JP3386864B2

JP3386864B2 - 核磁気共鳴撮影方法及び装置

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Publication number: JP3386864B2
Application number: JP27095293A
Authority: JP
Inventors: 哲彦高橋; 真司川崎; 博西村
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 2003-03-17
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: US5544653A; JPH07116144A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体中の水素や燐等
からの核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」という）信号を測
定し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する核磁
気共鳴撮影（ＭＲＩ）方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現在臨
床で普及しているＭＲＩでは、被検体の主たる構成物質
であるプロトンを利用した形態情報が得られる。現在主
に臨床で用いられているＭＲ画像は頭部や頚部、脊椎、
関節部などの横断面や矢状断面、冠状断面の２次元像で
ある。これらの画像を取得する場合、しばしば積層する
複数の断面を連続して撮影するマルチスライス撮影が行
われる。

【０００３】ＭＲＩ装置による撮影方法は各種あり、一
般に磁場印加シーケンスで記述される。典型的な撮影シ
ーケンスとして、図７にスピンエコー（ＳＥ）法のシー
ケンスを、図８にグラディエントエコー（ＧｒＥ）法の
シーケンスを示す。これらのシーケンスでは、３つの方
向の異なる傾斜磁場Ｇｚ、Ｇｙ、Ｇｘが用いられ、これ
ら傾斜磁場は、スライス面を決定するスライス傾斜磁場
Ｇｚ２００、信号の位相にｙ方向の位置情報を付与する
ための位相エンコード傾斜磁場Ｇｙ３００及び、リード
アウト傾斜磁場Ｇｘ４００と呼ばれる。

【０００４】図７に示すＳＥ法では、まずスライス傾斜
磁場パルスＧｚ２０１を印加しながら９０度パルス１０
１を照射し、続いて位相エンコード傾斜磁場パルスＧｙ
３０１を印加する。次に１８０度パルス１０２を照射し
最後に周波数エンコード（リードアウト）傾斜磁場パル
ス４０１を図示のように印加しながら信号を読み出す。
信号はエコー信号５０１として得られる。

【０００５】一方、図８に示したＧｒＥ法では、図７の
シーケンスと異なり１８０度高周波磁場パルス１０２を
印加する代りに傾斜磁場Ｇｘパルス４０２の形状を変え
信号を得ているが、その他は図７のシーケンスと同様で
ある。このようなシーケンスで２５６×２５６の画像デ
ータを得るには基本的には、エコー信号５０１の読み出
しのデータ点数を２５６個とし、位相エンコード傾斜磁
場パルスＧｙ３０１の強度を段階的に変えながら図７の
シーケンスを２５６回繰り返す。通常１枚の画像を検出
する際には同一のスライス厚さで信号を検出する。これ
は、画像構成に使われるすべてのデータは同一のスライ
ス厚さであることが数学的には理想的なためである。典
型的なスライス厚さは２ｍｍ、７ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍ
ｍなどである。

【０００６】図９はこのような従来の撮像シーケンスで
得られる信号の模式図で、位相エンコードのすべての領
域７０３でスライス厚さは一定である。このスライス厚
さは、一般に高周波磁場パルス１０１と同時に印加され
るスライス傾斜磁場パルスＧｚ２０１の形状及び高周波
磁場パルス１０１の形状で決定される。即ち、（１）ス
ライス傾斜磁場Ｇｚ２０１をパルス状に印加し、空間位
置に依存した磁場を一時的に作り出し、被検体の共鳴周
波数を空間的に変え、（２）次にある周波数帯域だけか
らなる高周波磁場パルス、典型的にはｓｉｎｃ関数の形
状の９０度パルスを印加することで被検体を構成する原
子核のうち限定された空間（スライス）にある核だけを
選択的に励起している。従って、上記した２５６回の信
号検出の繰返しにおいてスライス傾斜磁場パルスＧｚ２
０１の形状は一定である。

【０００７】このように従来の撮影方法では、同一のス
ライス厚さのデータから画像を再構成していたが、現実
の臨床応用では必ずしもこの条件を満たす必要はない。
即ち人体の内部構造の空間周波数成分は均一ではない。
更に対象とする器官、部位により診断上最も重要な空間
周波数が存在する。例えば、血管などの微細構造を描出
するには空間周波数としては０．２５から０．５ｌｐ／
ｍｍ程度の空間周波数成分が重要であり、これ以下の空
間周波数成分は微細構造のエッヂの描出にはあまり重要
ではない。またこのような低空間周波数成分は３次元的
に等方的である場合が多い。

【０００８】しかし、従来法ではこのような空間周波数
の重要度に関係なく一定形状のスライス傾斜磁場パルス
を用いているので、器官、部位によっては必要なＳ／Ｎ
が得られない、或いは高空間分解能が得られない場合が
あった。ところで、このような従来の撮影方法において
マルチスライス画像を得るには、基本的には、２５６回
の信号取得シーケンスをスライス傾斜磁場パルス２０１
のパルスの大きさを変えて、所望のスライス枚数倍繰り
返すことが必要であった。例えば１０スライスならば信
号取得を繰り返す回数は合計２５６×１０＝２５６０回
となる。即ち一連の信号取得をスライス傾斜磁場Ｇｚの
強度を変えて、スライス枚数倍の信号を得るわけであ
る。

