JP3889770B2 - Magnetic resonance imaging system - Google Patents
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Description
本発明は、磁気共鳴イメージング装置に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus.
従来技術として、Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ 法（ＳＥ法）、Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ法（ＦＳＥ法、ＲＡＲＥ法ともいう）、Ｇｒａｄｉｅｎｔ ａｎｄ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ法（ＧＲＡＳＥ法）、Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｍｇ 法（ＥＰＩ法）等がある。特にＦＳＥ法、ＧＲＡＳＥ法、ＥＰＩ法は、ＳＥ法に比べ短時間で同等な画質の画像が得られるため、Ｔ１ 強調画像、Ｔ２強調画像等の通常検査（ルーチン検査）でも、一般的に撮像時間が長いとされている３次元撮像が可能になりつつある。この３次元撮像法を以下「３ＤＦＴ」又は単に「３Ｄ」と略す。 As conventional techniques, there are a Spin Echo method (SE method), a Fast Spin Echo method (also referred to as FSE method and RARE method), a Gradient and Spin Echo method (GRASE method), an Echo Planar Imagmg method (EPI method), and the like. Particularly FSE method, GRASE method, EPI method, since the image of the equivalent picture quality in a short time compared to the SE method is obtained, T 1 -weighted images, but normal inspection such as T2-weighted images (routine testing), generally imaged Three-dimensional imaging, which is considered to be long, is becoming possible. This three-dimensional imaging method is hereinafter abbreviated as “3DFT” or simply “3D”.
図１５に３次元離散フーリエイメージングの場合のＫ空間（空間周波数空間）上での各座標の定義とデータを収集する範囲を示す。図１６にいわゆるＲａｍｐ状のエンコード（Ｇｅ１）配列の３Ｄ−ＦＳＥ法のパルスシーケンスチャートを、図１７、図１８には図１６のパルスシーケンスによって得られるデータのＫ空間上での位置を示す。また、図１９には同じく図１６のパルスシーケンスにおいて、撮像対象の磁化スピンのＴ２ 緩和によって各データの信号強度が変化する様子を模式的に示し、図１９（ａ）には第１の位相エンコード方向ｋｅ１に沿った信号強度変化、図１９（ｂ）には第２の位相エンコード方向ｋｅ２に沿った信号強度変化を示す。 FIG. 15 shows the definition of each coordinate on the K space (spatial frequency space) and the range in which data is collected in the case of three-dimensional discrete Fourier imaging. FIG. 16 shows a pulse sequence chart of the so-called Ramp-like encoding (Ge1) array in the 3D-FSE method, and FIGS. 17 and 18 show the positions in the K space of the data obtained by the pulse sequence of FIG. Also, FIG. 19 schematically shows how the signal intensity of each data changes due to T 2 relaxation of the magnetization spin to be imaged in the pulse sequence of FIG. 16, and FIG. 19A shows the first phase. A change in signal intensity along the encoding direction ke1, and FIG. 19B shows a change in signal intensity along the second phase encoding direction ke2.
図１６で、９０°は高周波励起パルスであり、１８０°は高周波反転パルスである。Ｇｓはスライス方向の勾配磁場、Ｇｅ１は第１の位相エンコード方向の勾配磁場、Ｇｅは第２の位相エンコード方向の勾配磁場、Ｇｒはリードアウト方向の勾配磁場である。第２の位相エンコード方向はスライス方向と等しく、実際はスライス方向の勾配磁場Ｇｓの勾配磁場波形が重ね合わされる。 In FIG. 16, 90 ° is a high frequency excitation pulse and 180 ° is a high frequency inversion pulse. Gs is a gradient magnetic field in the slice direction, Ge1 is a gradient magnetic field in the first phase encoding direction, Ge is a gradient magnetic field in the second phase encoding direction, and Gr is a gradient magnetic field in the readout direction. The second phase encoding direction is equal to the slice direction, and actually the gradient magnetic field waveforms of the gradient magnetic field Gs in the slice direction are superimposed.
この例ではエコー数５、第１の位相エンコード方向のステップ数２０、第２の位相エンコード方向のステップ数２１の場合を示している。両方の位相エンコード方向の波形には複数の強度をもつ部分が、それぞれ９か所あるが、これは１ＳｈｏｔのシーケンスをＴＲ［秒］のくり返し周期で繰り返す毎に矢印に沿って強度を変化させていくことを示す。高周波励起パルスの印加から第５のエコーを取るまでの１回のシーケンスの実行を“ｓｈｏｔ”と言うとすると、Ｇｅ１の波形は４通りあり、Ｇｅ２の波形は２１通りあるので、アベレージング数が１であっても、１回の撮影には８４ｓｈｏｔが必要である。 In this example, the number of echoes is 5, the number of steps in the first phase encoding direction is 20, and the number of steps in the second phase encoding direction is 21. There are nine portions each with multiple intensities in the waveforms in both phase encoding directions. This is because the intensity is changed along the arrow each time a 1-shot sequence is repeated with a repetition period of TR [seconds]. Show you going. If the execution of one sequence from the application of the high frequency excitation pulse until the fifth echo is taken is referred to as “shot”, there are 4 Ge1 waveforms and 21 Ge2 waveforms. Even if it is 1, 84 shots are required for one shooting.
