JP5121219B2 - 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法 Download PDF

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Description

本発明は、磁気共鳴イメージング(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置および磁気共鳴イメージング方法に関する。特に、静磁場が形成された撮像空間において、ファストスピンエコー(FSE:Fast Spin Echo)法に対応するように、フリップアングルが90°であるRF(Radio Frequency)パルスである励起パルスと、フリップアングルが180°であるRFパルスである複数のリフォーカスパルスとを、流体を含む被検体へ順次送信するパルスシーケンスを含むイメージングシーケンスを繰り返し時間(TR:repetition time)ごとに繰り返して実施することによって、その被検体において流体を含む撮像領域にて生ずる磁気共鳴信号を得るスキャンを実施し、そのスキャンを実施することによって得た磁気共鳴信号に基づいて、その撮像領域について画像を生成する磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法に関する。
磁気共鳴イメージング装置は、医療用途、産業用途などのさまざまな分野において利用されている。
磁気共鳴イメージング装置は、静磁場空間において被検体にて撮影対象となる撮像領域に電磁波であるRFパルスを照射して、その撮像領域内のプロトンのスピンを核磁気共鳴(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)現象により励起させ、その励起されたスピンによって発生する磁気共鳴(MR)信号を得るイメージングシーケンスを、繰り返し時間ごとに繰り返し実施することによって、その撮像領域についてスキャンを実施する。そして、このスキャンの実施によって得られた磁気共鳴信号を、ローデータ(Raw Data)として、その撮像領域について画像を生成する。
この磁気共鳴イメージング装置においては、たとえば、ファストスピンエコー法に基づくイメージングシーケンスによって、撮像領域についてスキャンを実施する。
この他に、イメージングシーケンスにおいてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前に、IR(Inversion Recovery)法に基づいて、撮像領域のスピンを反転させるインバージョンリカバリパルスを送信し、そのスピンの縦緩和によって縦磁化を回復させる反転時間(TI:inversion time)を経過後に、ファストスピンエコー法に基づくパルスシーケンスを実施する方法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
また、磁気共鳴イメージング装置においては、被検体において流れる血液などの流体を含む撮像領域を撮影するために、MRA(MR angiography)と呼ばれる血管撮影が実施されている。このMRAにおいては、タイム・オブ・フライト(TOF:Time of Flight)効果や、位相コントラスト(PC:Phase Contrast)効果などを利用したイメージング法がある。また、このMRAにおいては、造影剤を使用しないイメージング方法として、FBI(Fresh Blood Imaging)法が提案されている(たとえば、特許文献2参照)。
このFBI法においては、心拡張期と心収縮期とのそれぞれにおいて、血液などの流体が流れる撮像領域について、画像をそれぞれ生成する。ここでは、たとえば、3次元ファストスピンエコー法を適用したイメージングシーケンスによってスキャンが実施されて、画像が生成される。そして、これらの複数の画像間の差分値に基づいて、その被検体領域に関するMRA画像を生成する。ここでは、心収縮期においては動脈の血流速度が速いために動脈からの信号強度が低くなり、心拡張期においては動脈の血流速度が遅いために動脈からの信号強度が高くなるため、上記のように差分値に基づいて生成されたMRA画像は、コントラストが高くなる。
特開2003−38456号公報 特開2000−5144号公報
しかしながら、上記のイメージングシーケンスにおいてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施した後に、リフォーカスパルスを順次送信する際においては、ファストスピンエコー法に基づくパルスシーケンスにおいて送信する励起パルスと同様に、そのリフォーカスパルスを、そのスライスに対して選択的に送信しているために、そのスライスの境界付近を流れるフローのスピンについては、リフォーカスがされていないことになる。そして、上記にてインバージョンリカバリパルスを送信する際には、ファストスピンエコー法に基づくパルスシーケンスにおける励起パルスと同様に、スライスを選択して撮像領域としているため、そのスライスの外部から内部へ流入するフローに対しては、インバージョンリカバリパルスが印加されていないことになる。
このため、被検体において流体を含む撮像領域を撮影する際には、所望の画像品質の画像を生成することが困難であるなど、不具合が生ずる場合がある。
また、上記のFBI法においては、脂肪抑制にSTIR(short TI inversion recovery)法をファストスピンエコー法に適用しているため、T1緩和時間が1200ms程度である血液について完全に縦磁化を回復させるためには、3心拍に1度のみしか、磁気共鳴信号を収集することができないために、効率的に撮影を実施できず、撮影効率を向上させることが困難な場合がある。
したがって、本発明の目的は、画像品質を向上させ、撮影効率を向上させることが容易に可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法を提供することにある。
上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場が形成された撮像空間において、ファストスピンエコー法に対応するように、励起パルスと、複数の第1リフォーカスパルスとを、流体を含む被検体へ順次送信するパルスシーケンスを含むイメージングシーケンスを、繰り返し時間ごとに繰り返して実施することによって、前記被検体において前記流体を含む第1の被検体領域にて生ずる磁気共鳴信号を前記繰り返し時間ごとに得るスキャン部と、前記スキャン部が前記イメージングシーケンスを実施することによって得た前記磁気共鳴信号に基づいて、前記第1の被検体領域について画像を生成する画像生成部とを有する磁気共鳴イメージング装置であって、前記スキャン部は、前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前においては、前記被検体において前記第1の被検体領域を含み当該第1の被検体領域よりも広い第2の被検体領域のスピンを反転させるように、第1のインバージョンリカバリパルスを送信する。
好適には、前記スキャン部は、前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前であって、前記第1のインバージョンリカバリパルスを送信した後においては、前記第1のインバージョンリカバリパルスにより反転された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第1のキラーパルスを送信する。
好適には、前記スキャン部は、前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する際には、前記第1の被検体領域のスピンを選択的に励起するように、前記励起パルスを送信する。
好適には、前記スキャン部は、前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する際には、前記励起パルスを送信した後に、前記被検体において前記第1の被検体領域を含む第3の被検体領域のスピンを再収束するように、前記複数の第1リフォーカスパルスを送信する。
好適には、前記スキャン部は、前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施した後においては、前記第3の被検体領域のスピンを再収束させるように、第2リフォーカスパルスを送信すると共に、前記被検体において前記第2リフォーカスパルスが送信された前記第3の被検体領域に含まれる前記第1の被検体領域のスピンを選択的に回復させるように、ファストリカバリパルスを送信した後に、前記被検体において前記ファストリカバリパルスが送信された前記第1の被検体領域を含む前記第2の被検体領域のスピンを反転させるように、第2のインバージョンリカバリパルスを送信する。
好適には、前記スキャン部は、前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストリカバリパルスを送信した後であって前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信する前においては、前記ファストリカバリパルスが送信された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第2のキラーパルスを送信すると共に、前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信した後に、前記第2のインバージョンリカバリパルスにより反転された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第3のキラーパルスを送信する。
