JPH02149250A - 磁気共鳴映像装置 - 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、磁気共鳴映像装置に係り、特に被検体の磁気
共鳴画像を高速で画像化し得る磁気共鳴映像装置に関す
る。

（従来の技術） 磁気共鳴映像法（Ｍ　ＲＩ　：　ｍａｇｎｅｔｉｃｒｅ
ｓｏｎａｎｃｅ　ｉｍａｇｉｎｇ）は、既に良く知られ
ているように、固有の磁気モーメントを持つ原子核スピ
ンの集団が強度Ｈｏの一様な静磁場中に置かれたときに
、静磁場の方向と垂直な面内で特定の角速度ω＝γＨｏ
　　（γは磁気回転比）で回転する高周波磁場のエネル
ギを共鳴的に吸収する磁気共鳴現象を利用して、分子の
化学的および物理的な情報を映像化する手法である。

この磁気共鳴映像法を用いて被検体内の特定原子核（例
えば水および脂肪中の水素原子核）の空間的分布を映像
化する方法としては、ローターバ（Ｌａｕｔｅｒｂｕｒ
　）による投影再構成法、クマー（Ｋｕｍａｒ）、ウエ
ルチ（讐ｅｆｔ）あるいはエルンスト（Ｅｒｎ５ｔ）に
よるフーリエ法、およびフーリエ法の変形であるハチソ
ン（Ｈｕｔｃｈｉｓｏｎ）等によるスピンワープ法等が
知られている。

この磁気共鳴映像法により映像を得るための磁気共鳴映
像装置では、超音波診断装置およびＸ線ＣＴ　（ｃｏｎ
＋ｐｕｔｅｄ　ｔｏｎ＋ｏｇｒａｐｈｙ）装置のような
他の医用画像診断装置に比べてデータの収集に長時間を
要する。したがって、呼吸による体動のような被検体の
体動によってアーティファクトを生じ、そのため心臓お
よび血管系のように高速の体動のある部分を映像化する
ことが難しいという問題かある。また、撮像時間が長く
なるため、被検者に与える苦痛も大きい。

そこで、磁気共鳴映像法による画像を高速に得る方法と
して、例えば、マンスフイールド（Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ
）によるエコープラナ法およびハチソン（Ｈｕｔｃｈｆ
ｓｏｎ）等による超高速フーリエ法のような超高速イメ
ージング法が提案されている。

超高速フーリエ法では、第６図に示すようなパルスシー
ケンスに従って磁気共鳴データの収集が行われる。（１
）スライス用勾配磁場Ｇｓを印加しつつ高周波磁場ＲＦ
として９０°の高周波選択励起パルスを印加してスライ
ス部位の磁化を選択的に励起する。（２）　■ｇｏ°高
周波パルスを印加してスピン励起を行なう。（３）スラ
イス面に平行な方向の読出し用勾配磁場Ｇｒを高速で複
数回反転スイッチングさせて印加しつつ、スライス面と
平行で且つ読出し用勾配磁場Ｇｒに直交するな方向の位
相エンコード用勾配磁場Ｇｅを、読出し用勾配磁場Ｇ「
の反転開始前に所定の極性で印加した後、極性を反転し
て読出し用勾配磁場Ｇｒの反転毎にパルス状に印加する
。この読出し用勾配磁場Ｇｒを反転スイッチングさせて
印加している期間がデータ観測期間Ｔ　ｏｂｓとなる。

この第６図のシーケンスは、いわゆるフルエンコード法
であり、第７図にフーリエ面上でのデータ収集の様子を
模式的に示すように、スピンエコーの両側を利用しテシ
ーケンシャルにエンコードを行ない位相空間すなわちフ
ーリエ空間の全データを収集する。

また、いわゆるハーフエンコード法に従った超高速フー
リエ法では、第８図に示すように、スピンエコー以後の
スピンエコーの片側でのみ読出し用勾配磁場Ｇｒの繰り
返し反転印加を行ない、且つ読出し用勾配磁場Ｇｒの繰
り返し反転前の位相エンコード用勾配磁場Ｇｅの反転印
加がない点が第６図のフルエンコード法とは異なってい
る。この場合は、第９図のように位相空間の半年間のデ
ータのみが収集されるので、他の半年間のデータは、収
集された磁気共鳴データの複素共役をとることによって
求める。

