JP3968353B2 - Ｍｒｉ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＭＲ（Magnetic Resonance）データ収集方法、ＭＲ画像生成方法およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に関する。さらに詳しくは、水成分強調・脂肪成分抑制画像や脂肪成分強調・水成分抑制画像を得るためのデータを所望の繰り返し時間ＴＲで収集することが出来るＭＲデータ収集方法、そのＭＲデータ収集方法により収集したデータから水成分強調・脂肪成分抑制画像や脂肪成分強調・水成分抑制画像を得るためのＭＲ画像生成方法、および、それら方法を好適に実施しうるＭＲＩ装置に関する。

磁化の定常状態運動を観察するＳＳＦＰ（Steady State Free Precession），ＦＩＥＳＴＡ（Fast Imaging Employed STeady state Acquisition），TrueＦＩＳＰ（Fast Imaging with Steady state free Precession）と呼ばれるシーケンスでは、水成分強調画像や脂肪成分強調画像を得るために、Fat Saturation ＲＦpulse，ＦＥＭＲ（Fluctuation Equilibrium ＭＲ），ＬＣＳＳＦＰ（Linear Combination ＳＳＦＰ）などの手法が用いられている。

ＬＣＳＳＦＰ法では、繰り返し時間ＴＲとして、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフト（chemical shift）により反対位相（Out-of-Phase）になる反対位相時間Ｔ_outを設定し、φ１＝３π／２とするときＲＦパルスの位相を０×φ１，１×φ１，２×φ１，３×φ１，…の順に変える定常状態パルスシーケンス（図２９）によりデータＤ_φ１を収集し、φ２＝π／２とするときＲＦパルスの位相を０×φ２，１×φ２，２×φ２，３×φ２，…の順に変える定常状態パルスシーケンス（図３０）によりデータＤ_φ２を収集する。そして、Ｄ_φ１＋exp(i×π/2)×Ｄ_φ２というデータ処理を行ってデータＤｗを作成し、そのデータＤｗから水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成する。また、Ｄ_φ１−exp(i×π/2)×Ｄ_φ２というデータ処理を行ってデータＤｆを作成し、そのデータＤｆから脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成する（例えば、非特許文献１、特許文献１参照。）。

Vasanawala et al."Linear Combination Steady State Free Precession MRI"Magnetic Resonance in Medicine 43(2000) pp.82-90 特開２００３−５２６６７号公報（［０００９］［００１０］）

ＬＣＳＳＦＰ法では、繰り返し時間ＴＲとして反対位相時間Ｔ_outを設定する必要があった。ここで、反対位相時間Ｔ_outは、磁場システムに依存し、例えば磁場システムが０.２［Ｔ］では２０［ｍｓ］，０.３５［Ｔ］では１０［ｍｓ］，０.７［Ｔ］では５［ｍｓ］，１.５［Ｔ］では２.３［ｍｓ］になる。
しかし、例えば０.２［Ｔ］の磁場システムで、繰り返し時間ＴＲを２０［ｍｓ］にするのは、スキャン時間が長くなる問題点がある。一方、例えば１.５［Ｔ］の磁場システムで、繰り返し時間ＴＲを２.３［ｍｓ］にするのは、ハードウエアの負担が大きくなる。つまり、従来のＬＣＳＳＦＰ法は、繰り返し時間ＴＲが反対位相時間Ｔ_outに規定されてしまうため、低磁場システムや高磁場システムでは実現しにくい問題点がある。
そこで、本発明の目的は、水成分強調・脂肪成分抑制画像や脂肪成分強調・水成分抑制画像を得るためのデータを所望の繰り返し時間ＴＲで収集することが出来るＭＲデータ収集方法、そのＭＲデータ収集方法により収集したデータから水成分強調・脂肪成分抑制画像や脂肪成分強調・水成分抑制画像を得るためのＭＲ画像生成方法、および、それら方法を好適に実施しうるＭＲＩ装置を提供することにある。

なお、特許文献１で提案されている方法は、ＬＣＳＳＦＰ法のようにＲＦパルスの位相を変えることに加えてエコー時間ＴＥを変えてデータを収集する必要がある（特許文献１の［００７３］［００７４］）。
これに対して、本発明では、エコー時間ＴＥを変える必要はない。

第１の観点では、本発明は、繰り返し時間がＴＲであり、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間がＴ_outであり、
ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
を満たす０以上の整数をｍとし、且つ、
φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
とするとき、ＲＦパルスの位相を０，１×φfat，２×φfat，…の順に変える定常状態パルスシーケンスによりデータＤ_φfatを収集することを特徴とするＭＲデータ収集方法を提供する。
上記第１の観点によるＭＲデータ収集方法では、所望の繰り返し時間ＴＲで、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成しうるデータＤ_φfatを収集することが出来る。