好適には、前記スキャン部は、前記被検体において静磁場が形成された静磁場方向に向いたスピンが、180°回転するように、前記第1のインバージョンリカバリパルスを送信し、前記第1のインバージョンリカバリパルスが送信されたスピンが、前記静磁場方向と、前記静磁場方向に直交する第1方向とに直交する第2方向を軸にして90°回転するように、前記励起パルスを送信し、前記複数の第1リフォーカスパルスを送信し、前記第2リフォーカスパルスを送信し、前記第2リフォーカスパルスが送信されたスピンが、前記第2方向を軸にして−90°回転するように、前記ファストリカバリパルスを送信し、前記ファストリカバリパルスが送信されたスピンが、−180°回転するように、前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信する。
好適には、前記スキャン部は、前記励起パルスで励起されたスピンが、前記第1方向を軸にして回転するように、前記第1リフォーカスパルスと前記第2リフォーカスパルスとを送信する。
好適には、前記スキャン部は、前記被検体において流れる流体の速度に応じて前記イメージングシーケンスにて得られる磁気共鳴信号の信号強度を変化させるように、プリパレーションパルスを送信するプリパレーションシーケンスを、前記イメージングシーケンスの実施前に実施する。
好適には、前記スキャン部は、前記イメージングシーケンスを前記被検体の心拍運動に同期するように実施する。
上記目的を達成するために、本発明の磁気共鳴イメージング方法は、静磁場が形成された撮像空間において、ファストスピンエコー法に対応するように、励起パルスと、複数の第1リフォーカスパルスとを、流体を含む被検体へ順次送信するパルスシーケンスを含むイメージングシーケンスを、繰り返し時間ごとに繰り返して実施することによって、前記被検体において前記流体を含む第1の被検体領域にて生ずる磁気共鳴信号を前記繰り返し時間ごとに得た後に、前記イメージングシーケンスを実施することによって得た前記磁気共鳴信号に基づいて、前記第1の被検体領域について画像を生成する磁気共鳴イメージング方法であって、前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前においては、前記被検体において前記第1の被検体領域を含み当該第1の被検体領域よりも広い第2の被検体領域のスピンを反転させるように、第1のインバージョンリカバリパルスを送信する。
好適には、前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前であって、前記第1のインバージョンリカバリパルスを送信した後においては、前記第1のインバージョンリカバリパルスにより反転された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第1のキラーパルスを送信する。
好適には、前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する際には、前記第1の被検体領域のスピンを選択的に励起するように、前記励起パルスを送信する。
好適には、前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する際には、前記励起パルスを送信した後に、前記被検体において前記第1の被検体領域を含む第3の被検体領域のスピンを再収束するように、前記複数の第1リフォーカスパルスを送信する。
好適には、前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施した後においては、前記第3の被検体領域のスピンを再収束させるように、第2リフォーカスパルスを送信すると共に、前記被検体において前記第2リフォーカスパルスが送信された前記第3の被検体領域に含まれる前記第1の被検体領域のスピンを選択的に回復させるように、ファストリカバリパルスを送信した後に、前記被検体において前記ファストリカバリパルスが送信された前記第1の被検体領域を含む前記第2の被検体領域のスピンを反転させるように、第2のインバージョンリカバリパルスを送信する。
好適には、前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストリカバリパルスを送信した後であって前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信する前においては、前記ファストリカバリパルスが送信された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第2のキラーパルスを送信すると共に、前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信した後に、前記第2のインバージョンリカバリパルスにより反転された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第3のキラーパルスを送信する。
好適には、前記被検体において静磁場が形成された静磁場方向に向いたスピンが、180°回転するように、前記第1のインバージョンリカバリパルスを送信し、前記第1のインバージョンリカバリパルスが送信されたスピンが、前記静磁場方向と、前記静磁場方向に直交する第1方向とに直交する第2方向を軸にして90°回転するように、前記励起パルスを送信し、前記複数の第1リフォーカスパルスを送信し、前記第2リフォーカスパルスを送信し、前記第2リフォーカスパルスが送信されたスピンが、前記第2方向を軸にして−90°回転するように、前記ファストリカバリパルスを送信し、前記ファストリカバリパルスが送信されたスピンが、−180°回転するように、前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信する。
好適には、前記励起パルスで励起されたスピンが、前記第1方向を軸にして回転するように、前記第1リフォーカスパルスと前記第2リフォーカスパルスとを送信する。
好適には、前記被検体において流れる流体の速度に応じて前記イメージングシーケンスにて得られる磁気共鳴信号の信号強度を変化させるように、プリパレーションパルスを送信するプリパレーションシーケンスを、前記イメージングシーケンスの実施前に実施する。
好適には、前記イメージングシーケンスを前記被検体の心拍運動に同期するように実施する。
本発明によれば、画像品質を向上させ、撮影効率を向上させることが容易に可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法を提供することができる。
<実施形態1>
本発明にかかる実施形態1について説明する。
(装置構成)
図1は、本発明にかかる実施形態1において、磁気共鳴イメージング装置1の構成を示す構成図である。
図1に示すように、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置1は、スキャン部2と、操作コンソール部3とを有する。
スキャン部2について説明する。
スキャン部2は、図1に示すように、静磁場マグネット部12と、勾配コイル部13と、RFコイル部14と、クレードル15と、RF駆動部22と、勾配駆動部23と、データ収集部24とを有している。ここでは、スキャン部2は、静磁場が形成された撮像空間B内において、被検体SUのスピンを励起するように被検体SUにRFパルスを送信すると共に、そのRFパルスが送信された被検体SUに勾配パルスを送信することによって、被検体SUにおいて発生する磁気共鳴信号を、イメージングデータとして得るイメージングシーケンスISを実施する。
本実施形態においては、スキャン部2は、静磁場が形成された撮像空間Bにおいて、ファストスピンエコー法に対応するように、励起パルスと、複数の第1リフォーカスパルスとを、流体を含む被検体へ順次送信するパルスシーケンスを含むイメージングシーケンスISを、繰り返し時間TRごとに繰り返して実施することによってスキャンを実施する。これにより、スキャン部2は、その被検体において血液などの流体を含む撮像領域にて生ずる磁気共鳴信号を、繰り返し時間TRごとにイメージングデータとして得る。
詳細については後述するが、スキャン部2は、イメージングシーケンスISにおいて繰り返し時間TRにてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前においては、その被検体において撮影される撮像領域である第1の被検体領域を含み、当該第1の被検体領域よりも広い第2の被検体領域のスピンを反転させるように、第1のインバージョンリカバリパルスを送信する。
そして、ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する際には、その第1の被検体領域のスピンを選択的に励起するように、励起パルスを送信すると共に、その被検体において当該励起パルスが送信された第1の被検体領域を含む第3の被検体領域のスピンを再収束するように、複数の第1リフォーカスパルスを送信する。
そして、イメージングシーケンスISにおいて繰り返し時間TRにてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施した後においては、複数の第1リフォーカスパルスと同様に、第3の被検体領域のスピンを再収束させるように、第2リフォーカスパルスを送信する。そして、その被検体において、第2リフォーカスパルスが送信された第3の被検体領域に含まれる第1の被検体領域のスピンを選択的に回復させるように、ファストリカバリパルスを送信した後に、その被検体においてファストリカバリパルスが送信された第1の被検体領域を含み当該第1の被検体領域よりも広い第2の被検体領域のスピンを反転させるように、第2のインバージョンリカバリパルスを送信する。
スキャン部2の各構成要素について、順次、説明する。
静磁場マグネット部12は、たとえば、超伝導磁石(図示なし)により構成されており、被検体SUが収容される撮像空間Bに静磁場を形成する。ここでは、静磁場マグネット部12は、クレードル15に載置される被検体SUの体軸方向(z方向)に沿うように静磁場を形成する。なお、静磁場マグネット部12は、一対の永久磁石により構成されていてもよい。