【０００９】図７に示したＳＥ法では、スピンの縦磁化
の回復を待つために第１の９０度パルス１０１から次の
９０度パルス１０１（図示していない）までの待ち時間
Ｔｒを充分取る必要があり、この値は３００ｍｓから２
ｓ程度と長いため、この待ち時間に異なるスライスの信
号を取得する手法が実用化されている。この場合の計測
時間は、必ずしも上述したように２５６０倍にはならな
い。

【００１０】しかしこの繰返し時間Ｔｒ内に計測できる
スライス枚数は、繰返し時間Ｔｒ及び画質を左右するパ
ラメータであるエコー時間Ｔｅなどに依存し、通常３か
ら１０枚程度である。従って、短い繰返し時間Ｔｒでの
撮影や２０枚程度の多数のスライスを撮影する場合には
いずれにしても計測時間が増加する。一方、図８のＧｒ
Ｅ法では、縦磁化の回復を待たずに連続的に信号を取得
する高速ＧｒＥ法が主流である。この場合は、１０スラ
イスのマルチスライス画像を得るには、額面どおり繰り
返す回数は２５６０回で計測時間も２５６０倍になる。

【００１１】マルチスライス画像は、多くの診断情報を
含むため臨床的に重要であるが、このように繰返し回数
が多く撮影時間がかかるため、その高速化が強く望まれ
ている。更にマルチスライス撮影の将来の重要な応用と
して脳機能計測がある。この測定では人体を刺激する方
法として光や音などを用い、刺激に対する脳の反応をＭ
ＲＩ画像として捕らえる。脳の活性化の時間応答性の程
度は１０秒以下なので、この程度の速さで脳の３次元画
像を検出することが望まれている。

【００１２】従来、撮影の高速化は１枚の画像を取得す
る時間を短縮するアプローチが取られており、この方法
は、高速ＧｒＥ法や高速ＳＥ法、ハーフスキャン法など
として、実用的に成功しているが、高速化に応じて画質
が変化したり、ある程度の画質の低下が避けられなかっ
た。本発明は、ＭＲＩ装置による撮影方法において、画
質の向上を図ると共に、マルチスライス撮影など多数枚
の画像を撮影する場合の撮影時間の短縮を図ることを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の核磁気共鳴撮影方法は、静磁場中に配置され
た被検体に、少なくとも被検体の構成原子核を励起する
複数の高周波磁場パルスと、高周波磁場パルス印加時に
印加される複数のスライス決定用の傾斜磁場パルスと、
その後に印加される複数の位相エンコード傾斜磁場パル
スと、複数の周波数エンコード傾斜磁場パルスとを使っ
て、核磁気共鳴信号を多数回発生させ、複数の核磁気共
鳴信号を検出して被検体の内部構造を映像化する核磁気
共鳴撮影方法において、スライス決定用傾斜磁場パルス
の形状若しくは高周波磁場のパルスの形状を、位相エン
コード傾斜磁場パルスの形状に連動して変化させるもの
である。高周波磁場パルス（すなわち励起パルス）およ
び傾斜磁場の強度および形状は、通常予め決められたシ
ーケンスに従って制御される。この際、スライス決定用
傾斜磁場パルスの形状若しくは高周波磁場のパルスの形
状を変えることは、励起されるスライスの厚さが変わる
ことを意味する。従って、本発明の核磁気共鳴撮影方法
は、予め決められたシーケンスに従って、励起パルス、
スライス方向、位相エンコード方向および周波数エンコ
ード方向の各傾斜磁場を印加する核磁気共鳴撮影方法に
おいて、前記シーケンスは前記励起パルスおよびスライ
ス方向の傾斜磁場の印加により所定のスライス厚の領域
について少なくとも一つのエコー信号を取得するステッ
プの繰り返しを含み、前記ステップの繰り返しにおい
て、順次、位相エンコード方向の傾斜磁場の強度および
／または形状を変えるとともに、前記位相エンコード方
向の傾斜磁場の強度および／または形状に応じて前記ス
ライス厚を変更することを特徴とするものである。

【００１４】具体的には位相エンコード傾斜磁場パルス
の波高が高いときに、スライス決定用傾斜磁場パルスの
波高を高くするか又は高周波磁場のパルスを構成する周
波数成分の帯域を狭くする。より具体的な態様として
は、高周波磁場パルスとこのパルス印加時に印加される
複数のスライス決定用の傾斜磁場パルスが決定するスラ
イスの厚さが、位相エンコード量が２のｎ乗に比例した
領域ごとにほぼ異なるものであり、このスライスの厚さ
が、そのスライスについての測定における位相エンコー
ド量が実空間上で対応する幾何学的サイズと略同一であ
るものである。

