JPH01277545A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、磁気共鳴（Ｍ　Ｒ：　ｍａｇｎｅｔｉｃｒｅ
ｓｏｎａｎｃｅ　）現象を利用して被検体（生体）のス
ライス画像等の形態情報やスペクトロスコピー等の機能
情報を得る磁気共鳴イメージング方法に関し、特に、高
Ｓ／Ｎのデータ収集を可能にした磁気共鳴イメージング
方法に関する。

（従来の技術） 磁気共鳴現象は、静磁場中に置かれた零でないスピン及
び磁気モーメントを持つ原子核が特定の周波数の電磁波
のみを共鳴的に吸収・放出する現象であり、この原子核
は下記式に示す角周波数ωａ　（ωａ−２πミー２πシ
０．シａモア周波数）で共鳴する。

ωｏ１γＢａ ここで、γは原子核の種類に固有の磁気回転比であり、
また、Ｂｅは静磁場強度である。

以上の原理を利用して生体診断を行う装置は、上述の共
鳴吸収の後に誘起される上記と同じ周波数の電磁波を信
号処理して、原子核密度、ＩＩ！！和時間ＴＩ、横緩和
時間Ｔ２．流れ、化学シフト等の情報が反映された診断
情報例えば被検体のスライス像等を無侵襲で得るように
している。

そして、磁気共鳴による診断情報の収集は、静磁場中に
配置した被検体の全部位を励起し且つ信号収集すること
ができるものであるが、装置構成上の制約やイメージン
グ像の臨床上のＩＩ請から、実際の装置としては特定の
部位に対する励起とその信号収集とを行うようにしてい
る。

この場合、イメージング対象とする特定部位は、一般に
ある厚さを持ったスライス部位であるのが通例であり、
このスライス部位からのエコー信号やＦＩＤ信号の磁気
共鳴信号（ＭＲ信号）を多数回のデータエンコード過程
を実行することにより収集し、これらデータ群を、例え
ば２次元フーリエ変換法により画像再構成処理すること
により前記特定スライス部位の画像を生成するようにし
ている。

かかる磁気共鳴イメージングにあっては、スライス部位
の画像化にあってもさることながらスペクトロスコピー
の計測にあっても、被検体の局所部位のみからのデータ
を収集しようとする試みがなされている。例えば、ＴＭ
Ｒ法や表面コイル法は良く知られている方法であるが、
近時に至っては次に説明する局所励起法やＳＴＥ法等が
検討されている。

先ず、局所励起法について説明する。すなわち、この局
所励起法は、本発明者が昭和６１年８月１３日に特許出
願した磁気共鳴測定装置の発明や、同じく本発明者が昭
和６１年１１月１１日に特許出願した磁気共鳴イメージ
ング装置の発明に代表される。以下、その骨子を説明す
る。

すなわち、局所励起法は、傾斜磁場の作用形態によって
所望の局所部位の外側を磁気的に実質的非存在とし、そ
の局所部位からのみの磁気共鳴信号をイメージングに供
する、というものである。

この方法では局所部位が物体の存在範囲となる。

第７図は局所励起法パルスシーケンスの一例を示すの波
形図であり、第８図〜第１０図はその作用を示す図であ
る。先ず、被検者の特定位置における断層像を得るため
に、Ｚ軸方向に静磁１ｉＢａを発生させ、この静磁場Ｂ
ｅ中に被検者を配置させる。この場合、一般には被検者
の体軸方向とＺ軸方向と°を一致させている。以上によ
り磁化はＺ軸方向に向かう。次に磁化の向きとスライス
位置とを特定するための信号を付加するわけであるが、
以下の説明では便宜上回転座標系Ｘ′、Ｙ−を対象とす
る。

回転座標系において、磁化を−Ｘ′方向に９０゜に倒す
ために、Ｙ′方向に選択励起パルスＲＦ（９０°パルス
）を印加する。このとき同時にＹ′方向にスライス用傾
斜磁場Ｇｙを付与する。