図１７は、図１６のパルスシーケンスによって得られたＫ空間上のデータのｋｅ２＝０のものを示したものである。左側のＥ１〜Ｅ５は、それぞれの実線で囲まれた領域の中にあるエコーデータが何番目のエコーのデータであるかを示したものであり、Ｅ１は１番目のエコー、Ｅ２は２番目のエコー、Ｅ３は３番目のエコー、Ｅ４は４番目のエコー、Ｅ５は５番目のエコーを示している。図１８は同様にｋｒ＝０のものを示したものである。図１７，図１８からわかる通り、異なるエコー時間のエコーデータがｋｅ１方向に並んでいるため、図１９（ａ）のように撮像対象の磁化スピンのＴ２ 緩和により、Ｋ空間上でｋｅ１方向に信号強度が変化することになる。 FIG. 17 shows data on the K space obtained by the pulse sequence of FIG. 16 with ke2 = 0. E1 to E5 on the left side indicate what number of echo data the echo data in the area surrounded by each solid line is, E1 is the first echo, E2 is the second echo Echo, E3 indicates the third echo, E4 indicates the fourth echo, and E5 indicates the fifth echo. FIG. 18 similarly shows the case where kr = 0. 17, since as can be seen from Figure 18, the echo data of different echo times are arranged in ke1 direction and the T 2 relaxation of the magnetization spin of the imaging object as shown in FIG. 19 (a), the in ke1 direction on the K space The signal strength will change.
なお、１ｓｈｏｔ分のシーケンスの長さに対して繰り返し時間ＴＲが２倍以上長い場合は、スライス方向のマトリクス数を増やす目的でマルチスラブ撮影も可能である。 When the repetition time TR is longer than twice as long as the sequence length for 1 shot, multi-slab imaging can be performed for the purpose of increasing the number of matrices in the slice direction.
図２０は図１６の変形例で、いわゆるＬｏｗ Ｐａｓｓ状のエンコード（Ｇｅ１）配列の３Ｄ−ＦＳＥ法のパルスシーケンスチャートを示す。図２１、図２２には、図２０のパルスシーケンスによって得られるデータのＫ空間上での位置を示す。また、図２３には、同じく図２０のパルスシーケンスにおいて、撮像対象の磁化スピンのＴ２ 緩和によって各データの信号強度が変化する様子を模式的に示す。 FIG. 20 is a modification example of FIG. 16 and shows a pulse sequence chart of a 3D-FSE method having a so-called Low Pass-like encoding (Ge1) arrangement. 21 and 22 show the positions on the K space of the data obtained by the pulse sequence of FIG. FIG. 23 schematically shows how the signal intensity of each data changes due to T 2 relaxation of the magnetization spin to be imaged in the pulse sequence of FIG.
図２４に従来の３次元画像の再構成から表示までの手順を模式的に示す。後述する折り返しアーチファクトを避けるという目的から、第１の位相エンコード方向のマトリクス数は一般に余り少なくできないため、撮影時間を極力短くするためには、折り返しアーチファクトの問題のない第２の位相エンコード方向のマトリクスを少なく設定する。したがって３次元画像データをリード方向及び第１の位相エンコード方向を含む面で分割し、分割して得られた各断面の画像を第２の位相エンコード方向の位置に応じて順に画面上に並べて表示したり、順に上書きして表示する。 FIG. 24 schematically shows a conventional procedure from reconstruction to display of a three-dimensional image. For the purpose of avoiding aliasing artifacts, which will be described later, the number of matrices in the first phase encoding direction cannot generally be very small. Therefore, in order to shorten the shooting time as much as possible, the matrix in the second phase encoding direction without the problem of aliasing artifacts. Set less. Therefore, the three-dimensional image data is divided by the plane including the lead direction and the first phase encoding direction, and the images of the respective cross sections obtained by the division are sequentially displayed on the screen according to the positions in the second phase encoding direction. Or overwrite and display in order.
このような従来の３ＤＥＴには次のような問題がある。 Such conventional 3DET has the following problems.