第２の観点では、本発明は、信号強度を落ち込ませる部分の中心位相をφcenterとし、信号強度を落ち込ませる部分の位相幅を２×φstep（但し、０＜φcenter＜πまたは−π＜φcenter＜０または０＜φstep＜π／２またはπ／２＜φstep＜πのいずれかを満たす）とし、
φ１＝φcenter＋φstep
φ２＝φcenter−φstep
とするとき、ＲＦパルスの位相を０，１×φ１，２×φ１，…の順に変える定常状態パルスシーケンスによりデータＤ_φ１を収集し、ＲＦパルスの位相を０，１×φ２，２×φ２，…の順に変える定常状態パルスシーケンスによりデータＤ_φ２を収集することを特徴とするＭＲデータ収集方法を提供する。
上記第２の観点によるＭＲデータ収集方法では、所望の繰り返し時間ＴＲで、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗまたは脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成しうるデータＤ_φ１およびＤ_φ２を収集することが出来る。
なお、φcenterやφstepは、種々の理論的最適値を目安として実際上の最適値を経験的に定めるのがよい。

第３の観点では、本発明は、上記構成のＭＲデータ収集方法において、繰り返し時間がＴＲであり、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間がＴ_outであり、
ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
を満たす０以上の整数をｍとし、且つ、
φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
とするとき、
０＜φstep≦π／２−｜π−φfat｜／２
の範囲内のφstepに対し、
φcenter＝φfat
とすることを特徴とするＭＲデータ収集方法を提供する。
上記第３の観点によるＭＲデータ収集方法では、所望の繰り返し時間ＴＲで、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗまたは脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成しうるデータＤ_φ１およびＤ_φ２を収集することが出来る。

第４の観点では、本発明は、上記構成のＭＲデータ収集方法において、繰り返し時間がＴＲであり、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間がＴ_outであり、
ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
を満たす０以上の整数をｍとし、且つ、
φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
とするとき、
φfat≦πなら、
φfat／２≦φstep≦π−φfat／２
の範囲内のφstepに対し、
φcenter＝φfat／２＋φstep
とし、
φfat≧πなら、
π−φfat／２≦φstep≦φfat／２
の範囲内のφstepに対し、
φcenter＝π＋φfat／２−φstep
とすることを特徴とするＭＲデータ収集方法を提供する。
上記第４の観点によるＭＲデータ収集方法では、所望の繰り返し時間ＴＲで、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗまたは脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成しうるデータＤ_φ１およびＤ_φ２を収集することが出来る。

第５の観点では、本発明は、上記構成のＭＲデータ収集方法において、繰り返し時間がＴＲであり、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間がＴ_outであり、
ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
を満たす０以上の整数をｍとし、且つ、
φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
とするとき、
π／２＋｜π−φfat｜／２≦φstep＜π
の範囲内のφstepに対し、
φcenter＝π
とすることを特徴とするＭＲデータ収集方法を提供する。
上記第５の観点によるＭＲデータ収集方法では、所望の繰り返し時間ＴＲで、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗまたは脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成しうるデータＤ_φ１およびＤ_φ２を収集することが出来る。

第６の観点では、本発明は、上記構成のＭＲデータ収集方法において、
φstep＝π／２−｜π−φfat｜／２
とすることを特徴とするＭＲデータ収集方法を提供する。

第７の観点では、本発明は、上記構成のＭＲデータ収集方法において、
φstep＝π／２
とし、且つ、
φcenter＝φfat／２＋π／２
とすることを特徴とするＭＲデータ収集方法を提供する。

第８の観点では、本発明は、上記構成のＭＲデータ収集方法において、
φstep＝π／２＋｜π−φfat｜／２
とすることを特徴とするＭＲデータ収集方法を提供する。

第９の観点では、本発明は、上記構成のＭＲデータ収集方法により収集したデータＤ_fatからＭＲ画像Ｇｗを生成することを特徴とするＭＲ画像生成方法を提供する。
上記第９の観点によるＭＲ画像生成方法では、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成することが出来る。

第１０の観点では、本発明は、上記構成のＭＲデータ収集方法により収集したデータＤ_φ1およびデータＤ_φ2に対して、
０＜φsum＜π
で定義されるφsumを用いてＤ_φ2に位相を加えて合成するとき、
Ｄｗ＝Ｄ_φ1＋exp(ｉ×φsum)×Ｄ_φ2
によりデータＤｗを作成し、データＤｗからＭＲ画像Ｇｗを生成することを特徴とするＭＲ画像生成方法を提供する。
上記第１０の観点によるＭＲ画像生成方法では、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成することが出来る。
なお、φsumは、理論的最適値を目安として実際上の最適値を経験的に定めるのがよい。

第１１の観点では、本発明は、上記構成のＭＲ画像生成方法において、
φsum＝φstep
とすることを特徴とするＭＲ画像生成方法を提供する。

第１２の観点では、本発明は、上記構成のＭＲデータ収集方法により収集したデータＤ_φ1およびデータＤ_φ2に対して、
０＜φsum＜π
で定義されるφsumを用いてＤ_φ2に位相を加えて合成するとき、
Ｄｆ＝Ｄ_φ1−exp(ｉ×φsum)×Ｄ_φ2
によりデータＤｆを作成し、データＤｆからＭＲ画像Ｇｆを生成することを特徴とするＭＲ画像生成方法を提供する。
上記第１２の観点によるＭＲ画像生成方法では、脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成することが出来る。