また、エコープラナ法では、エンコード用勾配磁場Ｇｅ
を第６図および第８図のように間欠的に印加する代りに
読出し用勾配磁場のスイッチングが行われている期間中
継続して静的に印加する。

この場合は、フーリエ空間上では、データ収集が第７図
および第９図のように読出し方向に対応する軸ｋｘに平
行に行われず、ジグザグ状に行われる。

これらの方法によれば、９０°高周波パルスによって励
起されたスライス部位の磁化が横磁化の緩和現象により
緩和する時間内に、スライス部位の画像データを収集す
ることができ、超高速イメージングが可能である。

しかしながら、これらの超高速イメージング法では次の
ような問題がある。

励起されたスライス部位内の磁化は、静磁場の空間的な
不均一性のために位相分散が生じ、横緩和時間Ｔ２より
短い時間Ｔ２＊で見掛は上の横緩和が起こる。このため
、見掛け」二の横緩和時間Ｔ２＊による位相分散の影響
で正しい画像再構成ができない。そこで、第６図および
第８図に示した超高速イメージングのパルスシーケンス
では、９０°選択励起パルスにより磁化を励起した後、
１８０°高周波パルスを印加して、空間的に位相分散し
ている磁化の位相を揃えて磁気共鳴データを収集するよ
うにしている。この方法によると、９０°パルスを印加
してから時間τ′またはτ後に、１８０°高周波パルス
が印加され、さらに時間τ′またはτ後に磁化の位相が
揃う。そこで、観測期間Ｔ　ｏｂｓは、この磁化の位相
が揃うタイミングの近傍に設定される。また、この観測
期間Ｔ　ｏｂｓ内に被検体の体動があると動きによるア
ーティファクトを生じる。したがって、磁化の位相が揃
っていてしかも被検体の動きの影響を受けないような、
短かい時間（例えば約３０ｍ５）内に、画像を得るため
に必要な全ての磁気共鳴データの収集を行なわねばなら
ないという制限がある。

そして、上述したエコープラナ法および超高速フーリエ
法では、勾配磁場を高速でスイッチングして磁気共鳴エ
コーデータをサンプリングする。

しかし、勾配磁場のスイッチング速度の制限（例えば立
上がり約３００μｓ）およびサンプリング速度の制限に
より、上述した短い時間の間に発生もしくは使用できる
グラジェントエコーの数つまリエンコードステップ数に
限度がある。例えば、スピンエコーの両側を用いた第６
図のような場合で約６４エコー程度が限度である。この
ため、エンコード方向の高分解能化が困難である。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の超高速イメージング法では、全デー
タ収集時間の制限と、勾配磁場のスイッチング速度のお
よびサンプリング速度の制限とによりエンコードステッ
プ数が制限されるため、高分解能化することが困難であ
った。

そこで、本発明はこのような課題を解決し、超高速イメ
ージングを高分解能で行なえる磁気共鳴映像装置を提供
することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係る磁気共鳴映像装置は、エンコド方向の分解
能を向上させるため、スピンエコの両側においてグラジ
ェントエコーを発生させるとともに、エンコードステッ
プの量（フーリエ空間」二での間隔）および順序の少な
くとも一方を適宜設定することにより、全てのマルチエ
コーブタまたはその複素共役データがフーリエ空間上の
半年間のデータに相当するようにする。そして、このよ
うにして得た磁気共鳴データの複素共役をとることによ
り全位相空間のデータを求めて、再構成画像を得る。

（作用） 本発明による磁気共鳴映像装置では、全撮像時間を延長
することなく、超高速イメージングによる高分解能の磁
気共鳴画像を得ることができる。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例に係る磁気共鳴映像装置
の構成を示す図である。

同図において、静磁場磁石１および勾配磁場コイル３は
、励磁用電源２および駆動回路４によってそれぞれ駆動
される。励磁用電源２および駆動回路４は、システムコ
ントローラ１０により制御される。静磁場磁石１は、寝
台６上の被検体５（例えば人体）に対して一様な静磁場
を印加する。

勾配磁場コイル３は、被検体５の注目する所望の断面（
スライス面）内の直交するＸとｙの２方向、およびそれ
に垂直な２方向に磁場強度がそれぞれ変化する勾配磁場
を印加する。なお、本実施例では、２方向に印加する勾
配磁場Ｇｚをスライス用勾配磁場Ｇｓ、ｘ方向に印加す
る勾配磁場Ｇｘを読出し用勾配磁場Ｇｒ、ｙ方向に印加
する勾配磁場Ｇｙを位相エンコード用勾配磁場Ｇｅとし
て説明する。