（ａ）ＲＦコイルの感度領域に比べ撮像領域（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ ； ＦＯＶ）が小さく、しかも、そのＲＦコイルの感度領域でＦＯＶ以外の部分に信号源となるものがあると、離散フーリエ変換の性質上、エリアシング（折り返しアーチファクト）が起こるという問題がある。 (A) If the imaging region (Field of View; FOV) is smaller than the sensitivity region of the RF coil and there is a signal source in a portion other than the FOV in the sensitivity region of the RF coil, the characteristics of the discrete Fourier transform In addition, there is a problem that aliasing occurs.
図２５にこのエリアシングによるＭＲ画像の折り返し現象を模式的に示す。図２５（ａ）は撮像対象とＦＯＶの関係を示した図であり、図２５（ｂ）は、得られた再構成像を示す。この図に示す通り撮像対象が位相エンコードの方向ｐｅ１又はｐｅ２の方向にＦＯＶよりもはみ出しており、しかも、はみ出し部分がＲＦコイルの感度領域の中であるなら、再構成像では、エリアシング（おり返し）がおこる。 FIG. 25 schematically shows the folding phenomenon of the MR image due to this aliasing. FIG. 25A is a diagram showing the relationship between the imaging target and the FOV, and FIG. 25B shows the obtained reconstructed image. As shown in this figure, if the object to be imaged protrudes beyond the FOV in the phase encoding direction pe1 or pe2, and the protruding part is within the sensitivity region of the RF coil, the reconstructed image has an aliasing Return) occurs.
このため、２つの異なる部位の画像が重ってしまい、画質が著しく劣化する。撮像断面、ＦＯＶの位置あるいは方向を決める際、この問題を考慮する必要があり、撮像条件の設定に手間がかかり、撮像時間自体ものびてしまうという問題があった。 For this reason, the images of two different parts are overlapped, and the image quality is significantly deteriorated. This problem needs to be taken into consideration when determining the imaging section and the position or direction of the FOV, and it takes time to set the imaging conditions, resulting in a problem that the imaging time itself is long.
（ｂ）画像のぼけの大きさ（程度）が画像内の方向により異なる。図１９、図２３に示すようにＴ２ 緩和による信号強度の変化が大きいＧｐｅ１（ｋｅ１）の方向には、画像のぼけが激しく、その程度が読みだし勾配磁場方向Ｇｒ、第２位相エンコード方向Ｇｐｅ２と比べ大きいため、後処理として、いろいろな方向の断面表示をした場合、画像の方向によりぼけの大きさが異なり、使用上不都合である。 (B) The magnitude (degree) of image blur varies depending on the direction in the image. As shown in FIGS. 19 and 23, in the direction of Gpe1 (ke1) where the change in the signal intensity due to T 2 relaxation is large, the blur of the image is severe, and the extent is read out in the gradient magnetic field direction Gr and the second phase encoding direction Gpe2. Therefore, when cross-sectional display in various directions is performed as post-processing, the blur size differs depending on the image direction, which is inconvenient in use.
通常、ＦＳＥ等の高速撮像法で３次元撮像を行う場合、なるべく短時間にマトリクス数の多い撮像を行いたいという要請により、非常にエコートレイン数の長いパルスシーケンを用いる例が多い（例えば、１２８エコー）。このため、この問題は３次元撮像の場合特に深刻であるといえる。 Usually, when performing three-dimensional imaging by a high-speed imaging method such as FSE, there are many examples using a pulse sequence having a very long number of echo trains in response to a request to perform imaging with a large number of matrices in as short a time as possible (for example, 128 echo). For this reason, it can be said that this problem is particularly serious in the case of three-dimensional imaging.
（ｃ）３Ｄ撮像で、スライス方向のマトリクス数が比較的多い場合、マルチスラブ撮影を行うが、非常にエコートレイン数の長いパルスシーケンスでは、時間的制約により、マルチスラブ数があまり増やせない。 (C) In 3D imaging, when the number of matrices in the slice direction is relatively large, multi-slab imaging is performed. However, in a pulse sequence with a very long echo train number, the number of multi-slabs cannot be increased so much due to time constraints.
ＦＳＥ，ＧＲＡＳＥではＲＦの被爆の面からも同様にマルチスラブ数が制限される。このため、何回かに分けて撮像するため、撮像時間が伸びてしまうという問題がある。 In FSE and GRASE, the number of multi-slabs is similarly limited in terms of RF exposure. For this reason, since imaging is performed in several times, there is a problem that imaging time is extended.