【００１５】又、本発明の核磁気共鳴撮影方法は、スラ
イス決定用傾斜磁場パルスによって決るスライス領域ご
とに複数の核磁気共鳴信号を検出して、これら複数の核
磁気共鳴信号を用いて積層された複数の２次元画像を再
構成し、被検体の内部構造の３次元画像を得るマルチス
ライス撮影を行う。ここでスライス決定用傾斜磁場パル
スの形状もしくは該高周波磁場のパルスの形状は、位相
エンコード傾斜磁場パルスの形状に連動して変化させる
ものである。また、好適には複数の２次元画像を再構成
する際に各々の画像を再構成するために用いる信号の一
部は、互いに隣接するスライスの一部の画像間で共有さ
れるものである。

【００１６】また、本発明の核磁気共鳴装置装置は、被
検体の置かれた空間に対し静磁場を発生する静磁場発生
手段と、前記空間にスライス方向、位相エンコード方
向、周波数エンコード方向の各傾斜磁場を印加する傾斜
磁場発生手段と、前記被検体を構成する原子核を励起す
るための高周波磁場を印加する高周波磁場印加手段と、
前記傾斜磁場、高周波磁場を所定のシーケンスに従って
印加させる制御手段とを有する核磁気共鳴撮影装置にお
いて、前記制御手段は、前記位相エンコード方向の傾斜
磁場の強度あるいは形状に応じたスライス厚でシーケン
スを実行することを特徴とするものである。さらに本発
明の核磁気共鳴撮影装置は、被検体の占める空間に静磁
場を発生する磁石と、この空間に傾斜磁場パルスを発生
する傾斜磁場コイルと、この空間に高周波磁場パルスを
発生するとともに被検体が発する核磁気共鳴信号を受信
する高周波プローブと、これらを制御する制御部と、高
周波プローブの出力信号を検出する検出部と、検出され
た信号を信号処理し画像信号に変換する信号処理部と、
画像信号に基づき画像を表示する表示部とを備えた核磁
気共鳴撮影装置において、制御部は、高周波プローブの
発生する高周波磁場パルスの形状及び／又はこの高周波
磁場パルスと同時に駆動される傾斜磁場コイルの発生す
る傾斜磁場パルスの形状を、高周波パルスの印加後に印
加される傾斜磁場パルスの形状に対応して変化させるも
のであり、その一態様において検出部は少なくとも空間
的に積層するｎ（ｎは正の整数）枚分の画像の信号を検
出し、前記信号処理部はｉ（ｉは正の整数、但し１＜ｉ
≦ｎ）枚目の画像を計算する際、一部の位相エンコード
量の信号をｉ−１枚目の画像と共用するものである。

【００１７】

【作用】一般に、スライス内の核のラーモア周波数のば
らつき△ｆは、スライス厚さをＳ、スライス決定用傾斜
磁場パルスの強度をＧｚとするとき、式Ｉで与えられ
る。 △ｆ＝（γ／２π）・Ｇｚ・ＳＩ尚、式Ｉ中（γ／２π）は磁気回転比で、プロトンでは
４２．２５（ＭＨｚ／Ｔ）である。この式Ｉより、スラ
イス厚さＳは、高周波磁場パルスの印加と同時に印加さ
れるスライス決定用の傾斜磁場パルスの強度と、高周波
磁場パルスの形状で決定される。従って、ＭＲＩでは傾
斜磁場パルスと高周波磁場パルスの形状によりスライス
の厚さは任意に設定できる。

【００１８】即ち、例えば低い空間周波数成分に対応す
る位相エンコード（位相エンコード傾斜磁場の波高は低
い）を付加した信号を取得する際には、スライス決定用
傾斜磁場パルスの波高を低くするか又は高周波磁場のパ
ルスを構成する周波数成分の帯域を広くすることによ
り、スライス厚さを厚くする。一方、高空間周波数成分
に対応する位相エンコードを付加した信号（位相エンコ
ード傾斜磁場の波高は高い）を取得する際には、スライ
ス決定用傾斜磁場パルスの波高を高くするか又は高周波
磁場のパルスを構成する周波数成分の帯域を狭くするこ
とにより、スライス厚さを薄くし、空間分解能を高め
る。

【００１９】このように位相エンコード傾斜磁場パルス
の形状に対応してスライス厚を変えることにより、小さ
い位相エンコードの信号はスライスが厚くなる分だけ信
号量が増加しＳ／Ｎが向上する。また、大きい位相エン
コードの信号は従来に比べスライス方向にも高空間分解
能化がなされるので微細構造の情報がより多く含まれ
る。これらの小さい位相エンコード量の信号と、大きい
位相エンコード量の信号と組み合わせて画像再構成すれ
ば、従来よりも高Ｓ／Ｎもしくは高空間分解能の画像が
得られる。

【００２０】また本発明の撮影方法によれば、マルチス
ライス撮影の場合に、各スライス毎に検出する一連の信
号の一部を、複数のスライスの一部の間で共有できる。
具体的には、低い空間周波数成分に対応する位相エンコ
ードを付加した信号を取得する際にはスライスを厚くし
ているので、隣接するスライス間でこれらの空間的な配
置をオーバーラップさせることができる。従って、マル
チスライス撮影では、隣接するスライスでは、大きい位
相エンコードの信号のみ個々のスライス毎に信号を取得
し、小さい位相エンコードの信号はスライス間で共用で
きる。従って全体の信号取得回数が減りマルチスライス
画像を撮影する際の撮影時間が短縮できる。時間短縮で
新たに発生した時間を有効利用して、公知の信号積算な
どを行えば一層の画質改善も可能である。