第１３の観点では、本発明は、上記構成のＭＲ画像生成方法において、
φsum＝φstep
とすることを特徴とするＭＲ画像生成方法を提供する。

第１４の観点では、本発明は、上記構成のＭＲ画像生成方法において、水成分を強調することを特徴とするＭＲ画像生成方法を提供する。
第１５の観点では、本発明は、上記構成のＭＲ画像生成方法において、脂肪成分を抑制することを特徴とするＭＲ画像生成方法を提供する。

第１６の観点では、本発明は、上記構成のＭＲ画像生成方法において、脂肪成分を強調することを特徴とするＭＲ画像生成方法を提供する。
第１７の観点では、本発明は、上記構成のＭＲ画像生成方法において、水成分を抑制することを特徴とするＭＲ画像生成方法を提供する。

第１８の観点では、本発明は、繰り返し時間がＴＲであり、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間がＴ_outであり、
ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
を満たす０以上の整数をｍとし、且つ、
φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
とするとき、
ＲＦパルスの位相を０，１×φfat，２×φfat，…の順に変える定常状態パルスシーケンスによりデータＤ_φfatを収集するデータ収集手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１８の観点によるＭＲＩ装置では、所望の繰り返し時間ＴＲで、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成しうるデータＤ_φfatを収集することが出来る。

第１９の観点では、本発明は、信号強度を落ち込ませる部分の中心位相をφcenterとし、信号強度を落ち込ませる部分の位相幅を２×φstep（但し、０＜φcenter＜πまたは−π＜φcenter＜０または０＜φstep＜π／２またはπ／２＜φstep＜πのいずれかを満たす）とし、
φ１＝φcenter＋φstep
φ２＝φcenter−φstep
とするとき、
ＲＦパルスの位相を０，１×φ１，２×φ１，…の順に変える定常状態パルスシーケンスによりデータＤ_φ１を収集し、ＲＦパルスの位相を０，１×φ２，２×φ２，…の順に変える定常状態パルスシーケンスによりデータＤ_φ２を収集するデータ収集手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１９の観点によるＭＲＩ装置では、所望の繰り返し時間ＴＲで、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗまたは脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成しうるデータＤ_φ１およびＤ_φ２を収集することが出来る。

第２０の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、繰り返し時間がＴＲであり、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間がＴ_outであり、
ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
を満たす０以上の整数をｍとし、且つ、
φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
とするとき、
０＜φstep≦π／２−｜π−φfat｜／２
の範囲内のφstepに対し、
φcenter＝φfat
とすることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第２０の観点によるＭＲＩ装置では、所望の繰り返し時間ＴＲで、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗまたは脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成しうるデータＤ_φ１およびＤ_φ２を収集することが出来る。

第２１の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、繰り返し時間がＴＲであり、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間がＴ_outであり、
ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
を満たす０以上の整数をｍとし、且つ、
φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
とするとき、
φfat≦πなら、
φfat／２≦φstep≦π−φfat／２
の範囲内のφstepに対し、
φcenter＝φfat／２＋φstep
とし、
φfat≧πなら、
π−φfat／２≦φstep≦φfat／２
の範囲内のφstepに対し、
φcenter＝π＋φfat／２−φstep
とすることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第２１の観点によるＭＲＩ装置では、所望の繰り返し時間ＴＲで、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗまたは脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成しうるデータＤ_φ１およびＤ_φ２を収集することが出来る。

第２２の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、繰り返し時間がＴＲであり、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間がＴ_outであり、
ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
を満たす０以上の整数をｍとし、且つ、
φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
とするとき、
π／２＋｜π−φfat｜／２≦φstep＜π
の範囲内のφstepに対し、
φcenter＝π
とすることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第２２の観点によるＭＲＩ装置では、所望の繰り返し時間ＴＲで、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗまたは脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成しうるデータＤ_φ１およびＤ_φ２を収集することが出来る。

第２３の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、
φstep＝π／２−｜π−φfat｜／２
とすることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。

第２４の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、
φstep＝π／２
とし、且つ、
φcenter＝φfat／２＋π／２
とすることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。

第２５の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、
φstep＝π／２＋｜π−φfat｜／２
とすることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。

第２６の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記データＤ_fatからＭＲ画像Ｇｗを生成する画像生成手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第２６の観点によるＭＲ画像生成方法では、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成することが出来る。

第２７の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記データＤ_φ1およびデータＤ_φ2に対して、
０＜φsum＜π
で定義されるφsumを用いてＤ_φ2に位相を加えて合成するとき、
Ｄｗ＝Ｄ_φ1＋exp(ｉ×φsum)×Ｄ_φ2
によりデータＤｗを作成し、データＤｗからＭＲ画像Ｇｗを生成する画像生成手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第２７の観点によるＭＲ画像生成方法では、水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成することが出来る。