（ｄ）図２６（ａ）に示すように撮像対象に各種となる元素をもち、共鳴周波数の異なる２つの物質、例えば水と脂肪がある場合に、図２４のように画像表示を行うと、ケミカルシフトによる共鳴周波数の差により図２６（ｂ）のようにそれぞれの物質の相対的な位置関係が正しくなくなるという問題があり誤診につながる恐れがある。 (D) As shown in FIG. 26A, when there are two kinds of elements to be imaged and two substances having different resonance frequencies, for example, water and fat, as shown in FIG. Due to the difference in resonance frequency due to chemical shift, there is a problem that the relative positional relationship of each substance becomes incorrect as shown in FIG. 26B, which may lead to misdiagnosis.
（ｅ）３Ｄ撮像の設定法及び表示法は、上記の諸問題を考慮したり、数多くあるパラメータを巧みに設定する必要があり、ある程度の経験を必要とし、ルーチン検査として、高いスループットを維持しつつ運用するのは、難しい。 (E) The 3D imaging setting method and display method need to take into account the above-mentioned problems and skillfully set many parameters, require a certain amount of experience, and maintain high throughput as a routine inspection. However, it is difficult to operate.
本発明の目的は、画像の方向によるぼけの程度の相違を抑えることのできる３次元撮像の磁気共鳴イメージング装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional magnetic resonance imaging apparatus capable of suppressing the difference in the degree of blur depending on the image direction.
本発明は、１回の高周波励起パルスに続いて、複数の高周波反転パルスを用いて複数のエコー信号を発生させ、前記複数のエコー信号それぞれに対して、異なる大きさの位相エンコードを２方向に関して施し、周波数エンコードを前記位相エンコードの２方向に直交するリード方向に関して施すという一連の操作を複数回行う磁気共鳴イメージング装置において、前記エコー信号から３次元再構成画像データを得る手段と、前記３次元再構成画像データを前記リード方向に相当する方向に関して分割し、縦横が前記位相エンコードの方向に相当する方向となる複数の２次元画像をマルチスライスで得る手段とを具備することを特徴とする。 The present invention generates a plurality of echo signals using a plurality of high-frequency inversion pulses following a single high-frequency excitation pulse, and performs phase encoding of different magnitudes for each of the plurality of echo signals in two directions. Means for obtaining three-dimensional reconstructed image data from the echo signal in a magnetic resonance imaging apparatus performing a series of operations of performing a plurality of operations of performing frequency encoding with respect to a read direction orthogonal to two directions of phase encoding; divided in the direction corresponding to reconstructed image data to the read direction, the aspect is characterized by comprising a means for obtaining a plurality of two-dimensional images to be direction corresponding to the direction of the phase encoding in a multi-slice.
本発明によれば、画像の方向によるぼけの程度の相違を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a difference in the degree of blur due to the image direction.
以下、図面を参照して本発明による磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）の一実施例を説明する。図１に本実施例に係るＭＲＩ装置の構成を示す。一般には、ホストコンピュータが用いられるパルスシーケンス計算手段１で、後述するパルスシーケンスの高周波パルスの印加タイミングや強度、各チャンネルの傾斜磁場の波形等が計算される。パルスシーケンス計算手段１の計算結果に応じて、シーケンスコントローラとしてのパルスシーケンス波形生成手段２において傾斜磁場パルス波形及び高周波パルス波形が生成される。これらの波形は傾斜磁場電源３や高周波増幅器４により増幅され、静磁場マグネット５によって発生している静磁場中に置かれた傾斜磁場コイル６、高周波コイル７によって撮像対象に印加される。撮像対象に含まれる核種となる元素（主にプロトン）は、励起され、後述するパルスシーケンスチャートに示すタイミングでエコー信号（微弱な高周波信号）を発生する。このエコー信号は再び高周波コイル７により受信され、位相検波器８で検波、アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）９でデジタル値に変換され、再構成計算手段１０で再構成され、画像処理手段１１で画像処理され、例えばＣＲＴディスプレイ等を含む画像表示手段１２で磁気共鳴画像としてビジュアルに表示される。
An embodiment of a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the MRI apparatus according to the present embodiment. In general, the pulse sequence calculation means 1 using a host computer calculates the application timing and intensity of a high-frequency pulse in a pulse sequence described later, the waveform of the gradient magnetic field of each channel, and the like. A gradient magnetic field pulse waveform and a high-frequency pulse waveform are generated in the pulse sequence waveform generation means 2 as a sequence controller according to the calculation result of the pulse sequence calculation means 1. These waveforms are amplified by the gradient magnetic
図２に３Ｄ高速ＳＥ法（３次元高速スピンエコー法）のパルスシーケンスチャートを示す。図２は、従来の図１６と対比して参照されたい。なお、ここでは、３Ｄ高速ＳＥ法を一例に説明するが、３次元ＥＰＩ法、３次元ＧＲＡＳＥ法についても同様に適用することができる。３Ｄ高速ＳＥ法では、エコー信号には２方向に関して位相エンコードが施される。その一方は第１の位相エンコード方向Ｇｅ１、他方は第２の位相エンコード方向Ｇｅ２である。第１の位相エンコード方向Ｇｅ１と、第２の位相エンコード方向Ｇｅ２とはリード方向Ｇｒに直交し、互いに平行でなく、直交するように設定される。第２の位相エンコード方向Ｇｅ２はスライス方向Ｇｓと同じ方向であるとする。 FIG. 2 shows a pulse sequence chart of the 3D fast SE method (three-dimensional fast spin echo method). Please refer to FIG. 2 in contrast with the conventional FIG. Here, the 3D high-speed SE method will be described as an example, but the same can be applied to the three-dimensional EPI method and the three-dimensional GRASE method. In the 3D fast SE method, the echo signal is subjected to phase encoding in two directions. One is the first phase encoding direction Ge1, and the other is the second phase encoding direction Ge2. The first phase encoding direction Ge1 and the second phase encoding direction Ge2 are set so as to be orthogonal to the read direction Gr and not orthogonal to each other. It is assumed that the second phase encoding direction Ge2 is the same direction as the slice direction Gs.