勾配コイル部13は、静磁場が形成された撮像空間Bに勾配磁場を形成し、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号に空間位置情報を付加する。ここでは、勾配コイル部13は、静磁場方向に沿ったz方向と、そのz方向に対して互いに直交するx方向とy方向との3軸方向に対応するように、3系統からなる。これらは、撮像条件に応じて、周波数エンコード方向と位相エンコード方向とスライス選択方向として、それぞれに勾配パルスを送信することによって勾配磁場を形成する。具体的には、勾配コイル部13は、被検体SUのスライス選択方向に勾配磁場を印加し、RFコイル部14がRFパルスを送信することによって励起させる被検体SUのスライスを選択する。また、勾配コイル部13は、被検体SUの位相エンコード方向に勾配磁場を印加し、RFパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を位相エンコードする。そして、勾配コイル部13は、被検体SUの周波数エンコード方向に勾配磁場を印加し、RFパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を周波数エンコードする。
RFコイル部14は、図1に示すように、被検体SUを囲むように配置される。RFコイル部14は、静磁場マグネット部12によって静磁場が形成される撮像空間B内において、電磁波であるRFパルスを被検体SUに送信して高周波磁場を形成し、被検体SU内のプロトンによるスピンを励起する。そして、RFコイル部14は、その励起された被検体SU内のプロトンから発生する電磁波を磁気共鳴信号として受信する。
クレードル15は、被検体SUを載置する台を有する。クレードル部26は、制御部30からの制御信号に基づいて、撮像空間Bの内部と外部との間を移動する。
RF駆動部22は、RFコイル部14を駆動させて撮像空間B内にRFパルスを送信させて高周波磁場を形成する。RF駆動部22は、制御部30からの制御信号に基づいて、ゲート変調器を用いてRF発振器からの高周波信号を所定のタイミングおよび所定の包絡線のパルスになるように変調する。その後、そのゲート変調器により変調されたパルスを、RF電力増幅器によって増幅して、RFコイル部14に出力し、RFパルスを送信させる。
勾配駆動部23は、制御部30からの制御信号に基づいて、勾配パルスを勾配コイル部13に印加して駆動させ、静磁場が形成されている撮像空間B内に勾配磁場を発生させる。勾配駆動部23は、3系統の勾配コイル部13に対応して3系統の駆動回路(図示なし)を有する。
データ収集部24は、制御部30からの制御信号に基づいて、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号を収集する。ここでは、データ収集部24は、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号をRF駆動部22のRF発振器の出力を参照信号として位相検波器が位相検波する。その後、A/D変換器を用いて、このアナログ信号である磁気共鳴信号をデジタル信号に変換して出力する。
操作コンソール部3について説明する。
操作コンソール部3は、図1に示すように、制御部30と、データ処理部31と、操作部32と、表示部33と、記憶部34とを有する。
操作コンソール部3の各構成要素について、順次、説明する。
制御部30は、コンピュータと、コンピュータに所定のデータ処理を実行させるプログラムを記憶するメモリとを有しており、各部を制御する。ここでは、制御部30は、操作部32からの操作データが入力され、その操作部32から入力される操作データに基づいて、RF駆動部22と勾配駆動部23とデータ収集部24とのそれぞれに制御信号を出力し、所定のスキャンを実行させる。そして、これと共に、データ処理部31と表示部33と記憶部34とへ、制御信号を出力し、制御を行う。
データ処理部31は、コンピュータと、そのコンピュータを用いて所定のデータ処理を実行するプログラムを記憶するメモリとを有しており、制御部30からの制御信号に基づいて、データ処理を実施する。ここでは、データ処理部31は、スキャン部2がイメージングシーケンスを実行することによってイメージングデータとして得られた磁気共鳴信号をローデータとし、被検体SUについて画像を生成する。そして、データ処理部31は、その生成した画像を表示部33に出力する。具体的には、k空間に対応するように繰り返し時間ごとにサンプリングされた磁気共鳴信号を、逆フーリエ変換することによって画像を再構成する。
操作部32は、キーボードやポインティングデバイスなどの操作デバイスにより構成されている。操作部32は、オペレータによって操作データが入力され、その操作データを制御部30に出力する。
表示部33は、CRTなどの表示デバイスにより構成されており、制御部30からの制御信号に基づいて、表示画面に画像を表示する。たとえば、表示部33は、オペレータによって操作部32に操作データが入力される入力項目についての画像を表示画面に複数表示する。また、表示部33は、被検体SUからの磁気共鳴信号に基づいて生成される被検体SUの画像についてのデータをデータ処理部31から受け、表示画面にその画像を表示する。本実施形態においては、表示部33は、送信感度分布生成部132によって生成された送信感度分布を画面に表示する。また、表示部33は、画像補正部133によって補正された本スキャン画像を表示する。
記憶部34は、メモリにより構成されており、各種データを記憶している。記憶部34は、その記憶されたデータが必要に応じて制御部30によってアクセスされる。
(動作)
以下より、上記の本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置1において、被検体SUにて流体を含む撮像領域について、スキャンを実施する際の動作を説明する。
図2は、本発明にかかる実施形態1において、被検体SUの撮像領域についてスキャンを実施する際の動作を示すフロー図である。
まず、図2に示すように、イメージングシーケンスISの実施を行う(S21)。
ここでは、イメージングシーケンスISを、ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを含むように、スキャン部2が実行する。
図3は、本発明にかかる実施形態1において、ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを含むイメージングシーケンスISを示すパルスシーケンス図である。
図3において、RFは、RFパルスを送信する時間軸であり、Gsliceは、スライス選択方向に勾配パルスを送信する時間軸であり、Gkillは、キラーパルスを送信する時間軸を示しており、それぞれは、横軸が時間tであって、縦軸がパルス強度を示している。ここでは、Gkillは、勾配パルスを送信する時間軸であって、スライス選択方向,位相エンコード方向,周波数エンコード方向の少なくとも1つの時間軸である。なお、位相エンコード方向,周波数エンコード方向(リードアウト方向)に送信する勾配パルスについては、公知なファストスピンエコー法に対応するものであるため、その記載を省略している。
また、図4は、本発明にかかる実施形態1において、イメージングシーケンスISにて、励起パルスRF1iと、ファストリカバリパルスFRとを送信する際にスライス選択される領域と、この励起パルスRF1iと、ファストリカバリパルスFR以外のRFパルスを送信する際にスライス選択される領域とを模式的に示す図である。
本実施形態においてイメージングシーケンスISを実行する際には、図3と図4とに示すように、このイメージングシーケンスISにおいてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを繰り返し時間TRにて実施する前に、その被検体において第1の被検体領域R11を含み当該第1の被検体領域R11よりも広い第2の被検体領域R21のスピンを反転させるようにスライス選択し、第1のインバージョンリカバリパルスIR1をスキャン部2が送信する。
そして、図3と図4とに示すように、イメージングシーケンスISにおいてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する際には、その第1の被検体領域R11のスピンを選択的に励起するようにスライスを選択して、スキャン部2が励起パルスRF1iを送信する。そして、これと共に、その被検体において励起パルスRF1iが送信された第1の被検体領域R11を含む第3の被検体領域R31のスピンを再収束するようにスライスを選択して、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iを、スキャン部2が送信する。ここでは、図3と図4とに示すように、第3の被検体領域R31が前述の第2の被検体領域R21と同じ領域になるように、スライスを選択して、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iをスキャン部2が送信する。たとえば、エコートレイン数(ETL:echo train length)を、2とすると共に、3次元ファストスピンエコー法に対応するように、このパルスシーケンスをスキャン部2が実施する。
そして、図3と図4とに示すように、イメージングシーケンスISにおいて繰り返し時間TRにてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施した後においては、その被検体においてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスが実施された第1の被検体領域R11を含み、その第1の被検体領域R11よりも広い第3の被検体領域R31のスピンを再収束させるようにスライスを選択して、第2リフォーカスパルスRF4iをスキャン部2が送信する。ここでは、前記と同様に、図3と図4とに示すように、第3の被検体領域R31が第2の被検体領域R21と同じ領域になるようにスキャン部2が送信する。
そして、その第2リフォーカスパルスRF4iが送信された第3の被検体領域R11に含まれる第1の被検体領域R11のスピンを選択的に回復させるように、スライスを選択して、ファストリカバリパルスFRをスキャン部2が送信する。その後、その被検体においてファストリカバリパルスFRが送信された第1の被検体領域R11を含み当該第1の被検体領域R11よりも広い第2の被検体領域R21のスピンを反転させるようにスライスを選択して、第2のインバージョンリカバリパルスIR2をスキャン部2が送信する。