第２８の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、
φsum＝φstep
とすることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。

第２９の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記データＤ_φ1およびデータＤ_φ2に対して、
０＜φsum＜π
で定義されるφsumを用いてＤ_φ2に位相を加えて合成するとき、
Ｄｆ＝Ｄ_φ1−exp(ｉ×φsum)×Ｄ_φ2
によりデータＤｆを作成し、データＤｆからＭＲ画像Ｇｆを生成する画像生成手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第２９の観点によるＭＲ画像生成方法では、脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成することが出来る。

第３０の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、
φsum＝φstep
とすることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。

第３１の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、水成分を強調することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
第３２の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、脂肪成分を抑制することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。

第３３の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、脂肪成分を強調することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
第３４の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、水成分を抑制することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。

本発明のＭＲデータ収集方法によれば、水成分強調・脂肪成分抑制画像や脂肪成分強調・水成分抑制画像を得るためのデータを所望の繰り返し時間ＴＲで収集することが出来る。
本発明のＭＲ画像生成方法によれば、本発明のＭＲデータ収集方法により収集したデータから水成分強調・脂肪成分抑制画像や脂肪成分強調・水成分抑制画像を得ることが出来る。
本発明のＭＲＩ装置によれば、水成分強調・脂肪成分抑制画像や脂肪成分強調・水成分抑制画像を得るためのデータを所望の繰り返し時間ＴＲで収集することが出来る。また、水成分強調・脂肪成分抑制画像や脂肪成分強調・水成分抑制画像を得ることが出来る。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

実施例の前に、原理を説明するための概念モデルを示す。
ＲＦパルスの位相を０×φ，１×φ，２×φ，３×φ，…の順に変える定常状態パルスシーケンスにより収集したデータＤ_φは、水成分のエコーEwと脂肪成分のエコーEfとから得られる。水成分のエコーEwは、水成分のGRE（GRadient Echo）成分とSE（Spin Echo）成分の合成からなり、GRE成分よりSE成分が「φ−π」だけ進んでいる。他方、脂肪成分のエコーEfは、脂肪成分のGRE成分とSE成分の合成からなるが、GRE成分よりSE成分が「φ−π−φfat」だけ進んでいる。φfatは、化学シフトによって定常状態で水成分のSE成分より脂肪成分のSE成分が進む位相量である。一般化するために、水成分でも脂肪成分でも、GRE成分よりSE成分が「φ−π−φchem」だけ進むものとし、水成分ではφchem＝０、脂肪成分ではφchem＝φfatとする。

上記概念モデルを図２９に示すφ１＝３π／２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φ１に適用すると、図３１に示すように水成分のエコーEw1では、GRE成分よりSE成分がπ／２だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEf1ではGRE成分よりSE成分が−π／２だけ進んでいる。
また、上記概念モデルを図３０に示すφ２＝π／２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φ２に適用すると、図３２に示すように水成分のエコーEw2ではGRE成分よりSE成分が−π／２だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEf2ではGRE成分よりSE成分が−３π／２だけ進んでいる。

次に、図３３に示すように、exp(i×π/2)×Ｄ_φ２は、水成分のエコーEw2をπ／２だけ回転させてエコーEw2'とし、脂肪成分のエコーEf2をπ／２だけ回転させてエコーEf2'とすることに相当する。

従って、図３４に示すように、Ｄｗ＝Ｄ_φ１＋exp(i×π/2)×Ｄ_φ２というデータ処理は、水成分のエコーEw1とエコーEw2'とを加算し、脂肪成分のエコーEf1とエコーEf2'とを加算することに相当する。この結果、加算後の水成分Ewは強調され、加算後の脂肪成分Efは抑制される。
他方、図３４に示すように、Ｄｆ＝Ｄ_φ１−exp(i×π/2)×Ｄ_φ２というデータ処理は、水成分のエコーEw1からエコーEw2'を減算し、脂肪成分のエコーEf1からエコーEf2'を減算することに相当する。この結果、減算後の水成分Ewは抑制され、減算後の脂肪成分Efは強調される。

以上より、ＬＣＳＳＦＰ法で、データＤｗから水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成でき、データＤｆから脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成できることを説明できる。

なお、図３５は、ＬＣＳＳＦＰ法において、水成分のSE成分より脂肪成分のSE成分が位相量θだけ進むときの信号強度Ｓの変化を示している。
信号強度Ｓの落ち込んでいる部分の中心位相φcenter＝πになっており、信号強度Ｓの落ち込んでいる部分の１／２位相幅φstep＝π／２になっている。そして、φcenter＝（φ１＋φ２）／２、φstep＝（φ１−φ２）／２の関係になっている。