図２に示す通り、高周波励起パルス（９０°パルス）は、第１の位相エンコード方向Ｇｅ１の勾配磁場（第１の傾斜磁場）と共に印加される。このため、第１の位相エンコード方向Ｇｅ１に有限な幅をもった領域（第１の領域）内にある核種だけが励起され、横磁化が発生する。１回の高周波励起パルスに続いて、従来と同様に複数の高周波反転パルス（１８０°パルス）を繰り返し印加しながら複数のエコー信号を発生させる。高周波反転パルスは、第２の位相エンコード方向Ｇｅ２の勾配磁場（第２の傾斜磁場）と共に印加される。これにより、第２の位相エンコード方向Ｇｅ２に有限な幅をもった領域（第２の領域）内の磁化スピンのみが位相反転し、横磁化がリフォーカスする。 As shown in FIG. 2, the high frequency excitation pulse (90 ° pulse) is applied together with the gradient magnetic field (first gradient magnetic field) in the first phase encoding direction Ge1. For this reason, only the nuclide in the region (first region) having a finite width in the first phase encoding direction Ge1 is excited, and transverse magnetization is generated. Following a single high-frequency excitation pulse, a plurality of echo signals are generated while repeatedly applying a plurality of high-frequency inversion pulses (180 ° pulses) as in the conventional case. The high frequency inversion pulse is applied together with a gradient magnetic field (second gradient magnetic field) in the second phase encoding direction Ge2. Thereby, only the magnetization spin in the region (second region) having a finite width in the second phase encoding direction Ge2 is phase-inverted, and the transverse magnetization is refocused.
第１の領域と第２の領域との共通領域が第１の位相エンコードの方向及び第２の位相エンコードの方向の撮像領域内に収まるよう高周波励起パルスの周波数帯域、高周波反転パルスの周波数帯域、第１の勾配磁場の強度及び第２の勾配磁場の強度が調整される。 A frequency band of the high-frequency excitation pulse, a frequency band of the high-frequency inversion pulse, and a common area between the first area and the second area so as to be within the imaging area in the first phase encoding direction and the second phase encoding direction, The strength of the first gradient magnetic field and the strength of the second gradient magnetic field are adjusted.
第１、第２の位相エンコード方向に関しては、共通領域であり、リード方向に関しては、エコー信号が位相検波器８の受信フィルタの帯域内の部分のみが再構成後画像として現れる。このため、この共通領域外にエコー信号を生ずる対象があり、また、その部分でも、高周波コイル７の感度がある場合、従来法では現れていた図２５のようなエリアシングアーチファクトが現れない。
The first and second phase encoding directions are common areas, and with respect to the lead direction, only the portion of the echo signal within the band of the reception filter of the
したがって、スライス、エンコード方向のマトリクス数を必要以上に多くする必要がなく、撮像時間を短かくすることができる。なお、図３に３Ｄ高速ＳＥ法の他のパルスシーケンスチャートを示す。図３は、従来の図２０と対比して参照されたい。 Therefore, it is not necessary to increase the number of matrices in the slice and encode directions more than necessary, and the imaging time can be shortened. FIG. 3 shows another pulse sequence chart of the 3D high-speed SE method. Please refer to FIG. 3 in contrast with FIG.