また、ここで、イメージングシーケンスISにおいて繰り返し時間TRにてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前であって、第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信した後においては、図3に示すように、その第1のインバージョンリカバリパルスIR1により反転されたスピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第1のキラーパルスGk1をスキャン部2が送信する。
そして、図3に示すように、イメージングシーケンスISにおいて繰り返し時間TRにてファストリカバリパルスFRを送信した後であって第2のインバージョンリカバリパルスIR2を送信する前においては、ファストリカバリパルスFRが送信されたスピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第2のキラーパルスGk2をスキャン部2が送信する。
そして、図3に示すように、その第2のインバージョンリカバリパルスIR2を送信した後に、第2のインバージョンリカバリパルスIR2により反転されたスピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第3のキラーパルスGk3をスキャン部2が送信する。
上記のイメージングシーケンスISにおける各イメージングパルスの詳細について、順次、説明する。
まず、図3に示すように、第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信する。
ここでは、被検体において静磁場が形成されたz方向に向いたスピンが、そのz方向と、z方向に直交するy方向とに直交するx方向を軸にして180°回転するように、第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信する。つまり、z方向に向いたスピンを、そのz方向とy方向とを含むyz面に沿ってフリップさせて、磁化ベクトルが反転するように、フリップアングルが180°であって、位相がx方向である第1のインバージョンリカバリパルスIR1を第1時点t1と第2時点t2との間に送信する。
本実施形態において、この第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信する際には、図4に示すように、イメージングシーケンスISにおいて、励起パルスRF1iと、ファストリカバリパルスFRとを送信する第1の被検体領域R11よりも広い第2の被検体領域R21を、スライス選択領域にするように、図3に示すように、勾配パルスGs1を送信する。たとえば、励起パルスRF1iと、ファストリカバリパルスFRとを送信する際のスライス選択幅SL1よりも、1.5倍程度、広いスライス選択幅SL2になるように、スライス選択方向SSに、勾配パルスGs1を送信する。
つぎに、図3に示すように、第1のキラーパルスGk1を送信する。
ここでは、第1のインバージョンリカバリパルスIR1により反転されたスピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第1のキラーパルスGk1を送信する。本実施形態においては、第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信した後の反転時間TI内であって、当該第1のインバージョンリカバリパルスIR1の送信を完了した直後に、第1のキラーパルスGk1を送信する。
つぎに、図3に示すように、励起パルスRF1iを送信する。
ここでは、第1のインバージョンリカバリパルスIR1が送信された中心時点t1cから、縦緩和によって縦磁化が回復される所定の反転時間TIを経過した後に、励起パルスRF1iを送信する中心時点t2cが対応するように、励起パルスRF1iを送信し、x方向を軸にしてスピンを90°回転させる。すなわち、第1のインバージョンリカバリパルスIR1によってスピンがフリップされることによって、静磁場方向とは逆方向に向き、負の縦磁化となった磁化ベクトルが反転時間TIの間に、縦緩和時間T1が短いものは正となり、長いものは負のままの状態になった後に、そのスピンの磁化ベクトルをyz面に沿ってフリップさせて、90°傾いた状態になるように、フリップアングルが90°であって、位相がx方向である励起パルスRF1iを第3時点t3と第4時点t4との間に送信する。
本実施形態において、この励起パルスRF1iを送信する際には、図4に示すように、イメージングシーケンスISにおいて、第1のインバージョンリカバリパルスIR1と、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iと、第2リフォーカスパルスRF4iと、第2のインバージョンリカバリパルスIR2とを送信する第2の被検体領域R21および第3の被検体領域R31よりも狭い第1の被検体領域R11を、スライス選択領域にするように、図3に示すように、スライス選択方向に勾配パルスGs2を送信して、勾配磁場を形成する。
つぎに、図3に示すように、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iを送信する。
ここでは、励起パルスRF1iが送信された中心時点t2cから第1の時間T10を経過した後に、第1の第1リフォーカスパルスRF2iを送信する中心時点t3cが対応するように、この第1の第1リフォーカスパルスRF2iを送信する。そして、その第1の第1リフォーカスパルスRF2iが送信された中心時点t3cから、第1の時間T10の2倍になる第2の時間T20(エコー間隔(ESP:echo spacing))を経過した後に、第2の第1リフォーカスパルスRF3iを送信する中心時点t4cが対応するように、第2の第1リフォーカスパルスRF3iを送信する。具体的には、励起パルスRF1iが送信されたスピンが、時間の経過によってディフェーズした後に、y方向を軸にして180°回転するように、これらの複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iのそれぞれを送信する。すなわち、励起パルスRF1iによってフリップされたスピンの磁化ベクトルを、静磁場が形成されたz方向と、そのz方向とy方向yとに直交するx方向とを含むxz面に沿ってフリップさせて反転するように、フリップアングルが180°であって、位相がy方向である複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iのそれぞれを第5時点t5と第6時点t6との間と第7時点t7と第8時点t8との間とのそれぞれにおいて送信し、そのスピンを再収束させ、位相コヒーレンスを回復させる。
本実施形態において、これらの複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iを、エコー間隔ESPを隔てて順次送信する際には、図4に示すように、イメージングシーケンスISにおいて、励起パルスRF1iと、ファストリカバリパルスFRとを送信する第1の被検体領域R11よりも広く、かつ、第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信する際に選択した第2の被検体領域R21と同様な第3の被検体領域R31を、スライス選択領域にするように、図3に示すように、スライス選択方向に複数の勾配パルスGs3,Gs4のそれぞれを送信して、勾配磁場を形成する。また、この複数の勾配パルスGs3,Gs4のそれぞれを送信する際においては、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iによって生ずるFID(Free Induction Decay)信号を除去するように、一対のクラッシャー勾配パルスを、第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iの前後に加えて送信する。
なお、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iを順次送信する際に送信する複数の勾配パルスGs3,Gs4に関しては、図4に示すように、血液などの流体が、撮像領域として選択するスライス面に対して直交するスライス選択方向SSに沿うようにして、このスライスへ流入する場合には、本実施形態に示したように、第1の被検体領域R11よりも広い第3の被検体領域R31を、スライス選択領域にするように送信することが好ましい。一方で、図4に示すように、血液などの流体が、スライス選択方向SSに対して直交する方向であって、撮像領域として選択するスライス面に沿って、このスライスへ流入する場合には、第1の被検体領域R11と同じ領域を、スライス選択領域にするように、複数の勾配パルスGs3,Gs4を送信することが好ましい。
そして、さらに、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iのそれぞれを送信した後においては、位相エンコード方向と周波数エンコード方向とのそれぞれに、3次元ファストスピンエコー法に対応して勾配磁場を形成するように、勾配パルス(図示なし)を送信し、上記のようにスピンが再収束した時点に対応するように、磁気共鳴信号を順次サンプリングすることによって、第1の被検体領域R11に関するイメージングデータを得る。
つぎに、図3に示すように、第2リフォーカスパルスRF4iを送信する。
ここでは、第1リフォーカスパルスRF3iが送信された中心時点t4cから第2の時間T20を経過した後に、第2リフォーカスパルスRF4iを送信する中心時点t5cが対応するように、この第2リフォーカスパルスRF4iを送信する。具体的には、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iのそれぞれが送信されたスピンが、y方向を軸にして180°回転するように、第2リフォーカスパルスRF4iを送信する。すなわち、その複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iによってフリップされたスピンがディフェーズされた後に、xz面に沿って、そのスピンの磁化ベクトルをフリップさせて反転するように、フリップアングルが180°であって、位相がy方向である第2リフォーカスパルスRF4iを第8時点t8と第9時点t9との間に送信することによって、そのスピンを再収束させ、位相コヒーレンスを回復させる。