図１は、実施例１にかかるＭＲＩ装置１００を示すブロック図である。
このＭＲＩ装置１００において、マグネットアセンブリ１０１は、内部に被検体を挿入するための空間部分（ボア）を有し、この空間部分を取りまくようにして、被検体に一定の静磁場を印加する静磁場コイル１０１Ｃと、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の勾配磁場（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の組み合わせによりスライス軸，位相エンコード軸，リード軸が形成される）を発生するための勾配コイル１０１Ｇと、被検体内の原子核のスピンを励起するためのＲＦパルスを与える送信コイル１０１Ｔと、被検体からのＮＭＲ信号を検出する受信コイル１０１Ｒとが配置されている。静磁場コイル１０１Ｃ，勾配コイル１０１Ｇ，送信コイル１０１Ｔおよび受信コイル１０１Ｒは、それぞれ静磁場電源１０２，勾配コイル駆動回路１０３，ＲＦ電力増幅器１０４および前置増幅器１０５に接続されている。
なお、静磁場コイル１０１Ｃの代わりに永久磁石を用いてもよい。

シーケンス記憶回路８は、計算機１０７からの指令に従い、記憶しているパルスシーケンスに基づいて勾配コイル駆動回路１０３を操作し、マグネットアセンブリ１０１の勾配コイル１０１Ｇから勾配磁場を発生させると共に、ゲート変調回路９を操作し、ＲＦ発振回路１５の搬送波出力信号を所定タイミング・所定包絡線形状・所定位相のパルス状信号に変調し、それをＲＦパルスとしてＲＦ電力増幅器１０４に加え、ＲＦ電力増幅器１０４でパワー増幅した後、マグネットアセンブリ１０１の送信コイル１０１Ｔに印加する。

前置増幅器１０５は、マグネットアセンブリ１０１の受信コイル１０１Ｒで受信された被検体からのＮＭＲ信号を増幅し、位相検波器１２に入力する。位相検波器１２は、ＲＦ発振回路１５の搬送波出力信号を参照信号とし、前置増幅器１０５からのＮＭＲ信号を位相検波して、ＡＤ変換器１１に与える。ＡＤ変換器１１は、位相検波後のアナログ信号をデジタルデータに変換して、計算機１０７に入力する。

計算機１０７は、操作卓１３から入力された情報を受け取るなどの全体的な制御を受け持つ。また、計算機１０７は、ＡＤ変換器１１からデジタルデータを読み込み、演算処理を行って画像を生成する。
表示装置１０６は、画像やメッセージを表示する。

図２は、実施例１に係るデータ収集処理を示すフロー図である。
ステップＡ１では、計算機１０７は、繰り返し時間ＴＲを決定する。例えば、表示装置１０６に繰り返し時間ＴＲの選択肢を示し、操作者に選択させる。ここでは、磁場システムが０.２［Ｔ］で、ＴＲ＝１０［ｍｓ］を決定した場合を想定する。

ステップＡ２では、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間がＴ_outであるとき、
ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
を満たす０以上の整数をｍとし、
φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
により、φfatを決める。
磁場システムが０.２［Ｔ］の場合、Ｔ_out＝２０［ｍｓ］である。そこで、ＴＲ＝１０［ｍｓ］なら、ｍ＝０，φfat＝３π／２となる。

ステップＡ３では、図３または図４に示すように、ＲＦパルスの位相を０，１×φfat，２×φfat，…の順に変える定常状態パルスシーケンスによりデータＤ_φfatを収集する。
なお、図３は通常の定常状態パルスシーケンスであり、図４は流れ補償を考慮した定常状態パルスシーケンスである。
そして、データ収集処理を終了する。

図５は、実施例１に係る画像生成処理を示すフロー図である。
ステップＢ１では、計算機１０７は、データＤ_φfatから画像Ｇｗを生成する。
そして、画像生成処理を終了する。

図６は、図３または図４に示すφfat＝３π／２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φfatに先述の概念モデルを適用した説明図である。
水成分のエコーEwでは、GRE成分よりSE成分がπ／２だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEfではGRE成分よりSE成分が−πだけ進んでいる。
この結果、水成分Ewは強調され、脂肪成分Efは抑制される。
従って、データＤ_φfatから水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成できることが判る。

実施例２は、実施例１と基本的に同様であるが、磁場システムが１.５［Ｔ］で、ＴＲ＝８.０５［ｍｓ］を決定した場合を想定する。
この場合、図７に示すように、ｍ＝１，φfat＝π／２となる。
そして、水成分のエコーEwでは、GRE成分よりSE成分が−π／２だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEfではGRE成分よりSE成分が−πだけ進んでいる。
この結果、水成分Ewは強調され、脂肪成分Efは抑制される。
従って、データＤ_φfatから水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成できることが判る。

図８は、実施例３に係るデータ収集処理を示すフロー図である。
ステップＣ１では、計算機１０７は、繰り返し時間ＴＲとφstepを決定する。例えば、表示装置１０６に繰り返し時間ＴＲとφstepの選択肢を示し、操作者に選択させる。φstepは、図９に示すように、水成分のSE成分より脂肪成分のSE成分が位相量θだけ進むときの信号強度Ｓの変化において、信号強度Ｓを落ち込ませる部分の１／２位相幅である。
ここでは、磁場システムが０.２［Ｔ］で、ＴＲ＝１０［ｍｓ］，φstep＝π／４を決定した場合を想定する。