図４に３Ｄ高速ＳＥ法の他のパルスシーケンスチャートを示す。図５（ａ）にｋｅ２＝０のｋｒ×ｋｅ１の断面のデータ順序を、図５（ｂ）にｋｒ任意の場合のｋｅ１×ｋｅ２の断面のデータ順序を示す。図６及び図７に、各ｓｈｏｔにおける各位相エンコード用勾配磁場パルスの面積値（時間積分値）の対応関係を示し、図６は１回目のｓｈｏｔから４２回目のｓｈｏｔまで、図７に４３回目のｓｈｏｔから８４回目のｓｈｏｔまでを示す。図８（ａ）にｋｒが任意の場合のｋｅ１方向（ｋｅ２＝０）の撮像対象のＴ２ 緩和による信号強度の変化の様子を示し、す。図８（ｂ）にｋｒが任意の場合のｋｅ２方向（ｋｅ１＝０）の撮像対象のＴ２ 緩和による信号強度の変化の様子を示す。 FIG. 4 shows another pulse sequence chart of the 3D high-speed SE method. FIG. 5A shows the data order of the cross section of kr × ke1 with ke2 = 0, and FIG. 5B shows the data order of the cross section of ke1 × ke2 when kr is arbitrary. 6 and 7 show the correspondence relationship of the area values (time integration values) of the phase encoding gradient magnetic field pulses in each shot. FIG. 6 shows the first shot to the 42nd shot, and FIG. From the shot of No. to the 84th shot. FIG. 8A shows how the signal intensity changes due to T 2 relaxation of the imaging target in the ke1 direction (ke2 = 0) when kr is arbitrary. FIG. 8B shows a change in signal intensity due to T 2 relaxation of the imaging target in the ke2 direction (ke1 = 0) when kr is arbitrary.
図５（ａ），（ｂ）のＥ１〜Ｅ５の領域は図４に示す通りエコー時間ＴＥの異なるＥ１〜Ｅ５のエコー信号がそれぞれ担当する。Ｋ空間のｋｒ×ｋｅ１の面及びｋｅ１×ｋｅ２の面においてリード方向の座標軸に関して対称の位置にあるエコーデータどうしのエコー時間は同一であるように位相エンコードが施される。また、エコー時間ＴＥの短いエコーデータほどＫ空間の中心に近い位置に、またエコー時間ＴＥの長いエコーデータほどＫ空間の周辺に配置されるように位相エンコードを施す。Ｋ空間上でのそれぞれのエコーの担当する領域内のデータはどのような順序で収集してもよい。それぞれのデータを何番目のｓｈｏｔでとるかについても、各エコーの領域で独立に設定可能である。図６及び図７はその１例で従来と同様、エコー数５、第１の位相エンコード方向のステップ数２０、第２の位相エンコード方向のステップ数２１の場合、図４のＳ１１〜Ｓ２５に示す位相エンコード用勾配磁場の面積値（時間積分値）をどのように各ｓｈｏｔ毎に変化させればよいかを示している。 In the areas E1 to E5 in FIGS. 5A and 5B, the echo signals E1 to E5 having different echo times TE are in charge as shown in FIG. Phase encoding is performed so that the echo times of echo data at symmetrical positions with respect to the coordinate axis in the lead direction are the same on the kr × ke1 plane and the ke1 × ke2 plane in the K space. In addition, phase encoding is performed so that the echo data having a shorter echo time TE is arranged closer to the center of the K space, and the echo data having a longer echo time TE is arranged near the K space. The data in the area in charge of each echo on the K space may be collected in any order. The number of shots for each data can be set independently in each echo area. FIGS. 6 and 7 show an example of the case where the number of echoes is 5, the number of steps in the first phase encoding direction is 20, and the number of steps is 21 in the second phase encoding direction, as shown in S11 to S25 in FIG. It shows how the area value (time integral value) of the gradient magnetic field for phase encoding should be changed for each shot.
上述したような位相エンコードを施すことにより、図８（ａ），（ｂ）に示す通り、エコー信号の振幅の変化の激しさ（程度）が２つの位相エンコード方向のどちらも同程度となる。従来の図２３（ａ），（ｂ）を比較参照されたい。本実施例の方が従来例より、位相エンコード方向によるＫ空間上でのエコー信号の振幅の変化の差が減少する。これは、画像のボケの程度が各位相エンコード方向で同程度になることを意味し、特に任意断面表示の際の画質が向上される。 By applying the phase encoding as described above, as shown in FIGS. 8A and 8B, the magnitude (degree) of change in the amplitude of the echo signal becomes the same in both of the two phase encoding directions. Compare the conventional FIG. 23 (a) and FIG. 23 (b). In this embodiment, the difference in the amplitude change of the echo signal in the K space due to the phase encoding direction is reduced as compared with the conventional example. This means that the degree of blurring of the image is approximately the same in each phase encoding direction, and the image quality at the time of arbitrary section display is improved.