【００２１】本発明の方法は更に必要に応じて、高速Ｇ
ｒＥ法、高速ＳＥ法、エコープレナー法などの従来の高
速化手法と併用可能であり、この場合マルチスライス画
像の、より一層の高速化が実現できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の撮影装置及び方法を図面に示
す実施例に基づき説明する。図２に本発明のＭＲＩ装置
の一実施例を示す。このＭＲＩ装置は、主として、被検
体１の占める空間２に静磁場を発生する磁石３と、この
空間に傾斜磁場パルスを発生する傾斜磁場コイル４と、
この空間に高周波磁場パルスを発生する高周波（以下、
ＲＦという）プローブ５と、これらを制御する制御部６
と、被検体１が発する核磁気共鳴（ＭＲ）信号を受信す
るＲＦプローブ７と、ＲＦプローブ７の信号を検出する
検出部８と、検出信号を信号処理し画像信号に変換する
信号処理部９と、画像信号に基づき画像を表示する表示
部１０と、被検体１に光、音などの刺激を与える刺激部
１３とを備えている。

【００２３】磁石３は、被検体１の周りに強く均一な静
磁場を発生させるもので、典型的な磁場強度は０．１Ｔ
から４．７Ｔである。磁石には、超伝導磁石や永久磁石
が使われる。ＲＦプローブ５は、制御部６で制御される
高周波電源１１の出力により駆動され、周波数が４ＭＨ
ｚ〜２００ＭＨｚの高周波磁場パルスを発生する。傾斜
磁場コイル４は、制御部６で制御される傾斜磁場パルス
発生部１２の出力により駆動され、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向
の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生する。この傾斜磁場
の加え方により、被検体１に対する断面（スライス面）
を設定することができる。制御部６は、更に後述するよ
うに高周波プローブの発生する高周波磁場パルスの形状
及び／又はこの高周波磁場パルスと同時に駆動される傾
斜磁場コイルの発生する傾斜磁場パルスの形状を、高周
波パルスの印加後に印加される傾斜磁場パルスの形状に
対応して変化させるように制御する。

【００２４】検出部８は、被検体のＭＲ信号をＲＦプロ
ーブ７を使って検出する。マルチスライス撮影の際に
は、空間的に積層する複数ｎ（ｎは正の整数）枚分の画
像の信号を検出する。信号処理部９は、検出部８が検出
した信号を複素フーリエ変換、画像処理等の計算を行っ
て画像信号に変換する。マルチスライス撮影の場合に
は、信号処理部９は、空間的に積層する複数ｎ（ｎは正
の整数）枚分の画像のうち、ｉ（ｉは正の整数、但し１
＜ｉ≦ｎ）枚目の画像を計算する際、一部の位相エンコ
ード量の信号をｉ−１枚目の画像と共用して計算する。
このためこれら共用する画像の信号の後に詳述するよう
なレベル合わせを行なう。表示部１０は、このように信
号処理された信号を画像として表示する。

【００２５】尚、刺激部１３は、刺激に対する脳の反応
を脳機能計測を行うためのもので、人体を刺激するため
の光や音などを発生する。尚、機能画像を得るには、刺
激用電源１４で駆動される被検体刺激部１３で光等によ
る刺激を行いながら脳断面図を撮影し、この時の画像か
ら刺激を行わない安静時の画像を減算し、この減算画像
をカラー表示などで強調してから、刺激を行わない通常
の画像の上に、重ねあわせて表示する。

【００２６】このように構成されるＭＲＩ装置は、典型
的にはＳＥ法、ＧｒＥ法による撮影に適用されるが、更
に以下述べるような本発明の撮影方法（マルチスライス
撮影を含む）に適用される。次に、このようなＭＲＩ装
置における本発明の撮影方法の一実施例を図１の撮影シ
ーケンスに従い説明する。

【００２７】本実施例は図７のスピンエコー法を改良し
たもので、１枚の画像を得るために２５６個（−１２８
から１２８、但し０を除く）の位相エンコード傾斜磁場
パルスＧｙ３００を用いており、スライス決定用傾斜磁
場パルスＧｚ２００（以下、単にスライス傾斜磁場パル
スという）として、位相エンコード傾斜磁場パルス３０
０のうち絶対値の大きさによって、２種類のパルスの振
幅（波高）の異なるもの２０２、２０３を使い分けられ
るようにしている。

【００２８】即ち、まず高周波磁場パルス（以下、ＲＦ
パルスという）１０１とスライス傾斜磁場パルスＧｚ２
０２を印加して、被検体の所定のスライス面を選択励起
する。この際、この計測で用いられる位相エンコード傾
斜磁場パルスＧｙ３０２の大きさ（波高）が−６４から
６４の範囲であるときには、スライス傾斜磁場パルスＧ
ｚとして、波高の低いもの２０２を用いる。次いで、信
号の位相にｙ方向の位置情報を付与するための位相エン
コード傾斜磁場パルスＧｙ３０２を印加し、リードアウ
ト傾斜磁場パルスＧｘ４０１を印加して、エコー信号５
０２を得る。以下、位相エンコード傾斜磁場パルスＧｙ
３０２をステップ状に変化させて、エンコード量の絶対
値が６４になるまで、１２８回このシーケンス６０１を
繰返し１２８組の信号５０２が検出される。