前記選択励起パルスＲＦは周波数の異なる２つのキャリ
アｆ１　、ｆ２を含んでいる。すなわち、第７図（ａ）
（Ｃ）及び第８図において、局所部位を含む領域を励起
するための特定周波数の中心がｆ、であれば、それを挟
む両側領域３１．３２（第８図における上下のハツチン
グ部分）を選択するための２つの周波数ｆ１．ｆ２を含
むＲＦパルスとすればよい。この場合、ｆｌ　、ｆ２は
共に中心周波数を示しており、励起幅はΔｆ１゜Δｆ２
で決められる。上述のように所望の領域を選択するため
に異なる周波数を使用すれはばよいことは次の式で明ら
かである。

ω１１■γＢｅ ｆ、　　−γ／２π　・　８口 また、上記傾斜磁ＪＩＧｙは、通常の強さを有するスラ
イス用磁場をある時間で１だけ加え、その後にスライス
終了後はより大きな強度の磁場を所定時間τ２加える。

後半の磁場はスポイラ−８Ｐ（スポイラ−パルス）と称
されるものであり、これにより横磁化成分が分散し、横
方向成分が消えることになる。

ここで、Ｙ方向の６領［３１，３２のスライス厚Δｔ１
．Δｔ２は次の２つの式で与えられる。

Δｔ１−Δｆ１／γ・Ｇｙ Δｔ２−Δｆ２／γ・Ｇｙ 次に上記と同様の原理に基づいて第９図に示す図示左右
領域３３．３４の励起について説明する。

すなわち、第７図（ａ）（ｂ）及び第９図において、回
転座標系において磁化をＹ′方向に９０゜倒すためにＸ
′力方向９０６ＲＦパルスを加え、同時にスライス用傾
斜磁場Ｇｘを加える。この場合、前記と同様に目標部位
を含む中心周波：５［ｆ。

を挟む如き異なる２つの周波数ｆ３．ｆ４　（帯域がΔ
ｔ３　、　Δｔ４　）ヲ有するＲＦパルス（９ｏ６パル
ス）を用いると共に、傾斜磁場ＧＸは前半τ１が通常の
スライス用磁場強度、侵半τ２が大きな強度（スポイラ
−８Ｐ）となるようにすることは言うまでもない。従っ
て、−旦励起された領域３３．３４が最終的には消失し
ていることになる。

最後に、第７図（ａ）（ｃｊ）及び第１０図に示すよう
に、所定時間経過後に中心周波数ｆｏ　　（帯域Δｆａ
　）を含む９０°ＲＦパルスを２軸方向に加えて図示中
央領域３５を励起すると共に傾斜磁場Ｇｚを加える。そ
の後再結像用傾斜磁場−ＧＺを加えることにより、エコ
ー信号を再結像することができるようになる。このとき
、他の領域は前記工程で磁化を消失されているので、局
所部位Ｓ１の外側は実質的に非存在となり、局所部位Ｓ
１だけからの信号を収集することができるようになる。

以上の過程により局所部位Ｓ１のみ励起することができ
るので、後は通常の２次元フーリエ変換法によるイメー
ジング法や３次元フーリエ変換法によるイメージング法
を行うための諸過程を経れば良い。第１１図はその一例
であり、位相エンコード用にＹ軸方向の傾斜磁ｍａｙを
使用し、リード用にＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘを使用する
ことにより、エコー信号を収集することができ、位相エ
ンコード用傾斜磁場Ｇｙの強度をデータ収集過程（エン
コード過程）毎に変化させながら、エコー信号を収集す
ることばより局所部位Ｓ１のみからのデータ群を得るこ
とができ、画像化等に供することができるようになる。