次に他の位相エンコードの施し方を説明する。図９、図１０、図１１は、３種類の位相エンコードの施し方によるｋｅ１×ｋｅ２面のデータ配列を示したものである。なお図１０で斜線部分は、実際に収集せず０という値を入れる部分である。図９は四角形の領域を基本にしたもの、図１０、図１１は円形の領域を基本にしたものである。エコー時間が同一の複数のエコー信号は、Ｋ空間上でのリード方向の座標軸を中心軸とした円筒、長方形又は正方形の断面をもった筒状の領域に配置されるよう位相エンコードが施される。また、Ｋ空間の中心を含む領域を最もエコー時間ＴＥの短かいエコーＥ１のデータが担い、中心から遠い領域ほどＴＥの長いエコーＥ５（又はＥ４）のデータが担うように位相エンコードが施される。つまりＫ空間の中心から周辺に向かって、Ｅ１→Ｅ２→Ｅ３→Ｅ４→Ｅ５の順に例を示した。逆にＥ５→Ｅ４→Ｅ３→Ｅ２→Ｅ１の順やＥ１→Ｅ２→Ｅ５→Ｅ４→Ｅ３のように任意に順序を入れかえても良い。 Next, another method of phase encoding will be described. 9, FIG. 10 and FIG. 11 show the data arrangement on the ke1 × ke2 plane according to three types of phase encoding. In FIG. 10, the hatched portion is a portion where a value of 0 is entered without actually collecting. 9 is based on a rectangular area, and FIGS. 10 and 11 are based on a circular area. A plurality of echo signals having the same echo time are subjected to phase encoding so that they are arranged in a cylindrical region having a central axis of the coordinate axis in the lead direction in the K space, or a cylindrical region having a rectangular or square cross section. . Further, the phase encoding is performed so that the area including the center of the K space is carried by the data of the echo E1 having the shortest echo time TE, and the area farther from the center is carried by the data of the echo E5 (or E4) having a longer TE. . That is, the example is shown in the order of E1, E2, E3, E4, and E5 from the center of the K space toward the periphery. Conversely, the order may be arbitrarily changed in the order of E5-> E4-> E3-> E2-> E1 and E1-> E2-> E5-> E4-> E3.
次に画像再構成の方法について図１２を参照して説明する。従来の図２４を比較参照されたい。３次元逆フーリエ変換等の再構成手法により３次元再構成画像データが得られる。ここで重要なのは、同じリード方向の位置をもつ２次元平面状のデータ毎に分割し、２次元画像を第１、第２の位相エンコード方向ｋｅ１，ｋｅ２に相当するｘｅ１×ｘｅ２の面で構成し、リード方向ｋｒに相当するｘｒの方向にマルチスライス化する点にある。また、ｘｒに沿って２次元画像を配列して表示する。 Next, an image reconstruction method will be described with reference to FIG. Compare the conventional FIG. Three-dimensional reconstructed image data is obtained by a reconstruction technique such as three-dimensional inverse Fourier transform. What is important here is that each two-dimensional planar data having the same position in the lead direction is divided and the two-dimensional image is composed of xe1 × xe2 planes corresponding to the first and second phase encoding directions ke1 and ke2. In the point of multi-slicing in the direction of xr corresponding to the read direction kr. A two-dimensional image is arranged and displayed along xr.
このような表示方法を行なうと、第１位相エンコードと第２位相エンコード方向に関して構成されるため、換言するとリード方向（周波数エンコード方向）に関しては２次元画像が構成されずマルチスライスの方向とされるため、図２６（ｃ）に示されるように２次元画像内でケミカルシフトによる水と脂肪等の異物質間での位置ずれが生じない。また、静磁場の不均一性による画像のひずみも生じない。 When such a display method is performed, the first phase encoding direction and the second phase encoding direction are configured. In other words, the two-dimensional image is not configured in the lead direction (frequency encoding direction), and the multi-slice direction is set. Therefore, as shown in FIG. 26 (c), there is no displacement between different substances such as water and fat due to chemical shift in the two-dimensional image. Further, image distortion due to non-uniformity of the static magnetic field does not occur.