【００２９】次に、同様に高周波磁場パルス（以下、Ｒ
Ｆパルスという）１０１とスライス傾斜磁場パルスＧｚ
２０３を印加して、被検体の所定のスライス面を選択励
起する。ここでは位相エンコード傾斜磁場パルスＧｙと
してエンコード量が６５から１２８及び−６５から−１
２８のもの３０３が用いられる。これに対応してスライ
ス傾斜磁場パルスＧｚとしては波高の高いもの２０３を
用いる。次いで、位相エンコード傾斜磁場パルスＧｙ３
０３を印加し、リードアウト傾斜磁場パルスＧｘ４０１
を印加して、エコー信号５０３を得る。以下、位相エン
コード傾斜磁場パルスＧｙ３０３をステップ状に変化さ
せて、エンコード量の絶対値が１２８になるまで、１２
８回このシーケンス６０２を繰返すことにより信号５０
３が１２８組検出される。この計測では、スライス傾斜
磁場パルスＧｚとして波高の高いもの２０３を用いるの
で、スライス厚の薄い領域についてのデータを得ること
ができる。

【００３０】これらの２つのシーケンス６０１、６０２
の繰返しによって得られる合計２５６組の信号から１枚
の画像が再構成される。これらシーケンスにより得られ
る信号を模式的に図３に示す。図３は位相エンコード軸
と周波数エンコード軸からなる２次元位相空間を実空間
のスライス方向軸と組み合わせて記述してある。この実
施例においては、周波数エンコード量は各位相エンコー
ド量に対して一定である。位相エンコード量が−６４か
ら６４の領域７０１は図１のシーケンス６０１で信号が
得られる領域で、そのスライス厚さＳ１は例えば１０ｍ
ｍである。一方、位相エンコード量が−１２８から−６
５と６５から１２８の領域７０２は図１のシーケンス６
０２で信号が得られる領域で、そのスライス厚さＳ２は
例えば５ｍｍである。

【００３１】信号処理部９はこれら領域７０１と７０２
の信号を使って画像の再構成を行う。この場合、領域７
０１の信号は領域７０２の信号よりスライスが２倍厚い
ときのデータなので、領域７０１の信号を０．５倍し領
域７０２の信号と信号レベルを合わせてから、公知の複
素フーリエ変換を行う。上記実施例では、スライス厚さ
を変更するために、傾斜磁場パルスＧｚの波高を変える
場合を説明したが、スライス厚さの変更は高周波磁場パ
ルス１０１の周波数成分の帯域を変えることにより行な
っても良い。

【００３２】この場合高周波磁場パルス１０１は、位相
エンコード傾斜磁場パルス３０２もしくは３０３のパル
スの形状が大きいときに、高周波磁場パルス１０１を構
成する周波数成分の帯域を狭くし、逆に２０２もしくは
２０３のパルスの形状が小さいときに１０１の帯域を広
くする。更に、傾斜磁場パルス２０２と高周波パルス１
０１を同時に変化させ所望のスライス厚さを実現しても
良い。

【００３３】例えば、傾斜磁場Ｇｚ強度が１．５mT/m
で、スライス厚さ１０ｍｍのデータを取ると仮定する
と、対象となる核種がプロトンである場合、式Ｉにおい
て磁気回転比（γ／２π）は４２．５７（MHz/T）であ
るので、△ｆ＝４２．５７×１０⁶×１．５×１０^-3×
１０^-2＝６３８Ｈｚとなる。従って、ＲＦパルスが含む
周波数成分の帯域を６３８Ｈｚとすれば、上記スライス
厚さのデータが得られる。同様に傾斜磁場Ｇｚ強度が１
０mT/mで、スライス厚さ１０ｍｍのデータを取る場合に
は、式Ｉより△ｆ＝４．２５７ｋＨｚとなるので、ＲＦ
パルスが含む周波数成分の帯域を４．２５７ｋＨｚとす
ればよい。また、スライス厚を７ｍｍに変更する場合に
は、同じ傾斜磁場Ｇｚ強度（１０mT/m）で周波数帯域を
２．９７５ｋＨｚに変更するか、周波数帯域を４．２５
７ｋＨｚに保ち、傾斜磁場Ｇｚ強度を１４．２８mT/mに
増加する。

【００３４】このように位相エンコード量の絶対値の小
さいところでは、スライス厚の厚いデータを取得するこ
とにより、この領域でのＳ／Ｎ比を向上できる。また位
相エンコード量の絶対値の大きいところでは、スライス
厚の薄いデータを取得することにより、この領域での空
間分解能を高めることができる。即ち、図９に示したよ
うに従来の撮像シーケンスでは、位相エンコードのすべ
ての領域７０３でスライス厚さは一定であり、その値は
例えば７ｍｍであるが、本実施例によれば、低周波領域
に対応する小さい位相エンコード量の領域７０１ではス
ライス厚が従来法の７ｍｍから１０ｍｍに厚くなりＳ／
Ｎが向上する。また、高周波領域に対応する大きい位相
エンコード量の領域７０２ではスライスが７ｍｍから５
ｍｍに薄くなり高周波数成分が一層顕著に検出される。
従ってこれらの信号を用いて画像を再構成すると、従来
法に比べ高Ｓ／Ｎで高空間解像度の画像が得られる。

