JP2000175882A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＦＳＥ法において再構成画像の画像ぶれアー
ティファクトを軽減する。 【解決手段】 シーケンサ２２により位相エンコード量
を一方向に変化させてデータ収集しＫスペースを構成し
た後、ホストコンピュータ２１においてこのデータから
複素共役を利用してデータを作ることにより、位相エン
コード量の変化方向を逆方向にしたシーケンスで収集し
たデータと同様のデータを得、これらのデータを加算し
て画像再構成装置３３によって画像再構成する。

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、とくに高速スピンエコー法とよばれる
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】高速スピンエコー法（以下、ＦＳＥ（ F
ast Spin Echo の略）法と称する）では、図２に示すよ
うなパルスシーケンスを行う（ " RARE Imaging : A F
ast Imaging Method for Clinical MR ",Magnetic Reso
nance in Medicine, 3,pp823-833, 1986 ）。まず、９
０°パルス（章動パルス）を印加した後、複数個（ここ
では７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。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，Ｓ
２，…を１８０゜パルスと１８０゜パルスとの間で各々
発生させる。これらの信号Ｓ１，Ｓ２，…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Ｋスペース（生データ空間）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。

【０００３】すなわち、これらの信号Ｓ１〜Ｓ７から得
たデータを図３の（ａ）に示すようにＫスペースに端か
ら順にそれぞれ配置する。つまり、信号Ｓ１からのデー
タがＫスペースにおいて上端部（位相方向のプラス側の
高周波域）に、信号Ｓ２からのデータがその中央側（位
相方向の低周波側）の隣りの部分に、信号Ｓ３からのデ
ータがさらにその中央側（位相方向の低周波側）の隣り
の部分に、信号Ｓ４からのデータがその隣りで最も中央
（位相方向の最も低い周波数域）の部分に、信号Ｓ５か
らのデータがその下側（位相方向のマイナス側の高周波
側）の隣りの部分に、信号Ｓ６からのデータがその下側
（位相方向のマイナス側の高周波側）の隣りの部分に、
さらに信号Ｓ７からのデータがその下側の隣りの最も位
相方向のマイナス側の高周波側の端部に、それぞれ配置
されるように、それらの信号に加えられる位相エンコー
ド量が定められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、再構成画像に画像ぶれのアーティファクトが発生す
るという問題がある。すなわち、従来のＦＳＥ法では、
信号Ｓ１〜Ｓ７が得られた順に図３（ａ）に示すように
Ｋスペースの端から順に配置しているが、これらの信号
の強度は図３の（ｂ）に示すようにＴ２減衰により指数
級数的に小さくなる。このことから信号強度差の大きい
エコーをＫスペースにおいて隣接して配置することとな
って、その急激な信号強度差が原因となって画像ぶれの
アーティファクトが生じてしまう。

【０００５】この発明は、上記に鑑み、簡単な構成でし
かも撮像時間（データ収集時間）を長くすることなし
に、画像ぶれアーティファクトを減少させることができ
るように改善した、ＭＲイメージング装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【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
パルスを印加した後多数個のリフォーカスパルスを順次
印加することによりそれぞれスピンエコーの信号を発生
させ、その発生順に位相エンコード量が一方向に変化す
るよう、位相エンコード量が定められたパルスシーケン
スを行う制御手段と、Ｋスペース上に配置されたデータ
から複素共役を利用して新たなデータを作り出して元の
データと加算して画像再構成する手段と、が備えられる
ことが特徴となっている。

【０００７】複素共役を利用することにより、元のＫス
ペース上に配置されたデータを位相方向に反転したよう
なデータ配列を得ることができる。この新たなデータ配
列（Ｋスペース）は位相エンコード量の変化順序を反対
方向にして行ったシーケンスにより収集したデータと同
じものとなり、位相方向の信号強度プロファイルが元の
Ｋスペースに対し位相方向に反転したものとなる。そこ
で元のＫスペース上のデータと新たなＫスペース上のデ
ータとを同じ位置に配置されるべきもの同士で加算（加
算平均を含む）してＫスペースを構成すれば、位相方向
での信号強度差は全体として緩和されるとともに、エコ
ー間でも緩和される。そのため、これから画像を再構成
することによって画像ぶれの抑制された画像を得ること
ができる。位相方向の信号強度プロファイルが元のＫス
ペースに対し位相方向に反転したようなＫスペースを得
るのに、位相エンコード量の変化順序を反対方向にして
シーケンスを行いデータ収集する必要がないため、撮像
時間（データ収集に要する時間）が長くなることがな
い。また、複素共役を利用して新たなデータを作り出す
ため構成が簡単である。