本実施形態において、この第2リフォーカスパルスRF4iを送信する際には、図4に示すように、イメージングシーケンスISにおいて、励起パルスRF1iと、ファストリカバリパルスFRとを送信する第1の被検体領域R11よりも広く、かつ、第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信する際にスライス選択した第2の被検体領域R21と同様な第3の被検体領域R31を、スライス選択領域にするように、図3に示すように、スライス選択方向に勾配パルスGs5を送信して、勾配磁場を形成する。また、この勾配パルスGs5を送信する際においては、第2リフォーカスパルスRF4iによって生ずるFID信号を除去するように、クラッシャー勾配パルスを前後に加えて送信する。
つぎに、図3に示すように、ファストリカバリパルスFRを送信する。
ここでは、第2リフォーカスパルスRF4iが送信された中心時点t5cから第1の時間T10を経過した後に、ファストリカバリパルスFRを送信する中心時点t6cが対応するように、このファストリカバリパルスFRを送信する。具体的には、第2リフォーカスパルスRF4iが送信されたスピンが再収束された後に、x方向を軸にして−90°回転するように、ファストリカバリパルスFRを送信する。すなわち、その第2リフォーカスパルスRF4iによってフリップされたスピンの磁化ベクトルを、yz面に沿ってフリップさせて縦磁化が回復するように、フリップアングルが90°であって、位相がx方向であるファストリカバリパルスFRを第10時点t10と第11時点t11との間に送信する。
本実施形態において、このファストリカバリパルスFRを送信する際には、図4に示すように、イメージングシーケンスISにおいて、第1のインバージョンリカバリパルスIR1と、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iと、第2リフォーカスパルスRF4iと、第2のインバージョンリカバリパルスIR2とを送信する領域R21よりも狭い領域であって、励起パルスRF1iを送信する際と同様な第1の被検体領域R11を、スライス選択領域にするように、図3に示すように、スライス選択方向に勾配パルスGs6を送信して、勾配磁場を形成する。
つぎに、図3に示すように、第2のキラーパルスGk2を送信する。
ここでは、ファストリカバリパルスFRが送信されたスピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第2のキラーパルスGk2を送信する。本実施形態においては、ファストリカバリパルスFRの送信を完了した直後に、第2のキラーパルスGk2を送信する。
つぎに、図3に示すように、第2のインバージョンリカバリパルスIR2を送信する。
ここでは、第2のキラーパルスGk2の送信を完了した直後であって、ファストリカバリパルスFRが送信された中心時点t6cから第3の時間T30を経過した後に、第2のインバージョンリカバリパルスIR2を送信する中心時点t7cが対応するように、この第2のインバージョンリカバリパルスIR2を送信することによって、ファストリカバリパルスFRが送信されたスピンを、y方向を軸にして−180°回転させる。すなわち、ファストリカバリパルスFRによってフリップされたスピンの磁化ベクトルをxz面に沿ってフリップさせて反転するように、フリップアングルが180°であって、位相がy方向である第2のインバージョンリカバリパルスIR2を第12時点t12と第13時点t13との間に送信する。
本実施形態において、この第2のインバージョンリカバリパルスIR2を送信する際には、図4に示すように、イメージングシーケンスISにおいて、励起パルスRF1iと、ファストリカバリパルスFRとを送信する第1の被検体領域R11よりも広い領域であって、第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信する際と同様な第2の被検体領域R21を、スライス選択領域にするように、図3に示すように、スライス選択方向に勾配パルスGs7を送信して、勾配磁場を形成する。
つぎに、図3に示すように、第3のキラーパルスGk3を送信する。
ここでは、第2のインバージョンリカバリパルスIR2により反転されたスピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第3のキラーパルスGk3を送信する。本実施形態においては、第2のインバージョンリカバリパルスIR2の送信を完了した直後に、第3のキラーパルスGk3を送信する。
このようにして、上記のイメージングシーケンスISを実施して磁気共鳴信号をイメージングデータとして収集する。
つぎに、図2に示すように、k空間に対応する全てのイメージングデータを収集したか、否かを判断する(S22)。
ここでは、k空間を区画している各マトリクスに対応する全てのイメージングデータを収集したか否かを、制御部30が判断する。
そして、k空間に対応する全てのイメージングデータを収集していない場合(No)には、図2に示すように、イメージングシーケンスISの実施(S21)を、再度、順次実施する。つまり、イメージングシーケンスISの実施(S21)を繰り返し時間TRごとに繰返して実施することにより、k空間の全てを埋めるまでイメージングデータを収集する。
一方、k空間に対応するように全てのイメージングデータを収集した場合(Yes)には、図2に示すように、画像の生成を行う(S31)。
ここでは、スキャン部2がイメージングシーケンスISを実行することによって得られたイメージングデータをローデータとし、データ処理部31が被検体SUの第1の被検体領域について画像を再構成する。
つぎに、図2に示すように、画像の表示を行う(S41)。
ここでは、被検体SUの画像についてのデータを表示部33がデータ処理部31から受け、表示画面に、その画像を表示する。
以上のように、本実施形態においては、イメージングシーケンスISにおいて繰り返し時間TRにてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前には、その被検体において第1の被検体領域R11を含み当該第1の被検体領域R11よりも広い第2の被検体領域R21のスピンを反転させるように、第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信する。そして、イメージングシーケンスISにおいてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する際には、その被検体において第1の被検体領域R11のスピンを選択的に励起するように、励起パルスRF1iを送信すると共に、その励起パルスRF1iが送信された被検体において第1の被検体領域R11を含む第3の被検体領域R31のスピンを再収束するように、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iを送信する。そして、イメージングシーケンスISにおいて繰り返し時間TRにてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施した後においては、ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスが実施された被検体において第1の被検体領域R11を含む第3の被検体領域R31のスピンを再収束させるように、第2リフォーカスパルスRF4iを送信する。そして、その第2リフォーカスパルスRF4iが送信された被検体において第1の被検体領域R11のスピンを選択的に回復させるように、ファストリカバリパルスFRを送信した後に、そのファストリカバリパルスFRが送信された被検体において第2の被検体領域R21のスピンを反転させるように、第2のインバージョンリカバリパルスIR2を送信する。
このため、本実施形態は、第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信する際には、ファストスピンエコー法に基づくパルスシーケンスにおける励起パルスRF1iよりも広いスライスを選択するように第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信しているために、そのスライスの外部から内部へ流入する流体に対して、インバージョンリカバリパルスが印加されていることになる。また、イメージングシーケンスISにおいてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施した後に、第2リフォーカスパルスRF4iを送信する際においては、ファストスピンエコー法に基づくパルスシーケンスにおいて送信する励起パルスRF1iよりも広いスライスを選択するように送信しているために、そのスライスの境界付近を流れるフローのスピンについてリフォーカスがされている。よって、本実施形態においては、被検体において流体を含むスライスに対応する第1の被検体領域R11を撮影する際に、その第1の被検体領域R11の外部から流入する流体を適正に描出することができるために、所望の画像品質の画像を生成することが容易であり、画像品質を向上させることができる。
さらに、本実施形態においては、ファストスピンエコー法に基づくパルスシーケンスの実施後に、ファストリカバリパルスFRと、第2のインバージョンリカバリパルスIR2とを送信しているために、縦緩和時間T1が長い血液などの流体のスピンの磁化が回復するまで待機する待機時間を大幅に短縮することができるため、撮影効率を向上させることができる。特に、FBI法において、脂肪抑制のためにSTIR法をファストスピンエコー法に適用してイメージングを実施する際においては、心拍同期法にて磁気共鳴信号を収集する収集回数を増やすことが可能であるために、効果的である。