次に、ＳＴＥ法について説明する。すなわち、第１２図
に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対して、経時的に９０°
パルス及びそのスライス用傾斜磁場として傾斜磁場Ｇｘ
　、Ｇｙ　、Ｇｚを順次加え、３方向にスライスするよ
うにしており、その後に誘起するＭＲ倍信号Ｓ　Ｔ　Ｅ
　（Ｓ　ｔｉｍｕｌａｔｅｄ　Ｅ　ｃｈｏ　）信号と称
される。この場合、ＳＴＥ信号以外の信号を打消しため
に前述の局所励起法で説明したスポイラ−８Ｐを取入れ
るようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 上述した選択励起法やＳＴＥ法にあっては、高Ｓ／Ｎ化
を実現する上で次のような問題点がある。すなわち、第
７図〜第１１図に示す局所励起法にあっては、Ｘ、Ｙ、
Ｚ軸に対して、経時的に９０°パルス及びそのスライス
用傾斜磁場として傾斜磁場Ｇｘ　、ＧＶ　、ＧＺを順次
加え、３方向にスライスするようにしているので、立て
緩和時間Ｔ１の短い成分が、最初の９０°パルスと３番
目の９０’パルスとの間に回復してしまい、信号として
入ってしまい、Ｓ／Ｎの低下を招いていた。

第１２図に示すＳＴＥ法にあっては、ＳＴＥ信号を用い
るので、Ｓ／Ｎが通常のスピンエフ−信号の１／２にな
ってしまう。

このように従来法において、局所部位のみからデータを
収集しようとすると、Ｓ／Ｎの向上は望めなかった。

そこで本発明の目的は、高Ｓ／Ｎにて局所部位のみから
データを収集し得るようにした磁気共鳴イメージング方
法を提供することにある。

［発明の構成］ （１題を解決するための手段） 本発明は上記ｉ題を解決し且つ目的を達成するために次
のような手段を講じた構成としている。

すなわち、本発明は、被検体の特定スライス部位に対し
て２次元フーリエ変換法に基づく磁気共鳴励起・収集手
順を実行することにより前記特定スライス部位からデー
タを得るようにした磁気共鳴イメージング方法において
、前記特定スライス部位を挟む領域を選択励起した後に
該領域の横磁化成分を消去することにより該領域を飽和
させる飽和手順を、前記励起・収集手順の実行に先だっ
て実行することを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、励起・収集手順の実行に先だ
って実行される飽和手順により、特定スライス部位を挟
む領域は飽和する。よって、実質的に特定スライス部位
のみが物体として存在したものとなり、該部位からのデ
ータを、飽和手順に引続き実行される通常の励起・収集
手順でデー夕収集することにより、高Ｓ／Ｎのデータを
得ることができるようになる。

（実施例） 以下本発明にかかる磁気共鳴イメージング方法の一実施
例を図面を図面を参照して説明する。

第１図は本実施例の磁気共鳴イメージング方法を実施す
ることができる装置の全体構成を示す図、第２図は本実
施例のスピンエコー信号を得る２次元フーリエ変換法の
パルスシーケンスの１エンコード過程を示す波形図であ
る。

第１図に示すように、被検体Ｐを内部に収容することが
できるようになっているマグネットアッセンブリＭＡと
して、常電導又は超電導方式による静磁場コイル（静磁
場補正用シムコイルが付加されていることもある。）１
と、磁気共鳴信号の誘起部位の位置情報付与のための傾
斜磁場を発生するためのＸ、Ｙ、Ｚ軸の傾斜磁場発生コ
イル２と、回転高周波磁場を送信すると共に誘起された
磁気共鳴信号（ＭＲ倍信号を検出するための送受信系で
ある例えば送信コイル及び受信コイルからなるプローブ
３とを有し、超電導方式であれば冷媒の供給制御系を含
むものであって主として静磁場１！源の通電制御を行う
静磁場制御系４．ＲＦパルスの送信制御を行う送信器５
、誘起ＭＲ倍信号受信制御を行う受信器６、Ｘ、Ｙ、Ｚ
軸の傾斜磁場発生コイル２のそれぞれの励磁制御を行う
Ｘ軸。

Ｙ軸、Ｚ軸傾斜磁場Ｎ源７．８．９、例えば第２図に示
すパルスシーケンスを実施することができるシーケンサ
１０、これらを制御すると共に検出信号の信号処理及び
その表示を行うコンピュータシステム１１により構成さ
れている。