【０００８】

【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から発生
させられる強力な静磁場中に、図示しない被検体が配置
される。また、この静磁場に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
が重畳させられる。この３つの傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇ
ｚをそれぞれ発生するものとして、３組のコイルからな
る傾斜磁場コイル１２が設けられる。こうして被検体に
は静磁場とそれに重畳した傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚが
印加されることになる。ＲＦコイル１３はこの被検体に
ＲＦパルスを照射するためのものであり、ＲＦコイル１
４は被検体から発生したＮＭＲ信号を受信するためのも
のである。

【０００９】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。

【００１０】傾斜磁場発生についてはつぎの通りであ
る。まず、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Ｇ
ｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐは、これらＧｘ、Ｇ
ｙ、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。

【００１１】ＲＦパルス照射はつぎのように行われる。
シーケンサ２２の制御の下で、波形発生器１５からＲＦ
パルスの波形を所定のタイミングで発生させて、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ＲＦ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。

【００１２】その後、被検体からＮＭＲ信号が発生し、
これがつぎのようにして受信されデータ収集される。こ
の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、データ収集がなされる。

【００１３】収集されたデータは画像再構成装置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。

【００１４】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ＦＳＥ法によるパルスシーケ
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、複数個（ここでは７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。そして読み出し用
（および周波数エンコード用）の傾斜磁場Ｇｒのパルス
を上記のＲＦパルスの間隔内で加えて、それぞれの１８
０°パルスの間隔内でスピンエコーの信号Ｓ１〜Ｓ７を
発生させる。

【００１５】これらの各信号Ｓ１〜Ｓ７には、位相エン
コード用のＧｐパルスが印加されるが、その印加量（振
幅値の時間積分）は、つぎのようにして定められてい
る。すなわち、これら信号Ｓ１〜Ｓ７からのデータが、
Ｋスペースに、図３の（ａ）のように端から順に配置さ
れるようなものとされている。この図３（ａ）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。

【００１６】すなわち、信号Ｓ１からのデータがＫスペ
ースにおいて上端部（位相方向のプラス側の高周波域）
に、信号Ｓ２からのデータがその中央側（位相方向の低
周波側）の隣りの部分に、信号Ｓ３からのデータがさら
にその中央側（位相方向の低周波側）の隣りの部分に、
信号Ｓ４からのデータがその隣りで最も中央（位相方向
の最も低い周波数域）の部分に、信号Ｓ５からのデータ
がその下側（位相方向のマイナス側の高周波側）の隣り
の部分に、信号Ｓ６からのデータがその下側（位相方向
のマイナス側の高周波側）の隣りの部分に、さらに信号
Ｓ７からのデータがその下側の隣りの最も位相方向のマ
イナス側の高周波側の端部に、それぞれ配置されるよう
に、それらの信号に加えられる位相エンコード量が定め
られる。

【００１７】この場合、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…の強
度は、図２で点線で示したＴ２減衰曲線に沿って小さく
なっていく。そのため、Ｋスペース上に配置されたデー
タの位相方向の信号強度プロファイルが図３の（ｂ）の
ようになる。そのため、信号Ｓ１からのデータと信号Ｓ
２からのデータの間など、あるいはある信号からのデー
タと別の信号からのデータとが隣接するところで大きな
信号強度差が生じることとなり、このＫスペースを２次
元フーリエ変換して画像を再構成するなら画像ぶれのア
ーティファクトが発生する結果に終わることは前述し
た。

【００１８】そこで、この発明では、ハーフフーリエ変
換法を利用して新たなデータを作り、これと元のデータ
とを加算（加算平均も含む）するようにしている。ここ
ではホストコンピュータ２１でこの操作を行う。これ
は、生データはＫスペースにおいて信号強度がピークを
示す位置（通常Ｋスペースの中央）に関して点対称にな
っているという性質（複素共役）を利用して新たなデー
タを作る（補間する）というものである。つまり、Ｋス
ペースのある位置に配置されるデータの複素共役データ
は、元の位置の点対称な位置に配置されるべきデータと
なることから、図４の（ａ）のように配置されるデータ
を得る。ここでＳ１’は、信号Ｓ１からのデータの複素
共役データを配置すべき領域を示し、Ｓ２’、Ｓ３’、
…についても同様である。