被検体５には、さらに送信部８からの高周波信号により
プローブ７から発生される高周波磁場が印加される。送
信部８もシステムコントローラ１０の制御の下で動作す
る。本実施例においては、プローブ７を、高周波磁場の
発生のための送信コイルと被検体５内の特定原子核に関
する磁気共鳴信号を受信する受信コイルとに共用してい
るが、専用の送信および受信コイルを別々に設けてもよ
い。

プローブ７により受信された磁気共鳴信号すなわち磁気
共鳴エコー信号は、受信部９で増幅され且つ検波された
後、データ収集部１１に転送される。このデータの転送
もシステムコントローラ１０の制御の下で行われる。シ
ステムコントローラ１０により制御されるデータ収集部
１１は、受信部９から与えられる磁気共鳴エコー信号を
収集し且つＡ／Ｄ　（アナログ−ディジタル）変換した
後、電子計算機１２に送る。

電子計算機１２は、コンソール１３を介してオペレータ
により操作制御される。電子計算機１２は、データ収集
部１１から入力される磁気共鳴エコーデータに対するフ
ーリエ変換によって画像再構成処理を行ない、画像デー
タを得る。また、電子計算機１２はシステムコントロー
ラ１０の制御をも行なう。電子計算機１２により得られ
た画像データは画像デイスプレィ１４に供給され、画像
表示される。

第２図に、本発明に基く被検体５内のスライスの画像デ
ータを得るためのパルスシーケンスの一例を示す。この
パルスシーケンスはシステムコントローラ１０によって
制御される。

この第２図に示すパルスシーケンスは、第６図に示した
従来の超高速フーリエ法のパルスシーケンスを変形した
ものである。ただし、このパルスシーケンスでは、スピ
ンエコー直後の位相エンコード用勾配磁場Ｇｅのパルス
振幅つまりパルス波高値のみを他の位相エンコード用勾
配磁場Ｇｅのパルス振幅Ｇｅｓの１／２としている（パ
ルス幅は他の位相エンコード用勾配磁場Ｇｅのパルスと
同じである）点で第６図の場合と異なっている。このス
ピンエコー直後の位相エンコード用勾配磁場Ｇｅのパル
ス振幅を　（１／２）Ｇｅｓとしたのは、このパルスに
よるエンコードステップを他の部分の１／２にするため
である。

すなわち、最初にまず被検体５内の注目するスライス部
位の磁化を選択的に励起するために、駆動回路４を介し
て勾配磁場生成コイル３により、２方向のスライス用勾
配磁場Ｇｓを印加し、且つその状態で送信部８を介して
プローブ７により、高周波磁場ＲＦとして９０°選択励
起パルス（所定のスライス領域の磁化のみを９０°回転
させるための高周波パルス）を印加することにより、被
検体５内の特定のスライス部位の所定の核磁化を選択的
に励起して磁気共鳴を生じさせる。なお、スライス用勾
配磁場Ｇｓは９０°選択励起パルスの印加後、磁化の位
相を揃えるために反転される。

このように、９０°選択励起パルスおよびスライス用勾
配磁場Ｇｓを印加した後、９０°選択励起パルスの印加
からτ′後に、プローブ７により１８０°高周波パルス
を高周波磁場ＲＦとして印加する。そして、１８０°パ
ルスの印加後に、勾配磁場生成コイル３より、Ｘ方向の
読出し用勾配磁場Ｇｒおよびｙ方向の位相エンコード用
勾配磁場Ｇｅの印加を行なって０〜ｎ′番目の磁気共鳴
エコーを順次生じさせる。すなわち、Ｘ方向の読出し用
勾配磁場Ｇ「を交互に正負反転するようにスイッチング
させて繰返し印加すると同時に、ｙ方向の位相エンコー
ド用勾配磁場Ｇｅを読出し用勾配磁場Ｇｒの反転時毎に
パルス状に印加する。なお、読出し用勾配磁場Ｇｒの反
転の直前に予め位相エンコード用勾配磁場Ｇｅを前記パ
ルス状の印加とは逆極性に印加する。そして、上述のよ
うにスピンエコーの直後の位相エンコード用勾配磁場Ｇ
ｅのパルス振幅は他の位相エンコード用勾配磁場Ｇｅの
パルス振幅の１／２とする。このようにして、プローブ
７、受信部９を介してデータ収集部１１により被検体５
内からの０〜ｎ′番目の磁気共鳴エコー信号が収集され
電子計算機１２に転送される。これらのエコー信号の列
から得た磁気共鳴データの複素共役データを求めこれら
両デタをフーリエ変換して画像再構成を行なうことによ
り、スライスの画像データが生成される。