ステップＣ２では、水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間がＴ_outであるとき、
ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
を満たす０以上の整数をｍとし、
φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
により、φfatを決める。
また、φcenterを決める。φcenterは、図９に示すように、水成分のSE成分より脂肪成分のSE成分が位相量θだけ進むときの信号強度Ｓの変化において、信号強度Ｓを落ち込ませる部分の中心位相である。
但し、０＜φcenter＜πまたは−π＜φcenter＜０または０＜φstep＜π／２またはπ／２＜φstep＜πのいずれかを満たすものとする。
ここでは、磁場システムが０.２［Ｔ］を想定し、Ｔ_out＝２０［ｍｓ］であるから、ＴＲ＝１０［ｍｓ］を想定すると、ｍ＝０，φfat＝３π／２となる。
また、ここでは、φcenter＝φfat＝３π／２とする。

ステップＣ３では、
φ１＝φcenter＋φstep
φ２＝φcenter−φstep
により、φ１とφ２を決める。
ここでは、φcenter＝３π／２，φstep＝π／４を想定しているため、φ１＝７π／４，φ２＝５π／４となる。

ステップＣ４では、図１０に示すように、ＲＦパルスの位相を０，１×φ１，２×φ１，…の順に変える定常状態パルスシーケンスによりデータＤ_φ１を収集する。なお、図１０は通常の定常状態パルスシーケンスであるが、流れ補償を考慮した定常状態パルスシーケンスとしてもよい。

ステップＣ５では、図１１に示すように、ＲＦパルスの位相を０，１×φ２，２×φ２，…の順に変える定常状態パルスシーケンスによりデータＤ_φ２を収集する。なお、図１１は通常の定常状態パルスシーケンスであるが、流れ補償を考慮した定常状態パルスシーケンスとしてもよい。
そして、データ収集処理を終了する。

図１２は、実施例３に係る画像生成処理を示すフロー図である。
ステップＨ１では、計算機１０７は、０＜φsum＜πの範囲でφsumを決める。φsumは、データＤ_φ２の回転させる位相量である。
ここでは、φsum＝φstep＝π／４を想定する。

ステップＨ２では、
Ｄｗ＝Ｄ_φ1＋exp(i×φsum)×Ｄ_φ2
により、データＤｗを作成する。
ステップＨ３では、データＤｗから画像Ｇｗを生成する。

ステップＨ４では、
Ｄｆ＝Ｄ_φ1−exp(i×φsum)×Ｄ_φ2
により、データＤｆを作成する。
ステップＨ５では、データＤｆから画像Ｇｆを生成する。
そして、画像生成処理を終了する。

図１３は、図１０に示すφ１＝７π／４の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φ１に先述の概念モデルを適用した説明図である。
水成分のエコーEw1では、GRE成分よりSE成分が３π／４だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEf1ではGRE成分よりSE成分が−３π／４だけ進んでいる。

図１４は、図１１に示すφ２＝５π／４の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φ２に先述の概念モデルを適用した説明図である。
水成分のエコーEw2では、GRE成分よりSE成分がπ／４だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEf2ではGRE成分よりSE成分が３π／４だけ進んでいる。

図１５に示すように、exp(i×φsum)×Ｄ_φ２は、水成分のエコーEw2をφsumだけ回転させてエコーEw2'とし、脂肪成分のエコーEf2をφsumだけ回転させてエコーEf2'とすることに相当する。なお、図１５では、φsum＝π／４を想定している。

従って、図１６に示すように、Ｄｗ＝Ｄ_φ１＋exp(i×φsum)×Ｄ_φ２というデータ処理は、水成分のエコーEw1とエコーEw2'とを加算し、脂肪成分のエコーEf1とエコーEf2'とを加算することに相当する。この結果、加算後の水成分Ewは強調され、加算後の脂肪成分Efは抑制される。
他方、Ｄｆ＝Ｄ_φ１−exp(i×π/2)×Ｄ_φ２というデータ処理は、水成分のエコーEw1からエコーEw2'を減算し、脂肪成分のエコーEf1からエコーEf2'を減算することに相当する。この結果、減算後の水成分Ewは抑制され、減算後の脂肪成分Efは強調される。

以上より、実施例３で、データＤｗから水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成でき、データＤｆから脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成できることが判る。

実施例４は、実施例３と基本的に同様で、φstep＝π／４とし、φcenter＝φfatとするが、磁場システムが１.５［Ｔ］で、ＴＲ＝８.０５［ｍｓ］を決定した場合を想定する。
この場合、図１７，図１８に示すように、ｍ＝１，φfat＝π／２となる。また、φ１＝３π／４，φ２＝π／４となる。

