとき、
   ａＴ及びｂＴなる時間間隔での励起・収集を前記被検体
   の心拍に同期して繰り返すことで前記パルスシーケンス
   の反復制御を実行するシステムコントローラとを有する
   ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。