このときに収集される画像データはフーリエ空間上で第
３図に実線で示すような位置関係のデータである。すな
わち、軸ｋｘよりｋｙ座標が負側の領域では従来の第７
図と同様のエンコードステップでデータが収集され、軸
ｋｘ上のゼロエンコードデータ（エンコード量がゼロの
データ）が収集された直後にのみそれまでの１／２のエ
ンコードステップでデータが収集され、以後は再び従前
と同様のエンコードステップでデータが収集される。そ
して、軸ｋｘよりｋｙ座標が負側の領域で収集されたデ
ータの複素共役をとることにより、図示破線のようなデ
ータ、すなわち軸ｋｘよりｋｙ座標が正側の領域で収集
される各データの中間のデータが得られる。同様に、軸
ｋｘよりｋｙ座標が正側の領域で収集されたデータの複
素共役をとることにより、軸ｋｘよりｋｙ座標が負側の
領域で収集される各データの中間のデータが得られる。

このように収集された磁気共鳴データの複索共役をとる
ことにより、データの密度が２倍になる。しかもこの場
合に、磁気共鳴データの収集に要する時間は従来の第６
図のシーケンスの場合と同じである。

なお、第２図のシーケンスで、スピンエコー直後の位相
エンコード用勾配磁場Ｇｃのパルス振幅を　（１／２）
　Ｇ　ｅｓとしたのは、エンコードステップを他の部分
の１／２にするためであるので、パルス波形内の面積を
他のパルスの１／２にすればよく、パルス振幅を変更す
る代りに同じパルス波高値でパルス幅を他のパルスの１
／２としてもよいことはいうまでもない。

本発明の第２の実施例のパルスシーケンスを第４図に示
す。

第４図において、第２図と異なる点は、位相エンコード
用勾配磁場Ｇｅの繰返しパルスのパルス振幅Ｇ　ｅｓ−
を例えば第２図のパルス振幅Ｇｅｓの１／２とし、且つ
スピンエコーの直前の位相エンコード用勾配磁場Ｇｅパ
ルスのパルス振幅を（ｎ’ハ）Ｇｅｓ−とじた点である
。

この第２の実施例では、第５図に示すようにフリエ空間
上での領域Ｒ１の磁気共鳴データを収集した後、パルス
振幅を（ｎ’／４）　Ｇ　ｅｓ　”位相エンコード用勾
配磁場Ｇｅパルスにより、フーリエ空間上での領域Ｒ２
を飛越し、領域Ｒ３の磁気共鳴ブタを収集する。そして
、収集された磁気共鳴データの複素共役データを求める
ことにより、領域Ｒ１のデータから領域Ｒ４のデータを
得るとともに、領域Ｒ３のデータから領域Ｒ２のデータ
を得る。このようにして、第１の実施例の場合と同様の
密度で全フーリエ空間のデータが求められた後に、画像
再構成か行われる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば、上述の第１および第２実施例では、超高速フー
リエ法に準じたシーケンスにより本発明を実施する場合
について説明したが、エコープラナ法に準じたパルスシ
ーケンスを適用することもできる。この場合は、位相エ
ンコード用勾配磁場Ｇｅをパルス状にではなく、データ
観測期間Ｔ　ｏｂｓの間継続して静的に与えるので、ス
ピンエコーの直後または直前にのみパルス状に位相エン
コード用勾配磁場Ｇｅの振幅を変更すればよい。

また、上述ではフーリエ空間の全領域について実質的に
高密度でデータを得るようにしたが、例えばゼロエンコ
ードデータ近傍についてのみ高密度とするなど、フーリ
エ空間の一部についてのみ高密度としてもよい。この場
合データをとらなかった部分はゼロフィリングする。