図１７に示すように、φ１＝３π／４の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φ１に先述の概念モデルを適用すると、水成分のエコーEw1では、GRE成分よりSE成分が−π／４だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEf1ではGRE成分よりSE成分が−３π／４だけ進んでいる。

図１８に示すように、φ２＝π／４の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φ２に先述の概念モデルを適用すると、水成分のエコーEw2では、GRE成分よりSE成分が−３π／４だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEf2ではGRE成分よりSE成分が−５π／４だけ進んでいる。

図１９に示すように、exp(i×φsum)×Ｄ_φ２は、水成分のエコーEw2をφsumだけ回転させてエコーEw2'とし、脂肪成分のエコーEf2をφsumだけ回転させてエコーEf2'とすることに相当する。なお、図１９では、φsum＝φstep＝π／４を想定している。

図２０に示すように、Ｄｗ＝Ｄ_φ１＋exp(i×φsum)×Ｄ_φ２というデータ処理は、水成分のエコーEw1とエコーEw2'とを加算し、脂肪成分のエコーEf1とエコーEf2'とを加算することに相当する。この結果、加算後の水成分Ewは強調され、加算後の脂肪成分Efは抑制される。
他方、Ｄｆ＝Ｄ_φ１−exp(i×π/2)×Ｄ_φ２というデータ処理は、水成分のエコーEw1からエコーEw2'を減算し、脂肪成分のエコーEf1からエコーEf2'を減算することに相当する。この結果、減算後の水成分Ewは抑制され、減算後の脂肪成分Efは強調される。

以上より、実施例４で、データＤｗから水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成でき、データＤｆから脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成できることが判る。

実施例５は、実施例３と基本的に同様で、磁場システムが０.２［Ｔ］、ＴＲ＝１０［ｍｓ］、φfat＝３π／２とするが、φstep＝π／２とし、φcenter＝π＋φfat／２−φstepとした場合を想定する。
この場合、図２１，図２２に示すように、φcenter＝５π／４となり、φ１＝７π／４，φ２＝３π／４となる。

図２１に示すように、φ１＝７π／４の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φ１に先述の概念モデルを適用すると、水成分のエコーEw1では、GRE成分よりSE成分が３π／４だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEf1ではGRE成分よりSE成分が−３π／４だけ進んでいる。

図２２に示すように、φ２＝３π／４の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φ２に先述の概念モデルを適用すると、水成分のエコーEw2では、GRE成分よりSE成分が−π／４だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEf2ではGRE成分よりSE成分が−７π／４だけ進んでいる。

図２３に示すように、exp(i×φsum)×Ｄ_φ２は、水成分のエコーEw2をφsumだけ回転させてエコーEw2'とし、脂肪成分のエコーEf2をφsumだけ回転させてエコーEf2'とすることに相当する。なお、図２３では、φsum＝φstep＝π／２を想定している。

図２４に示すように、Ｄｗ＝Ｄ_φ１＋exp(i×φsum)×Ｄ_φ２というデータ処理は、水成分のエコーEw1とエコーEw2'とを加算し、脂肪成分のエコーEf1とエコーEf2'とを加算することに相当する。この結果、加算後の水成分Ewは強調され、加算後の脂肪成分Efは抑制される。
他方、Ｄｆ＝Ｄ_φ１−exp(i×π/2)×Ｄ_φ２というデータ処理は、水成分のエコーEw1からエコーEw2'を減算し、脂肪成分のエコーEf1からエコーEf2'を減算することに相当する。この結果、減算後の水成分Ewは抑制され、減算後の脂肪成分Efは強調される。

以上より、実施例５で、データＤｗから水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成でき、データＤｆから脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成できることが判る。

実施例６は、実施例４と基本的に同様で、磁場システムが１.５［Ｔ］、ＴＲ＝８.０５［ｍｓ］、φfat＝π／２とするが、φcenter＝πとし、φstep＝３π／４とした場合を想定する。
この場合、図２５，図２６に示すように、φ１＝７π／４，φ２＝π／４となる。

図２５に示すように、φ１＝７π／４の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φ１に先述の概念モデルを適用すると、水成分のエコーEw1では、GRE成分よりSE成分が３π／４だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEf1ではGRE成分よりSE成分がπ／４だけ進んでいる。

図２６に示すように、φ２＝π／４の定常状態パルスシーケンスで収集したデータＤ_φ２に先述の概念モデルを適用すると、水成分のエコーEw2では、GRE成分よりSE成分が−３π／４だけ進んでおり、脂肪成分のエコーEf2ではGRE成分よりSE成分が−５π／４だけ進んでいる。

図２７に示すように、exp(i×φsum)×Ｄ_φ２は、水成分のエコーEw2をφsumだけ回転させてエコーEw2'とし、脂肪成分のエコーEf2をφsumだけ回転させてエコーEf2'とすることに相当する。なお、図２７では、φsum＝φstep＝３π／４を想定している。