また、本実施形態においては、イメージングシーケンスISにおいて繰り返し時間TRにてファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前であって、第1のインバージョンリカバリパルスIR1を送信した後においては、その第1のインバージョンリカバリパルスIR1により反転されたスピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第1のキラーパルスGk1を送信する。そして、そのイメージングシーケンスISにおいて繰り返し時間TRにてファストリカバリパルスFRを送信した後であって第2のインバージョンリカバリパルスIR2を送信する前においては、ファストリカバリパルスFRが送信されたスピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第2のキラーパルスGk2を送信する。そして、これと共に、その第2のインバージョンリカバリパルスIR2を送信した後に、その第2のインバージョンリカバリパルスIR2により反転されたスピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第3のキラーパルスGk3を送信する、このため、画像品質をさらに向上させることができる。
<実施形態2>
以下より、本発明にかかる実施形態2について説明する。
本実施形態は、被検体SUの撮像領域について実施するスキャンが、実施形態1と異なる。本実施形態は、この点を除き、実施形態1と同様である。このため、重複する箇所については説明を省略する。
図5は、本発明にかかる実施形態2において、被検体SUの撮像領域についてスキャンを実施する際の動作を示すフロー図である。
まず、図5に示すように、プリパレーションシーケンスPSの実施を行う(S11)。
ここでは、プリパレーションシーケンスPSをスキャン部2が実施する。
図6は、本発明にかかる実施形態2において、プリパレーションシーケンスPSを示すパルスシーケンス図である。
図6において、RFは、RFパルスを送信する時間軸であり、Gvencは、速度エンコード勾配パルスを送信する時間軸であり、Gkillは、キラーパルスを送信する時間軸を示しており、それぞれは、横軸が時間tであって、縦軸がパルス強度を示している。ここでは、GvencとGkillとは、勾配パルスを送信する時間軸であって、スライス選択方向,位相エンコード方向,周波数エンコード方向の少なくとも1つの時間軸である。
また、図7は、本発明にかかる実施形態2において、プリパレーションシーケンスPSが実施された際に、被検体SUのスピンの挙動を示すベクトル図である。
図7において、(A1),(A2),(A3),(A4),(A5)は、被検体SUにおいて、第1の速度V1のスピンS1についての挙動を、順次、時系列順に示す図である。ここでは、第1の速度V1がゼロであって、静止状態のスピンS1についての挙動を示している。一方、図7において、(B1),(B2),(B3),(B4),(B5)は、被検体SUにおいて、第1の速度V1より高速な第2の速度V2で移動するスピンS2についての挙動を、順次、時系列順に示す図である。
また、図7において、(A1)および(B1)は、図6に示すパルスシーケンス図において第1時点t11の際に、各スピンS1,S2が示す状態を示している。また、(A2)および(B2)は、図6に示すパルスシーケンス図において第2時点t12の際に、各スピンS1,S2が示す状態を示している。また、(A3)および(B3)は、図6に示すパルスシーケンス図において第3時点t13の際に、各スピンS1,S2が示す状態を示している。また、(A4)および(B4)は、図6に示すパルスシーケンス図において第4時点t14の際に、各スピンS1,S2が示す状態を示している。また、(A5)および(B5)は、図6に示すパルスシーケンス図において第5時点t15の際に、各スピンS1,S2が示す状態を示している。
図6に示すように、プリパレーションシーケンスPSを実行する際においては、プリパレーションパルスとして、第1RFパルスRF1と、速度エンコード勾配パルスGvと、第2RFパルスRF2と、キラーパルスGkとを、スキャン部2が被検体SUに順次送信する。
ここでは、図6に示すように、第1RFパルスRF1を送信する時間の中心時点tr1と速度エンコード勾配パルスGvを送信する時間の中心時点tvとの間の第1の時間間隔τ1と、速度エンコード勾配パルスGvを送信する時間の中心時点tvと第2RFパルスRF2を送信する時間の中心時点tr2との間の第2の時間間隔τ2とが同じになるように、第1RFパルスRF1と、速度エンコード勾配パルスGvと、第2RFパルスRF2とを、被検体SUに順次送信する。つまり、第1RFパルスRF1と第2RFパルスRF2とを送信する間において、速度エンコード勾配パルスGvを送信する。そして、その後に、キラーパルスGkをさらに送信する。
プリパレーションシーケンスPSにおける各プリパレーションパルスについて、順次、説明する。
まず、図6に示すように、第1RFパルスRF1を被検体SUに送信する。
ここでは、図6に示すように、第1時点t11から第2時点t12までの間に、矩形パルスである第1RFパルスRF1をスキャン部2が送信する。本実施形態においては、図7(A1)と図7(B1)とに示すように、被検体SUにおいて静磁場方向zに磁化ベクトルが向いており、互いに速度が異なるプロトンのスピンS1,S2に、スキャン部2が第1RFパルスRF1を送信する。そして、図7(A2)と図7(B2)とに示すように、このスピンS1,S2の磁化ベクトルを、yz面に沿うようにフリップさせる。
具体的には、図7(A1)と図7(B1)とに示すように、縦磁化がM0であり、横磁化がゼロであるスピンS1,S2に、フリップアングルが45°であって位相がx方向である第1RFパルスRF1を送信し、図7(A2)と図7(B2)とに示すように、スピンS1,S2による磁化ベクトルを、yz面において、0°方向から45°方向へ傾ける。
つぎに、図6に示すように、速度エンコード勾配パルスGvを被検体SUに送信する。
ここでは、図6に示すように、第2時点t12から第3時点t13までの間に、スキャン部2が、速度エンコード勾配パルスGvを送信する。本実施形態においては、スキャン部2は、速度エンコード勾配パルスGvを送信する中心時点tvを軸にして時間軸において互いに反対の極性であって同じ時間積分値のバイポーラパルス(Bipolar pulse)として、この速度エンコード勾配パルスGvを送信する。そして、図7(A3)と図7(B3)とに示すように、第1RFパルスRF1によってフリップされたスピンS1,S2において、第1の速度V1のスピンS1の位相と、その第1の速度V1より高速な第2の速度V2のスピンS2の位相とを、互いにシフトさせる。
具体的には、図7(A3)と図7(B3)とに示すように、第1の速度V1がゼロであって静止状態であるプロトンのスピンS1の位相と、その第1の速度V1より高速な第2の速度V2で移動する移動状態のプロトンのスピンS2の位相とを、互いに180°シフトさせるように、速度エンコード勾配パルスGvを送信する。つまり、静止状態のプロトンのスピンS1に関しては、図7(A3)に示すように、速度エンコード勾配パルスGvの送信によってスピンS1の磁化ベクトルの方向を変化させない。一方、移動状態のプロトンのスピンS2に関しては、図7(B3)に示すように、速度エンコード勾配パルスGvの送信によって、スピンS2の磁化ベクトルを、xy平面に沿って180°の角度で回転させ、yz平面における45°方向から−45°方向へ向くように変化させる。
つぎに、図6に示すように、第2RFパルスRF2を被検体SUに送信する。
ここでは、図6に示すように、第3時点t13から第4時点t14までの間に、スキャン部2が、矩形パルスである第2RFパルスRF2を送信する。そして、図7(A4)と図7(B4)とに示すように、速度エンコード勾配パルスGvによって位相がシフトされたスピンS1,S2をyz面に沿ってフリップさせる。
具体的には、フリップアングルが45°であって位相がx方向である第2RFパルスRF2を送信し、静止状態のスピンS1の磁化ベクトルを、図7(A4)に示すように、yz面における45°方向から90°方向へ傾けると共に、移動状態のスピンS2の磁化ベクトルを、図7(B4)に示すように、yz面における−45°方向から0°方向へ傾ける。
なお、速度エンコード勾配パルスGvが位相をシフトする角度がθである場合には、縦磁化Mzと横磁化Mxyは、以下の数式(1)と数式(2)で示される。
Figure 0005121219
Figure 0005121219
つぎに、図6に示すように、キラーパルスGkを被検体SUに送信する。
ここでは、図6に示すように、第4時点t14から第5時点t15までの間に、スキャン部2が、キラーパルスGkを送信する。そして、図7(A5)と図7(B5)とに示すように、第2RFパルスRF2によりフリップされたスピンS1,S2の横磁化を消失させる。
つまり、図7(A5)に示すように、yz面において90°方向に向いた静止状態のスピンS1の磁化ベクトルを、キラーパルスGkを送信することにより、位相を分散させて消滅させる。
つぎに、図5に示すように、イメージングシーケンスISの実施を行う(S21)。
ここでは、実施形態1と同様にして、スキャン部2がイメージングシーケンスISを実行し、磁気共鳴信号をイメージングデータとして収集する。
つぎに、図5に示すように、k空間に対応する全てのイメージングデータを収集したか否かを判断する(S22)。
ここでは、k空間に対応する全てのイメージングデータを収集したか否かを、制御部30が判断する。
そして、k空間に対応する全てのイメージングデータを収集していない場合(No)には、図5に示すように、プリパレーションシーケンスPSの実施(S11)と、イメージングシーケンスISの実施(S21)とを、再度、順次実施する。つまり、プリパレーションシーケンスPSの実施(S11)と、イメージングシーケンスISの実施(S21)とを繰返し実施することにより、k空間の全てを埋めるまでイメージングデータを収集する。