【００３５】尚、上記実施例では、周波数エンコード量
が各位相エンコード量に対して一定であるとして説明し
たが、必要に応じて周波数エンコード方向のデータ取得
数を位相エンコード量と関連づけて変化させてもよい。
また、本実施例では本発明を通常のＳＥ法に適用した例
を取り説明したが、本発明はマルチエコーを用いた高速
ＳＥ法にも適用できる。

【００３６】次に本発明をＧｒＥ法に適用した他の実施
例について、図４に示すシーケンスを用いて説明する。
このシーケンスでも図８に示すＧｒＥ法のシーケンスと
同様に、ＲＦパルス１０３とともにスライス傾斜磁場パ
ルスＧｚ２００を印加して、所定のスライス面を選択励
起した後、位相エンコード傾斜磁場パルスＧｙ３００を
印加して信号の位相にｙ方向の位置情報を付与し、リー
ドアウト傾斜磁場パルスＧｘ４００を印加して、エコー
信号５００を発生させるシーケンス６０１’を、位相エ
ンコード傾斜磁場パルスの強度をステップ状に変えて繰
り返し、複数組の信号列を検出するものであるが、ここ
でもスライス傾斜磁場パルスは２種類の大きさの異なる
スライス傾斜磁場パルス２０２、２０３からなり、それ
ぞれ位相エンコード量に応じて使い分けられている。即
ち、位相エンコード傾斜磁場パルスの位相エンコード量
が、例えば−６４から６４の範囲（シーケンス６０
１’）では、選択励起のために波高の低いスライス傾斜
磁場パルス２０２が用いられ、位相エンコード傾斜磁場
パルスの位相エンコード量が、例えば−１２８から−６
５及び６５から１２８の範囲（シーケンス６０２’）で
は、選択励起のために波高の高いスライス傾斜磁場パル
ス２０３が用いられる。

【００３７】このようにＧｒＥ法に適用した場合にも、
ＳＥ法の場合と同様、位相エンコード量に応じてスライ
ス厚を変更するために、スライス傾斜磁場パルスの波形
を変更する代わりに或いはスライス傾斜磁場パルスの波
形の変更と併わせて、ＲＦパルスの周波数帯域を変える
ことができる。以上説明した実施例からわかるように、
本発明は特定の撮像シーケンスに限定して適用されるも
のではなく、例えば、高周波磁場パルスに小フリップ角
パルスを利用した高速ＧｒＥ法や、位相分割したエコー
プレナー法など、あらゆるシーケンスに適用できる。

【００３８】次に、３次元空間を積層する複数の２次元
画像として検出するマルチスライス撮影に本発明の方法
を適用した実施例を説明する。まず図５に示すように、
例えばスライス方向に２０ｍｍの領域１０００について
マルチスライス撮影をする場合、位相エンコード量が−
１２８〜−６５及び６５〜１２８の範囲のときに、スラ
イス傾斜磁場パルス或いは高周波磁場パルスの形状を制
御して例えばスライス厚さ５ｍｍとして、４枚の隣接し
たスライス１００１から１００４をスライス毎に撮影す
る。これにより領域１０００を４分割した各領域１２０
１から１２０４について、スライスごとに信号を取得す
る。また位相エンコード量が−６４から６４の範囲のと
きには、スライス傾斜磁場パルス或いは高周波磁場パル
スの形状を制御して例えばスライス厚さ１０ｍｍとし
て、領域１０００を２分割し、それぞれ２枚のスライス
分の厚さをまとめて信号取得する（領域１１０１及び１
１０２）。これら信号取得の順序は４分割した領域スに
ついての信号取得し次いで２分割した領域についての信
号を取得してもよいし、その逆に例えば、領域１１０
１、１１０２、１２０１、１２０２、１２０３、１２０
４の順としてもよい。

【００３９】尚、信号取得は、既に述べたような図１或
いは図４に示す本発明によるＳＥ法或いはＧｒＥ法等の
シーケンスによって行うことができる。周波数エンコー
ド量は各位相エンコード量に対して一定であっても、周
波数エンコード方向のデータ取得数を位相エンコード量
と関連づけて変化させてもよいが、図５に示す実施例に
おいて、周波数エンコード方向は全領域で一定であるの
で省略してある。