ここで、第２図に示すシーケンスとしては、静磁場中に
被検体Ｐを配置すると共に、シーケンサ１０の動作させ
ることにより実行される。つまり送信器５は駆動され、
プローブ３の送信コイルから回転磁場のＲＦパルス（９
０°パルス、１８０’パルス）を加えると共に傾斜磁１
１１）ｌ［７，８，９を駆動して傾斜磁場発生コイル２
からは傾斜磁場Ｇｘ　、Ｇｙ　、Ｇｚをスライス用９位
相エンコード用、リード用として加え、特定部位からの
信号をプローブ３の受信コイルで収集する。第２図のシ
ーケンスを所定回数繰返して実行してデータ群を得る。

第２図において、第２図（ａ）はスピン励起用のＲＦパ
ルスとして９０°パルス、１８０’パルスの印加タイミ
ング図、第２図（ｂ）は位置識別用の傾斜磁場パルスと
してリード用傾斜磁場パルスＧｒの印加タイミング図、
第２図（Ｃ）は位置識別用の傾斜磁場パルスとしてスラ
イス用傾斜磁場パルスＧｓの印加タイミング図、第２図
（ｄ）は位置識別用の傾斜磁場パルスとして位相エンコ
ード傾斜磁場パルスＧｅの印加タイミング図、第２図（
ｅ）は誘起したＭＲ倍信号してエコー信号の観測タイミ
ング図である。

すなわち、区間ｔ１でリード方向と直交する平面と平行
にスライスを行うために、傾斜磁場Ｇｒと９０″パルス
を印加する。この９０°パルスは、周波数がｆｌとｆ２
との成分を含んだものであり、それぞれの帯域はΔｆ１
とΔず２である。この９０６パルスにより、第３図の斜
線部の磁化は９０°倒されたことになる。このとき、リ
ード方向はＸ軸方向としている。

次に、区１１１ｔ２においては、倒された成分の横磁化
を消去するためスポイラ−８ＰをＱｒ　、　Ｇｓ　。

Ｇｅと掛ける。これにより第３図の斜Ｉ１１部の磁化は
消滅され、飽和状態になる。

次に、区間ｔ３．ｔ４の間に、次のスライス面を決める
。このスライス面はスライス厚として定まる。すなわち
、周波数がｆ３で帯域がΔｆ３の９０°パルスと、Ｙ軸
方向にスライス用傾斜磁場Ｇｓを掛ける。これにより、
第４図の斜線部（横に伸びている部分）がスライスされ
たことになる。

次に、区間ｔ５では、区間ｔ４で使用したスライス用傾
斜磁場ＧＳの時間積分量と等しい極性が反対のスライス
用傾斜磁場ＧＳを加え、スライス間に位相が分散した磁
化を揃える操作を行う。また、区間ｔ５では、リード方
向の位置のエンコーディングとしてＱｒ、位相エンコー
ディングとしてＧｅを加えている。

次に、区間ｔ６の間には、データ収集領域の大きさを決
めるために、エンコード方向にスライス用傾斜磁１ｉＧ
ｅと、周波数がｆ４で帯域がΔｆ４の１８０°パルスと
を加える。これにより、第５図の点線部が１８０°励起
スライスされたことになる。

次に、ｔ３．ｔ４．ｔ５で９０″倒された部分と１８０
°励起された部分のみがエコー信号を生成することにな
る。このエコー信号を区間ｔ７にてリード用傾斜磁場Ｑ
ｒを加えながら、収集することになる。

以上は１エンコード過程であり、この過程を区間ｔ５の
エンコード用傾斜磁場Ｇｅを変化させながら、エコー信
号を収集し、通常の２次元フーリエ変換法によりスライ
ス画像を得ることができるようになる。

以上のように、本実施例によれば励起・収集手順（区間
ｔ３〜ｔ７）の実行に先だって実行される飽和手順（区
間ｔ３〜ｔ７）により、特定スライス部位を挟む領域は
飽和する。よって、実質的に特定スライス部位のみが物
体として存在したものとなり、該部位からのデータを、
飽和手順に引続き実行される通常の励起・収集手順でデ
ータ収集することにより、高Ｓ／Ｎのデータを得ること
ができるようになる。すなわち、データ収集領域外の信
号の一部を飽和させてしまい、２つの９０’パルスの印
加間隔を短くでき、また、１８０°パルスによりスピン
エコー信号を得ることができるため、局所部位を高分解
能で画像化する場合、データ収集領域の周囲からの信号
が折返されて該領域に入り込まず、Ｓ／Ｎの高い画像を
得ることができる。