一方、k空間に対応するように全てのイメージングデータを収集した場合(Yes)には、図5に示すように、画像の生成を行う(S31)。
ここでは、スキャン部2がイメージングシーケンスISを実行することによって得られたイメージングデータをローデータとし、データ処理部31が被検体SUについての画像を再構成する。
本実施形態においては、上記のように、移動状態のスピンが大きな縦磁化を有し、静止状態のスピンの縦磁化との差が大きいため、移動状態のスピンが強調された画像が生成される。
つぎに、図5に示すように、画像の表示を行う(S41)。
ここでは、被検体SUの画像についてのデータを表示部33がデータ処理部31から受け、表示画面にその画像を表示する。
以上のように、本実施形態においては、イメージングシーケンスISをスキャン部2が実施すると共に、そのイメージングシーケンスISの実施前に、被検体SUにプリパレーションパルスを送信するプリパレーションシーケンスPSをスキャン部2が実施する。スキャン部2は、このプリパレーションパルスとして、被検体SUにおいて静磁場方向zに向いたスピンをyz面に沿ってフリップさせる第1RFパルスRF1と、その第1RFパルスRF1によってフリップされたスピンにおいて、停止状態であるスピンS1の位相と、移動状態であるスピンS2の位相とを互いにシフトさせる速度エンコード勾配パルスGvと、その速度エンコード勾配パルスGvによって位相がシフトされたスピンS1,S2をyz面に沿ってフリップさせる第2RFパルスRF2とを、順次、被検体SUに送信する。ここでは、第1RFパルスRF1を送信する時間の中心時点tr1と速度エンコード勾配パルスGvを送信する時間の中心時点tvとの間の第1の時間間隔τ1と、速度エンコード勾配パルスGvを送信する時間の中心時点tvと第2RFパルスRF2を送信する時間の中心時点tr2との間の第2の時間間隔τ2とが同じになるように、第1RFパルスRF1と、速度エンコード勾配パルスGvと、第2RFパルスRF2とを、被検体SUに順次送信する。そして、その後に、キラーパルスGkをさらに送信し、第2RFパルスRF2によりフリップされたスピンの横磁化を消失させる。
このため、本実施形態は、上述したように、被検体SUの撮像領域において所定の移動速度で移動する部分が強調された画像を得ることができる。また、プリパレーションパルスの印加時間が短いために、さまざまな用途に利用可能である。たとえば、腹大動脈、総腸骨動脈、大腿動脈などの流速が早い動脈からの磁気共鳴信号を、静脈、脳脊髄液、尿などに比べて高い信号強度で得ることができるため、移動速度に応じて高いコントラストの画像を得ることができる。したがって、本実施形態は、実施形態1の効果に加えて、造影剤を使用せずに、汎用性を向上させることが可能であると共に、さらに画像品質を向上することができる。
なお、上記の実施形態の磁気共鳴イメージング装置1は、本発明の磁気共鳴イメージング装置に相当する。また、上記の実施形態のスキャン部2は、本発明のスキャン部に相当する。また、上記の実施形態のデータ処理部31は、本発明の画像生成部に相当する。また、上記の実施形態の表示部33は、本発明の表示部に相当する。
また、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
たとえば、上記の実施形態にて、イメージングシーケンスISを実施する際において、第1のインバージョンリカバリパルスIR1と、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iと、第2リフォーカスパルスRF4iと、ファストリカバリパルスFRと、第2のインバージョンリカバリパルスIR2を送信する際には、被検体において第1の被検体領域R11を含み当該第1の被検体領域R11よりも広い第2の被検体領域R21または第3の被検体領域R31を選択するように、スライス選択方向に勾配磁場を送信する場合について示したが、これに限定されない。たとえば、上記のようなスライス選択方向へ勾配磁場を形成するように勾配パルスを被検体へ送信せずに、被検体において第1の被検体領域R11よりも広い領域について核磁気共鳴現象を生じさせるように、各RFパルスを送信してもよい。特に、第1のインバージョンリカバリパルスIR1と、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iと、第2リフォーカスパルスRF4iと、第2のインバージョンリカバリパルスIR2とを送信する際には、スライス選択方向への勾配磁場を被検体へ同時に送信しない方が好ましい。このようにすることで、励起パルスRFで励起されたスライスに対して外部から流入してくる流体や、そのスライスの境界付近の流体のスピンに、第1のインバージョンリカバリパルスIR1と、複数の第1リフォーカスパルスRF2i,RF3iと、第2リフォーカスパルスRF4iと、第2のインバージョンリカバリパルスIR2とを送信することができるため、スライスついて画像再構成した画像に、上記の流体を更に的確に描出することができるからである。
また、たとえば、上記の実施形態にて、イメージングシーケンスISを実施する際において、複数の第1リフォーカスパルスとして、2つのRFパルスを送信する場合について示したが、これに限定されない。たとえば、3つ以上であってもよい。なお、イメージングシーケンスISを実施する際においては、複数の第1リフォーカスパルスと、第2リフォーカスパルスとを合計した反転パルスの数が、偶数の方が好ましいため、複数の第1リフォーカスパルスと、第2リフォーカスパルスとの合計が奇数になる場合には、複数の第1リフォーカスパルスの1つをダミーパルスとし、そのダミーパルスが送信されたETLにおいては、磁気共鳴信号を受信しないことが好ましい。
また、上記の実施形態においては、周波数帯域が広く、静磁場不均一に対して効果的であるために、矩形パルスを、インバージョンパルスやリフォーカスパルスなどのRFパルスとして送信する場合について説明しているが、これに限定されない。
また、プリパレーションシーケンスPSにおいてプリパレーションパルスとしてRFパルスを送信する際においては、上記の場合に限らない。たとえば、上述したフリップアングルの数値には、限定されない。また、この場合においては、特定のスライスを選択するように、スライス選択方向に勾配磁場を送信してもよい。また、任意の軸にクラッシャー勾配磁場を形成するように、クラッシャー勾配パルスを送信してもよい。
また、プリパレーションシーケンスPSにおいてプリパレーションパルスとして、速度エンコード勾配パルスを送信する際においては、任意の複数軸に送信してもよい。また、任意の面積で送信してもよい、その他に、任意の回数で送信してもよい。
また、被検体の呼吸運動に同期させて上記のスキャンを実施する場合に、適用しても良い。ここでは、たとえば、呼気または吸気の状態に対して同期するようにスキャンを実施することが好適である。
また、FBI法に基づいて、心拡張期と心収縮期とのそれぞれにおいて、第1の被検体領域の画像を、上記のイメージングシーケンスISでスキャンを実施することによって生成し、それらの画像間の差分値を用いて、その第1の被検体領域に関するMRA画像を得ても良い。また、上記のプリパレーションシーケンスPSを、これに適用してもよい。すなわち、ある特定流速の磁化の信号強度を変化させるように上記のプリパレーションシーケンスPSにてプリパレーションパルスを印加した後にイメージングシーケンスISにてイメージングデータを収集することによって、第1の画像を生成すると共に、異なる特定流速の磁化の信号強度を変化させるように上記のプリパレーションシーケンスPSにてプリパレーションパルスを印加した後にイメージングシーケンスISにてイメージングデータを収集することによって、第2の画像を生成する。その後、その第1の画像と第2の画像との間において差分処理することによってMRA画像を生成してもよい。また、この他に、ある特定流速の磁化の信号強度を変化させるように上記のプリパレーションシーケンスPSにてプリパレーションパルスを印加した後にイメージングシーケンスISにてイメージングデータを収集することによって、第1の画像を生成すると共に、そのプリパレーションシーケンスPSを実施せずにイメージングシーケンスISにてイメージングデータを収集することによって、第2の画像を生成した後に、その第1の画像と第2の画像との間において差分処理することによってMRA画像を生成してもよい。
また、上記のプリパレーションシーケンスPSにおいて、特定流速の磁化の信号強度を維持し、それ以外の磁化の信号強度を減衰させる場合の他、特定流速の磁化の信号強度を減衰させ、それ以外の磁化の信号強度を維持させる場合についても、本発明を適用してもよい。
図1は、本発明にかかる実施形態1において、磁気共鳴イメージング装置1の構成を示す構成図である。 図2は、本発明にかかる実施形態1において、被検体SUの撮像領域についてスキャンを実施する際の動作を示すフロー図である。 図3は、本発明にかかる実施形態1において、ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを含むイメージングシーケンスISを示すパルスシーケンス図である。 図4は、本発明にかかる実施形態1において、イメージングシーケンスISにて、励起パルスRF1iと、ファストリカバリパルスFRとを送信する際にスライス選択される領域と、この励起パルスRF1iとファストリカバリパルスFR以外のRFパルスを送信する際にスライス選択される領域とを模式的に示す図である。 図5は、本発明にかかる実施形態2において、被検体SUの撮像領域についてスキャンを実施する際の動作を示すフロー図である。 図6は、本発明にかかる実施形態2において、プリパレーションシーケンスPSを示すパルスシーケンス図である。 図7は、本発明にかかる実施形態2において、プリパレーションシーケンスPSが実施された際に、被検体SUのスピンの挙動を示すベクトル図である。
符号の説明
1:磁気共鳴イメージング装置(磁気共鳴イメージング装置)、
2:スキャン部(スキャン部)、
3:操作コンソール部、
12:静磁場マグネット部、
13:勾配コイル部、