その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することが可能である。

［発明の効果］ 本発明の磁気共鳴映像装置によれば、全撮像時間を延長
することなく、超高速イメージングによる高分解能の磁
気共鳴画像を短時間で得ることができる磁気共鳴映像装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る磁気共鳴映像装置
の構成を示すブロック図、第２図は同実施例における磁
気共鳴データ収集のためのパルスシーケンスを示す図、
第３図は同実施例におけるデータ収集のフーリエ空間で
の様子を説明するための図、第４図は本発明の第２の実
施例における磁気共鳴データ収集のためのパルスシーケ
ンスを示す図、第５図は同実施例におけるデータ収集の
フーリエ空間での様子を説明するための図、第６図は従
来のフルエンコード法を採用した超高速フリエ法による
パルスシーケンスの一例を示す図、第７図はそのデータ
収集のフーリエ空間での様子を説明するための図、第８
図は従来のハーフエンコード法を採用した超高速フーリ
エ法によるパルスシーケンスの一例を示す図、第９図は
そのブタ収集のフーリエ空間での様子を説明するための
図である。 １・・・静磁場磁石、２・・・励磁用電源、３・・・勾
配磁場生成コイル、４・・・駆動回路、５・・・被検体
、６・・・寝台、７・・・プローブ、８・・・送信部、
９・・・受信部、１０・・・システムコントローラ、１
１・・・データ収集部、１２・・・電子計算機、１３・
・・コンソール、１４・・・画像デイスプレィ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一様な静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場と
   勾配磁場とを所定のパルスシーケンスに従って印加し、
   被検体内に励起された磁気共鳴に基づく磁気共鳴信号を
   検出して映像化する磁気共鳴映像装置において、所定の
   高周波磁場および勾配磁場により所定の部位をスピン励
   起した後、スピンエコーの両側でマルチエコーを生じさ
   せるため所定の読み出し用勾配磁場を高速で正負交互に
   スイッチングさせて印加するとともに、マルチエコーデ
   ータまたはその複素共役データが実質的にフーリエデー
   タ面の半分をスキャンするようにエンコードステップの
   量および順序が制御された所定の位相エンコード用勾配
   磁場を印加するパルスシーケンスにより、１回の励起で
   前記所定の部位の画像再構成に必要な全データを収集す
   るデータ収集手段と、この手段により収集された磁気共
   鳴データの複素共役をとって２次元複素フーリエ変換す
   ることによって前記被検体の前記所定の部位の磁気共鳴
   画像を得るための画像処理手段とを備えたことを特徴と
   する磁気共鳴映像装置。
2. （２）データ収集手段は、フーリエデータ面上における
   、スピンエコーに対応するゼロエンコードデータの次の
   エンコードステップを他のエンコードステップの１／２
   とするようにエンコードステップが設定されたことを特
   徴とする請求項１の磁気共鳴映像装置。
3. （３）データ収集手段は、スピンエコーの両側のマルチ
   エコーデータまたはその複素共役データがスピンエコー
   に対して非対称となるように磁気共鳴データを収集する
   手段であり、画像処理手段は、フーリエデータ面上で磁
   気共鳴データおよびその複素共役データの不足する部分
   のデータをゼロフィリングする手段を含むことを特徴と
   する請求項１の磁気共鳴映像装置。
4. （４）データ収集手段は、フーリエデータ面上における
   磁気共鳴データおよびその複素共役データエンコードス
   テップの一部を他の部分のエンコードステップの１／２
   とするようにエンコードステップが設定されたことを特
   徴とする請求項１の磁気共鳴映像装置。
5. （５）データ収集手段は、前記スライスに垂直な方向の
   スライス用勾配磁場と共に前記所定の核磁化を励起する
   ９０°高周波パルスを印加して所定のスライスに磁気共
   鳴を励起し、さらに　１８０°高周波パルスを印加した
   後、前記スライス用勾配磁場と直交する方向の読み出し
   用勾配磁場を高速で正負交互にスイッチングさせて印加
   するとともに、前記スライス用勾配磁場および読み出し
   用勾配磁場と直交する方向の位相エンコード用勾配磁場
   を所定のエンコードステップの量および順序に応じて印
   加するパルスシーケンスにより、スライス面の画像再構
   成に必要な全データを収集する手段である請求項１の磁
   気共鳴映像装置。