また、次のような効果も期待できる。すなわち、高分解
能の画像データ収集領域つまり撮影領域を小さく設定で
きるため、エンコード回数を少なくすることができ、結
果的に撮影時間の短縮化が実現できる。

なお、区間ｔ５で野Ｑｒ、Ｇｅ及び区間ｔ７のＱｒを印
加しなければ、局所からのエコー信号を得ることができ
、スペクトロスコピーに利用することも可能になる。

上記実施例では、飽和手順で用いる９０″パルスを、周
波数がｆｌとｆ２との成分を含んだものであり、それぞ
れの帯域はΔｆ１とΔｆ２である一つのものとしたが、
第６図に示すように、周波数がｆｌで帯域がΔｆ１の９
０’パルスと、周波数がｆ２で帯域がΔｆ２の９０’パ
ルスとを用いるようにしてもよい。

この池水発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できるものである。

［発明の効果コ 以上のように本発明では、特定スライス部位を挟む領域
を選択励起した後に該領域の横磁化成分を消去すること
により該ＩＩ域を飽和させる飽和手順を、励起・収集手
順の実行に先だって実行するようにしたことにより、励
起・収集手順の実行に先だって実行される飽和手順によ
り、特定スライス部位を挟む領域は飽和する。よって、
実質的に特定スライス部位のみが物体として存在したも
のとなり、該部位からのデータを、飽和手順に引続き実
行される通常の励起・収集手順でデータ収集することに
より、高Ｓ／Ｎのデータを得ることができるようになる
。

よって本発明によれば、高Ｓ／Ｎにて局所部位のみから
データを収集し得るようにした磁気共鳴イメージング方
法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる磁気共鳴イメージング方法を実
施することができる＠置の全体構成を示す図、第２図は
同実施例のスピンエコー信号を得る２次元フーリエ変換
法のパルスシーケンスの１エンコード過程を示す波形図
、第３図〜第５図はそれぞれ第２図のシーケンスによる
飽和、励起部位を示す図、第６図は同実施例のスピンエ
コー信号を得る２次元フーリエ変換法の第２図とは異な
るパルスシーケンスの１エンコード過程を示す波形図、
第７図〜第１２図は従来の方法を示すもので、第７図〜
第１１図は局所励起法を示す図、第１２図はＳＴＥ法を
示す図である。 ＭＡ・・・マグネットアッセンブリ、１・・・静磁場コ
イル、２・・・Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の傾斜磁１ｉ発生コイル、
３・・・プローブ、４・・・静磁場制御系、５・・・送
信器、６・・・受信器、７・・・Ｘ軸傾斜磁場電源、８
・・・Ｙ軸傾斜磁場ｉＩ源、９・・・２軸傾斜磁場ｍ１
ｌ１１１０・・・シーケンサ、１１・・・コンピュータ
システム。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　愚弟１図 鈍和＋俄　　　　　　慰剋・坂粂斗傾 第２図 第３図 ■ 第４図 第５図 ｙ’（９０”）　　　　　　　　　　　中ｘ’（９０＠
）　　　　　　　　　　ｙ″（９０”）第８図 第９図 ＠１０凶 ｙ’　　　　　　ｘ’　　　　　　ｙ’第１１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体の特定スライス部位に対して２次元フーリエ変換
   法に基づく磁気共鳴励起・収集手順を実行することによ
   り前記特定スライス部位からデータを得るようにした磁
   気共鳴イメージング方法において、前記特定スライス部
   位を挟む領域を選択励起した後に該領域の横磁化成分を
   消去することにより該領域を飽和させる飽和手順を、前
   記励起・収集手順の実行に先だって実行することを特徴
   とする磁気共鳴メージング方法。