【００４０】このように２次元画像を得るための信号
は、異なる位相エンコードが付加された複数の核磁気共
鳴信号の集合として与えられるが、信号処理部９は、こ
れら信号を用いてスライス毎に複数の２次元画像を再構
成する際に、この集合の一部分の信号を一部の画像間で
共有する。即ち、図５の実施例ではスライス１００１の
画像は領域１１０１と領域１２０１の信号を使って再構
成され、スライス１００２の画像は、領域１１０１と領
域１２０２の信号を使って再構成される。従って、領域
１１０１の信号は、スライス１００１の２次元画像を再
構成する際にも、またスライス１００２の２次元画像を
再構成する際にも使用されることになる。同様に、スラ
イス１００３の画像は領域１１０２と領域１２０３の信
号で、スライス１００４の画像は領域１１０２と領域１
２０４の信号で再構成される。

【００４１】ここで一部の位相エンコード量の信号を２
つの画像の再構成に共用する際に、共用する画像の信号
のレベル合わせを行なう。レベル合わせは、主としてス
ライス厚さの異なる信号間でのオフセット補正やゲイン
補正を行う。即ち、信号ゲインは厚いスライスでは信号
量が相対的に大きいのでこれを考慮して補正する。ま
た、複素フーリエ変換に先立ち、必要に応じてスライス
厚さの異なる信号間で位相の補正をする。位相補正をす
るには、スライス厚さの異なる信号間で、一部の位相エ
ンコードの信号を異なるスライス厚さで重複して検出し
その位相の違いを使って補正する方法が望ましい。

【００４２】このように本実施例では、位相エンコード
量の絶対値が小さい信号領域を厚いスライスでかつ少な
いスライス分検出するようにしているので、短時間にマ
ルチスライス画像を得ることができる。即ち、本実施例
におけるシーケンスの繰返し回数は、位相エンコード量
が−６４から６４の領域（１１００）で１２８×２＝２
５６回、位相エンコード量が−１２８から−６５及び６
５から１２８の領域（１２００）で１２８×４＝５１２
回、合計７６８回である。これ対し従来法では各スライ
ス毎に２５６回のシーケンスの繰返しを行うので合計２
５６×４＝１０２４回である。従って本実施例における
撮影時間は、従来比７６８／１０２４＝０．７５であ
り、２５％短縮されることがわかる。

【００４３】図６は本発明によるマルチスライス撮影の
他の実施例を示すもので、ここでは例えばスライス方向
に１６ｍｍの厚さの領域を各１ｍｍのスライスにマルチ
スライス撮影するものとし、位相エンコードの領域を、
位相エンコード量の絶対値が８以下の領域１３００、９
〜１６の領域１４００、１７〜３２の領域１５００、３
３〜６４の領域１６００及び６５〜１２８の領域１７０
０の５分割している。視野サイズは２５６ｍｍである。
絵素数は２５６×２５６である。

【００４４】この方法では、領域１３０１は、１６枚の
スライス分の厚さを一まとめで信号取得する。また領域
１４００（１４０１、１４０２）は、１６枚のスライス
分の厚さを２分割して、領域１５００は４分割して、領
域１６００は８分割して、領域１７００は１６分割して
それぞれ信号取得する。信号取得のシーケンスは図５の
実施例で述べたように図１のＳＥ法、図４のＧｒＥ法な
どを採用することができる。またシーケンスの順序は例
えば、まず領域１３００から始まり、次に領域１４００
を１４０１、１４０２の順に行い、領域１５００を１５
０１、１５０２、１５０３、１５０４、．．．と順次領
域１７００の１７１６まで行ってもよい。他の順序でシ
ーケンスを繰り返してもよい。

【００４５】この実施例における位相エンコード量の分
割方法を表１にまとめた。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１からわかるように、本実施例では高周
波磁場パルスと該パルス印加時に印加されるスライス決
定用の傾斜磁場パルスが決定するスライスの厚さは、位
相エンコード量の絶対値が、８、１６、３２、６４と、
２のｎ乗に比例した値を超えるところで変化している。
このようにすると、表からもわかるように各位相エンコ
ード領域１３００〜１７００の対応する位相エンコード
方向の対応する実空間でのサイズは各領域のスライス厚
さに一致、または比例する。

【００４８】また表１には各領域の対応する空間周波数
も示してあり、領域１３００では０〜０．３ｌｐ／ｍ
ｍ、領域１７００では０．２５〜０．５ｌｐ／ｍｍであ
る。本実施例では図６からわかるように診断に重要な
０．２５〜０．５ｌｐ／ｍｍに対応する領域１７００が
全１６スライスについて計測される。その他の領域では
スライス厚さの増加に伴い順次計測回数が減少してい
く。このように本実施例では、位相エンコード毎にスラ
イス厚さが異なる信号を計測し、更に最終画像が強調し
て得るべき周波数特性を念頭に置き、信号取得回数に空
間周波数領域での重み付けを行っている。従って、従来
に比べ短時間で必要な診断情報が豊富な画像が得られ
る。

【００４９】尚、本実施例のシーケンスの繰返し数は、
表２に示すように合計で２７２８回である。

【００５０】

【表２】

【００５１】通常のマルチスライス撮影では繰返し数は
２５６×１６＝４０９６回なので、本実施例の撮影時間
は従来比、２７２８／４０９６＝０．６６で有り、３３
％高速化されたことがわかる。このように本発明による
マルチスライス撮影は、位相エンコード量の絶対値が小
さい信号領域を厚いスライスでかつ少ないスライス分検
出し、位相エンコード量の絶対値が大きい領域を薄いス
ライスでかつ多数スライス分検出し短時間にマルチスラ
イス画像を得ている。