14:RFコイル部、
15:クレードル、
22:RF駆動部、
23:勾配駆動部、
24:データ収集部、
30:制御部、
31:データ処理部(画像生成部)、
32:操作部、
33:表示部(表示部)、
34:記憶部、
B:撮像空間

Claims (14)

  1. 静磁場が形成された撮像空間において、ファストスピンエコー法に対応するように、第1のインバージョンリカバリパルスと、被検体における第1の被検体領域を選択的に励起する励起パルスと、複数のリフォーカスパルスと、前記第1の被検体領域のスピンを選択的に回復させるファストリカバリパルスと、第2のインバージョンリカバリパルスとを、流体を含む被検体へ順次送信するイメージングシーケンスを、繰り返し時間ごとに繰り返して実施することによって、前記流体を含む前記第1の被検体領域にて生ずる磁気共鳴信号を前記繰り返し時間ごとに得るスキャン部と、
    前記スキャン部が前記イメージングシーケンスを実施することによって得た前記磁気共鳴信号に基づいて、前記第1の被検体領域について画像を生成する画像生成部とを有する磁気共鳴イメージング装置であって、
    前記イメージングシーケンスにおいて、
    前記第1のインバージョンリカバリパルスは、前記被検体において前記第1の被検体領域を含み当該第1の被検体領域よりも広い第2の被検体領域のスピンを反転させるパルスであり、
    前記複数のリフォーカスパルスは、前記被検体において前記第1の被検体領域を含み当該第1の被検体領域よりも広い第3の被検体領域のスピンを再収束させるパルスであり、
    前記第2のインバージョンリカバリパルスは、前記第2の被検体領域のスピンを反転させるパルスである
    磁気共鳴イメージング装置。
  2. 前記スキャン部は、前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前であって、前記第1のインバージョンリカバリパルスを送信した後においては、前記第1のインバージョンリカバリパルスにより反転された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第1のキラーパルスを送信する、
    請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  3. 前記スキャン部は、前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストリカバリパルスを送信した後であって前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信する前においては、前記ファストリカバリパルスが送信された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第2のキラーパルスを送信すると共に、前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信した後に、前記第2のインバージョンリカバリパルスにより反転された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第3のキラーパルスを送信する、
    請求項1又は請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  4. 前記スキャン部は、
    前記被検体において静磁場が形成された静磁場方向に向いたスピンが180°回転するように、前記第1のインバージョンリカバリパルスを送信し、
    前記第1のインバージョンリカバリパルスが送信されたスピンが前記静磁場方向と前記静磁場方向に直交する第1方向とに直交する第2方向を軸にして90°回転するように、前記励起パルスを送信し、
    前記複数のリフォーカスパルスを送信し、
    前記複数のリフォーカスパルスのうち最後のリフォーカスパルスが送信されたスピンが前記第2方向を軸にして−90°回転するように、前記ファストリカバリパルスを送信し、
    前記ファストリカバリパルスが送信されたスピンが−180°回転するように、前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信する、
    請求項1から請求項3のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
  5. 前記スキャン部は、前記励起パルスで励起されたスピンが前記第1方向を軸にして回転するように、前記複数のリフォーカスパルスを送信する、
    請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  6. 前記スキャン部は、前記被検体において流れる流体の速度に応じて前記イメージングシーケンスにて得られる磁気共鳴信号の信号強度を変化させるように、プリパレーションパルスを送信するプリパレーションシーケンスを前記イメージングシーケンスの実施前に実施する、
    請求項1から請求項5のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
  7. 前記スキャン部は、前記イメージングシーケンスを前記被検体の心拍運動に同期するように実施する、
    請求項1から請求項6のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
  8. 静磁場が形成された撮像空間において、ファストスピンエコー法に対応するように、第1のインバージョンリカバリパルスと、被検体における第1の被検体領域を選択的に励起する励起パルスと、複数のリフォーカスパルスと、前記第1の被検体領域のスピンを選択的に回復させるファストリカバリパルスと、第2のインバージョンリカバリパルスとを、流体を含む被検体へ順次送信するイメージングシーケンスを、繰り返し時間ごとに繰り返して実施することによって、前記流体を含む前記第1の被検体領域にて生ずる磁気共鳴信号を前記繰り返し時間ごとに得た後に、前記イメージングシーケンスを実施することによって得た前記磁気共鳴信号に基づいて、前記第1の被検体領域について画像を生成する磁気共鳴イメージング方法であって、
    前記イメージングシーケンスにおいて、
    前記第1のインバージョンリカバリパルスは、前記被検体において前記第1の被検体領域を含み当該第1の被検体領域よりも広い第2の被検体領域のスピンを反転させるパルスであり、
    前記複数のリフォーカスパルスは、前記被検体において前記第1の被検体領域を含み当該第1の被検体領域よりも広い第3の被検体領域のスピンを再収束させるパルスであり、
    前記第2のインバージョンリカバリパルスは、前記第2の被検体領域のスピンを反転させるパルスである
    磁気共鳴イメージング方法。
  9. 前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストスピンエコー法に対応するパルスシーケンスを実施する前であって、前記第1のインバージョンリカバリパルスを送信した後においては、前記第1のインバージョンリカバリパルスにより反転された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第1のキラーパルスを送信する、
    請求項8に記載の磁気共鳴イメージング方法。
  10. 前記イメージングシーケンスにおいて前記繰り返し時間にて前記ファストリカバリパルスを送信した後であって前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信する前においては、前記ファストリカバリパルスが送信された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第2のキラーパルスを送信すると共に、前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信した後に、前記第2のインバージョンリカバリパルスにより反転された前記スピンの横磁化を消失させる勾配磁場が発生するように、第3のキラーパルスを送信する、
    請求項8又は請求項9に記載の磁気共鳴イメージング方法。
  11. 前記被検体において静磁場が形成された静磁場方向に向いたスピンが180°回転するように、前記第1のインバージョンリカバリパルスを送信し、
    前記第1のインバージョンリカバリパルスが送信されたスピンが前記静磁場方向と前記静磁場方向に直交する第1方向とに直交する第2方向を軸にして90°回転するように、前記励起パルスを送信し、
    前記複数のリフォーカスパルスを送信し、
    前記複数のリフォーカスパルスのうち最後のリフォーカスパルスが送信されたスピンが前記第2方向を軸にして−90°回転するように、前記ファストリカバリパルスを送信し、
    前記ファストリカバリパルスが送信されたスピンが−180°回転するように、前記第2のインバージョンリカバリパルスを送信する、
    請求項8から請求項10のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。
  12. 前記励起パルスで励起されたスピンが前記第1方向を軸にして回転するように、前記複数のリフォーカスパルスを送信する、
    請求項11に記載の磁気共鳴イメージング方法。
  13. 前記被検体において流れる流体の速度に応じて前記イメージングシーケンスにて得られる磁気共鳴信号の信号強度を変化させるように、プリパレーションパルスを送信するプリパレーションシーケンスを、前記イメージングシーケンスの実施前に実施する、
    請求項8から請求項12のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。
  14. 前記イメージングシーケンスを前記被検体の心拍運動に同期するように実施する、
    請求項8から請求項13のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。
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