この表示方法を従来のマルチスライス撮像を比較すると、従来のマルチスライス撮像法が１ｓｈｏｔあたりのシーケンスの長さと繰り返し時間の関係上、撮影時間によりスライス枚数が制限されていたのに対し、本実施例は、データサンプリングの間隔を短かくすれば原理上何枚でもスライスが増やせるという特徴をもっている。例えば、ｈｅａｖｙ
Ｔ２ 強調のコントラストを目的として、ＴＲ＝ ｍｓで１ｓｈｏｔあたりのシーケンスの長さが４００ｍｓのパルスシーケンスを行う場合、従来のマルチスライス撮像法で撮像を行うと、最大１０枚しかスライスがとれない。一方、本実施例のように撮像すると、スライスは、サンプリング間隔が設定できさえすれば撮像時間は一定のままで任意の枚数のスライス（例えば、１０２４枚）が得られる。
When this display method is compared with conventional multi-slice imaging, the conventional multi-slice imaging method is limited in the number of slices depending on the imaging time due to the relationship between the sequence length per shot and the repetition time. Is characterized in that the number of slices can be increased in principle if the data sampling interval is shortened. For example, heavy
For the purpose of T 2 contrast enhancement, when the length of the sequence per 1shot at TR = ms performs pulse sequence 400 ms, when performing imaging by the conventional multi-slice imaging method, is not possible to only 10 pictures slices. On the other hand, when imaging is performed as in the present embodiment, an arbitrary number of slices (eg, 1024 slices) can be obtained while the imaging time remains constant as long as the sampling interval can be set.
ただし、１ｓｈｏｔあたりのエコー数とｓｈｏｔ数との積が２次元画像のｘｅ１の横方向とｘｅ２の縦方向とのマトリクス数の積に等しくなければならない。この方法は縦、横方向のマトリクス数に比べて、スライス枚数が多い場合、例えば棒状（角柱状）の撮像領域を撮像する場合に特に向いているといえる。 However, the product of the number of echoes per shot and the number of shots must be equal to the product of the number of matrices in the horizontal direction xe1 and the vertical direction xe2 of the two-dimensional image. This method is particularly suitable when the number of slices is larger than the number of matrixes in the vertical and horizontal directions, for example, when imaging a rod-shaped (prism-shaped) imaging region.
次に画像処理について図１３、図１４を参照して説明する。図中の長方形は、３次元画像を複数の２次元画像に分割したもの（スライス）を横から見たものを模式的に示している。また、図中の矢印は、加算処理、又は平均処理を示している。リード方向（リード方向に相当するｘｒ）に沿って隣接している複数の２次元画像をフレーム間で加算又は平均する。図１３（ａ）は２フレーム間での加算又は平均処理を示す。加算又は平均処理対象の画像の位置を、図１３（ｂ）に示すようにシフトすることができる。また、加算又は平均処理対象の画像の枚数（フレーム数）を、図１３（ｃ）に示すように、調整することができる。図１３（ｄ）に示すようにシフト調整及び枚数調整を同時に行うことができる。また、図１４（ａ）乃至（ｃ）に示すように、加算又は平均処理対象の画像を重複させたり、その重複枚数を調整することができる。これらの画像処理の調整量の変更は変更されるたびに画像表示を行いなおしてもよい。 Next, image processing will be described with reference to FIGS. The rectangle in the figure schematically shows a three-dimensional image divided into a plurality of two-dimensional images (slices) as viewed from the side. In addition, the arrows in the figure indicate addition processing or average processing. A plurality of two-dimensional images adjacent along the lead direction (xr corresponding to the lead direction) are added or averaged between frames. FIG. 13A shows addition or averaging processing between two frames. The position of the image to be added or averaged can be shifted as shown in FIG. Further, the number of images to be added or averaged (number of frames) can be adjusted as shown in FIG. As shown in FIG. 13D, the shift adjustment and the number adjustment can be performed simultaneously. Further, as shown in FIGS. 14A to 14C, images to be added or averaged can be overlapped or the number of overlaps can be adjusted. These image processing adjustment amounts may be changed each time the image display is changed.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
１…パルスシーケンス計算手段、２…パルスシーケンス波形生成手段、３…傾斜磁場電源、４…高周波増幅器、５…静磁場マグネット、６…傾斜磁場コイル、７…高周波コイル、８…位相検波器、９…Ａ／Ｄ変換器、１０…再構成計算手段、１１…画像処理計算手段、１２…画像表示手段。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記エコー信号から３次元再構成画像データを得る手段と、
前記３次元再構成画像データを前記リード方向に相当する方向に関して分割し、縦横が前記位相エンコードの方向に相当する方向となる複数の２次元画像をマルチスライスで得る手段と、
を具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 Following a single high frequency excitation pulse, a plurality of echo signals are generated using a plurality of high frequency inversion pulses, and each of the plurality of echo signals is subjected to phase encoding of different magnitudes in two directions, thereby frequency encoding. In a magnetic resonance imaging apparatus that performs a series of operations of performing a plurality of operations on the lead direction orthogonal to the two directions of the phase encoding ,
Means for obtaining three-dimensional reconstructed image data from the echo signal;
Means for obtaining the three-dimensional reconstruction image data is divided in the direction corresponding to the read direction, a plurality of two-dimensional image aspect is a direction corresponding to the direction of the phase encoding in a multi-slice,
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
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