【００５２】本発明は、公知のハーフフーリエの撮像シ
ーケンスと組み合わせて用いることができる他、フリッ
プアングルが小さい高速ＧｒＥの撮像シーケンスにも適
用でき、マルチスライスの脳機能計測に適用できる。ま
た、マルチエコー型のＧｒＥ法にも適用できる。更に、
位相分割をほどこしたエコープレナー法にも適用でき、
高速脳機能イメージングや心臓の高速３次元イメージン
グに適用できる。

【００５３】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように本発
明によれば、通常の撮影やマルチスライス撮影において
検出する信号の質に着目し、位相エンコード量に応じ
て、スライス厚を決定するスライス傾斜磁場パルスの形
状及び／又は高周波磁場パルスの形状を変化させるよう
にしたので、低い空間周波数成分に対応する位相エンコ
ードを付加した信号を取得する際には、スライス厚を厚
くすることによりＳ／Ｎ比を向上させるとともに多数枚
の画像を撮影する場合の撮影時間短縮を図ることができ
る。また、高空間周波数成分に対応する位相エンコード
を付加した信号を取得する際には、スライス厚さを薄く
し、空間分解能を高め、画質の向上を図ることができ
る。

【００５４】更に本発明によれば、マルチスライス撮影
において２次元画像を再構成する際に、隣接するスライ
スの信号の一部を共用することにより、少ない信号取得
回数で、即ち短い信号取得時間で画像を再構成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の核磁気共鳴撮影方法によるシーケンス
の一実施例を示す図。

【図２】本発明の核磁気共鳴撮影装置の一実施例を示す
全体構成図。

【図３】本発明の核磁気共鳴撮影方法の一実施例によっ
て得られる信号の領域を示す模式図。

【図４】本発明の核磁気共鳴撮影方法によるシーケンス
の他の実施例を示す図。

【図５】本発明の核磁気共鳴撮影方法の他の実施例によ
って得られる信号の領域を示す模式図。

【図６】本発明の核磁気共鳴撮影方法の他の実施例によ
って得られる信号の領域を示す模式図。

【図７】従来の核磁気共鳴撮影方法を示す図。

【図８】従来の核磁気共鳴撮影方法を示す図。

【図９】従来の核磁気共鳴撮影方法によって得られる信
号の領域を示す模式図。

【符号の説明】

１・・・・・・被検体３・・・・・・磁石４・・・・・・傾斜磁場コイル５、７・・・・・・高周波プローブ６・・・・・・制御部８・・・・・・検出部９・・・・・・信号処理部１０・・・・・・表示部１００・・・・・・高周波（ＲＦ）磁場パルス２００・・・・・・スライス決定用傾斜磁場パルス３００・・・・・・位相エンコード傾斜磁場パルス４００・・・・・・リードアウト傾斜磁場パルス５００・・・・・・エコー信号（核磁気共鳴信号）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−35648（ＪＰ，Ａ) 特開平５−123314（ＪＰ，Ａ) 米国特許5544653（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/055 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の占める空間に静磁場を発生する磁
石と、前記空間に傾斜磁場パルスを発生する傾斜磁場コ
イルと、前記空間に高周波磁場パルスを発生するととも
に前記被検体が発する核磁気共鳴信号を受信する高周波
プローブと、これらを制御する制御部と、前記高周波プ
ローブの出力信号を検出する検出部と、検出された信号
を信号処理し画像信号に変換する信号処理部と、前記画
像信号に基づき画像を表示する表示部とを備えた核磁気
共鳴撮影装置において、前記制御部は、前記高周波プロ
ーブの発生する高周波磁場パルスの形状及び／又は前記
パルスと同時に駆動される前記傾斜磁場コイルの発生す
る傾斜磁場パルスの形状を、前記高周波パルスの印加後
に印加される傾斜磁場パルスの形状に対応して変化させ
ることを特徴とする核磁気共鳴撮影装置。
【請求項２】前記検出部は少なくとも空間的に積層する
ｎ（ｎは正の整数）枚分の画像の信号を検出し、前記信
号処理部はｉ（ｉは正の整数、但し１＜ｉ≦ｎ）枚目の
画像を計算する際、一部の位相エンコード量の信号をｉ
−１枚目の画像と共用することを特徴とする請求項１記
載の核磁気共鳴撮影装置。
【請求項３】被検体の置かれた空間に対し静磁場を発生
する静磁場発生手段と、前記空間にスライス方向、位相
エンコード方向、周波数エンコード方向の各傾斜磁場を
印加する傾斜磁場発生手段と、前記被検体を構成する原
子核を励起するための高周波磁場を印加する高周波磁場
印加手段と、前記傾斜磁場、高周波磁場を所定のシーケ
ンスに従って印加させる制御手段とを有する核磁気共鳴
撮影装置において、前記制御手段は、前記位相エンコー
ド方向の傾斜磁場の強度あるいは形状に応じたスライス
厚でシーケンスを実行することを特徴とする核磁気共鳴
撮影装置。