図２８に示すように、Ｄｗ＝Ｄ_φ１＋exp(i×φsum)×Ｄ_φ２というデータ処理は、水成分のエコーEw1とエコーEw2'とを加算し、脂肪成分のエコーEf1とエコーEf2'とを加算することに相当する。この結果、加算後の水成分Ewは強調され、加算後の脂肪成分Efは抑制される。
他方、Ｄｆ＝Ｄ_φ１−exp(i×π/2)×Ｄ_φ２というデータ処理は、水成分のエコーEw1からエコーEw2'を減算し、脂肪成分のエコーEf1からエコーEf2'を減算することに相当する。この結果、減算後の水成分Ewは抑制され、減算後の脂肪成分Efは強調される。

以上より、実施例６で、データＤｗから水成分強調・脂肪成分抑制画像Ｇｗを生成でき、データＤｆから脂肪成分強調・水成分抑制画像Ｇｆを生成できることが判る。

本発明のＭＲデータ収集方法、ＭＲ画像生成方法及びＭＲＩ装置は、水成分強調・脂肪成分抑制画像や脂肪成分強調・水成分抑制画像を得るのに利用できる。

実施例１に係るＭＲＩ装置を示す構成ブロック図である。 実施例１に係るデータ収集処理を示すフロー図である。 実施例１に係る通常の定常状態パルスシーケンスを示す説明図である。 実施例１に係る流れ補償を考慮した定常状態パルスシーケンスを示す説明図である。 実施例１に係る画像生成処理を示すフロー図である。 実施例１の原理を概念的に示す説明図である。 実施例２の原理を概念的に示す説明図である。 実施例３に係るデータ収集処理を示すフロー図である。 φcenterとφstepとを示す説明図である。 実施例３に係る第１の定常状態パルスシーケンスを示す説明図である。 実施例３に係る第２の定常状態パルスシーケンスを示す説明図である。 実施例３に係る画像生成処理を示すフロー図である。 実施例３に係る第１の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの性質を示す概念説明図である。 実施例３に係る第２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの性質を示す概念説明図である。 実施例３に係る第２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの位相回転を示す概念説明図である。 実施例３の原理を概念的に示す説明図である。 実施例４に係る第１の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの性質を示す概念説明図である。 実施例４に係る第２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの性質を示す概念説明図である。 実施例４に係る第２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの位相回転を示す概念説明図である。 実施例４の原理を概念的に示す説明図である。 実施例５に係る第１の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの性質を示す概念説明図である。 実施例５に係る第２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの性質を示す概念説明図である。 実施例５に係る第２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの位相回転を示す概念説明図である。 実施例５の原理を概念的に示す説明図である。 実施例６に係る第１の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの性質を示す概念説明図である。 実施例６に係る第２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの性質を示す概念説明図である。 実施例６に係る第２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの位相回転を示す概念説明図である。 実施例６の原理を概念的に示す説明図である。 従来技術に係る第１の定常状態パルスシーケンスを示す説明図である。 従来技術に係る第２の定常状態パルスシーケンスを示す説明図である。 従来技術に係る第１の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの性質を示す概念説明図である。 従来技術に係る第２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの性質を示す概念説明図である。 従来技術に係る第２の定常状態パルスシーケンスで収集したデータの位相回転を示す概念説明図である。 従来技術の原理を概念的に示す説明図である。 従来技術に係るφcenterとφstepとを示す説明図である。

符号の説明

８ シーケンス記憶回路
９ ゲート変調回路
１５ ＲＦ発振回路
１００ ＭＲＩ装置
１０７ 計算機
１０１Ｔ 送信コイル
１０４ ＲＦ電力増幅器

Claims (5)

1. 水の位相と脂肪の位相とがケミカルシフトにより反対位相になる時間Ｔ_outおよび繰り返し時間ＴＲを入力する手段と、
   入力された前記反対位相になる時間Ｔ_outおよび前記繰り返し時間ＴＲに基づいて、
   ＴＲ／（２×Ｔ_out）−１＜ｍ＜ＴＲ／（２×Ｔ_out）
   を満たす０以上の整数ｍを演算する手段と、
   演算された前記整数ｍに基づいて、
   φfat＝（２−ＴＲ／Ｔ_out＋２×ｍ）×π
   を演算する手段と、
   演算された位相φfatに基づいて、ＲＦパルスの位相を
   ０，１×φfat，２×φfat，…
   の順に変える定常状態パルスシーケンスによりデータＤ_φfatを収集するデータ収集手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
2. 請求項１に記載のＭＲＩ装置において、
   前記定常状態パルスシーケンスは流れ補償を考慮したものであることを特徴とするＭＲＩ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のＭＲＩ装置において、
   前記データＤ_fatからＭＲ画像Ｇｗを生成する画像生成手段を具備したことを特徴とするＭＲＩ装置。
4. 請求項３に記載のＭＲＩ装置において、
   水成分を強調することを特徴とするＭＲＩ装置。
5. 請求項３に記載のＭＲＩ装置において、
   脂肪成分を抑制することを特徴とするＭＲＩ装置。

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