【００１９】これにより、信号強度の大きい信号Ｓ１よ
り位相方向マイナス側の端部に配置すべきデータＳ１’
が得られ、結局、順に発生する７つの信号に加える位相
エンコード量を上記とは逆にマイナス側から０を通って
プラス側に順に大きくしたときの、信号Ｓ１’、Ｓ
２’、Ｓ３’、…から得たデータと同様のデータを得る
ことができる。この信号強度プロファイルは図３の
（ｂ）を上下反転したものとなって、図４の（ｂ）に示
す通りのものとなり、Ｋスペースの下側で大きく、上側
にいくにしたがって小さくなる。

【００２０】これらＫスペースに配置されるデータは、
Ｋスペース上の同じ位置同士で加算される。つまり、図
５の（ａ）のように図３（ａ）のＫスペースと図４
（ａ）のＫスペースとを加算したようなＫスペースを得
ることができる。この図５の（ａ）のＫスペースでの、
位相方向の信号強度プロファイルは図５の（ｂ）のよう
になり、全体の信号強度差が緩和されるとともに、エコ
ー間の信号強度差も小さいものとなっている。そのた
め、このＫスペースを２次元フーリエ変換することによ
って画像ぶれアーティファクトを抑えた画像を再構成す
ることができる。

【００２１】なお、上記では生データの段階で新たなデ
ータを作っているが、１次元フーリエ変換後に作るよう
にしてもよい。Ｋスペースの周波数方向に１次元フーリ
エ変換して得たデータ配列では、ピークのライン（横方
向つまり位置方向のデータ列）に関して線対称な位置の
データ間に複素共役の関係がある。そこで、これを利用
して１次元フーリエ変換後に新たなデータを作り、これ
と元のデータとを加算した後、位相方向のフーリエ変換
を行って画像を作っても上記と同様の結果が得られる。

【００２２】また、ここでは１ＴＲにつき、７個のエコ
ー信号を発生させるようにしているが、リフォーカスパ
ルス（およびそれに伴うＧｓ、Ｇｒ、Ｇｐ）の数を増減
して、それ以上あるいはそれ以下の数のエコー信号を発
生させることもできる。Ｋスペースの中央に配置すべき
エコーの発生時点を変化させることにより、再構成画像
のコントラストを支配する実効的なＴＥを操作すること
も可能である。

【００２３】さらに、偶数個のエコーを発生させてその
前半の複数エコーを用いて１つのＫスペースに配置され
るべきデータを収集するとともに後半の複数エコーを用
いて他の１つのＫスペースに配置されるべきデータを収
集するようにすれば、複数コントラストの画像を一度に
収集できるが、この場合も、それぞれのＫスペースに配
置すべきデータから複素共役を利用して新たなデータを
作りこれを元のＫスペースと加算することによって、コ
ントラストの異なるそれぞれの画像での画像ぶれアーテ
ィファクトを軽減することができる。

【００２４】位相エンコード量の変化方向は、上記では
プラス側から０を通ってマイナス側へと変化させるよう
にしているが、これに限らず、マイナス側から０を通っ
てプラス側へと変化させるようにしてもよい。

【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、ＦＳＥ法において、位相エン
コード量の変化順序を逆にしたデータを、新たなシーケ
ンスを行うことなしに、求めて、この新たなデータと元
のデータとを加算し、画像を再構成するようにしている
ので、データ収集時間を延長させることなく画像ぶれア
ーティファクトを軽減できる。また、新たなデータは複
素共役を利用して得ているので、その構成も簡単であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。

【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】収集したデータにより構成したＫスペースおよ
びその信号強度プロファイルを示す図。

【図４】複素共役を利用して作ったデータにより構成し
たＫスペースおよびその信号強度プロファイルを示す
図。

【図５】元のデータと新たなデータとを加算して得たデ
ータにより構成したＫスペースおよびその信号強度プロ
ファイルを示す図。

【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〜Ｓ７ 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た後多数個のリフォーカ
   スパルスを順次印加することによりそれぞれスピンエコ
   ーの信号を発生させ、その発生順に位相エンコード量が
   一方向に変化するよう、位相エンコード量が定められた
   パルスシーケンスを行う制御手段と、Ｋスペース上に配
   置されたデータから複素共役を利用して新たなデータを
   作り出して元のデータと加算して画像再構成する手段
   と、を備えることを特徴とするＭＲイメージング装置。