JPH07136147A

JPH07136147A - Ｍｒイメージング装置

Info

Publication number: JPH07136147A
Application number: JP5188758A
Authority: JP
Inventors: Kimiharu Shimizu; 公治清水; Kazuhiro Takeo; 和浩武尾
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】ＭＴ効果の過渡的変化を捉え組織性状診断能
を向上させる新たな組織情報を得る。【構成】ＭＴＣパルスを付加しながら撮像シーケンス
を行なう期間ｔ１〜ｔ２と、付加しないで撮像シーケン
スを行なう期間ｔ０〜ｔ１、ｔ２〜とを設けて、ＭＴ効
果の過渡的な各段階での画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＮＭＲ（核磁気共
鳴）現象を利用してイメージングを行うＭＲイメージン
グ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲイメージング装置は、原子核の共鳴
現象を利用し、生体内各組織におけるスピンの緩和時間
差を捉えて画像化するもので、緩和時間差を表わす優れ
たコントラストの画像を得ることができることから医療
の形態診断の分野においてきわめて有用なものとなって
いる。ＮＭＲパラメータとしては、通常、プロトン密度
ρと２つの緩和時間Ｔ１、Ｔ２が主に利用されている。

【０００３】ところで、近年、ＭＴ（ｍａｇｎｅｔｉｚ
ａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｅｒ）効果によるコントラス
ト改善法が注目されている（雑誌「ＩＮＮＥＲＶＩＳＩ
ＯＮ」（８・６）１９９３、９７ページ〜１００ページ
や、日本磁気共鳴医学会雑誌Ｖｏｌ．９、Ｓｕｐｐｌｅ
ｍｅｎｔ２、１６９ページ、１９８９などを参照）。こ
れは生体組織中の自由水のプロトンと、膜や蛋白質など
の巨大分子のプロトンおよびその周囲にあってその運動
が制限されている水のプロトン（ここでは説明の便宜
上、結合水と称する）との相互作用を捉えて画像のコン
トラストとするもので、ＭＴの大きさによりつくられる
画像のコントラストはＭＴＣ（ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉ
ｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｎｔｒａｓｔ）と呼ばれ
ている。このＭＴ効果は、単に画像のコントラストの改
善のみならず、組織性状を反映するものとして、医学的
な診断に役立つことが期待されている。

【０００４】従来、このＭＴＣ画像を得るために、グラ
ジェントエコー法やスピンエコー法などの撮像シーケン
スに、水の共鳴周波数から少し離れた周波数帯域を選択
的に励起する、ＭＴＣパルスと呼ばれる励起パルスを付
加する方法がとられており、ＭＴＣパルスを印加した場
合と印加しない場合との信号変化率を算出する方法や、
ＭＴＣパルスを印加した状態でのＴ１緩和時間を複数回
の撮像により算出した後、これを考慮して自由水のプロ
トンと結合水のプロトンとの交換速度を定量化する方法
が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＴ効
果においては、自由水のプロトンの磁化とＴ１（Ｍｆ、
Ｔ１ｆ）、結合水のプロトンの磁化とＴ１（Ｍｒ、Ｔ１
ｒ）、交換速度（ｋ）などの因子が複雑に影響してお
り、上記の前者の単にＭＴＣパルスを印加した場合と印
加しない場合との信号変化率を算出するだけでは内部情
報を正確に反映させることはできないし、また、上記の
後者の方法では複数回の撮像を行なう必要がある、とい
う問題がある。

【０００６】この発明は、上記に鑑み、ＭＴ効果の過渡
的変化を捉えることにより、組織性状診断能を向上させ
る新たな組織情報を得ることができるようにした、ＭＲ
イメージング装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
ＭＴＣパルスを与えたときの信号強度変化過程の各段階
での画像を得るようにしたことが特徴となっている。

【０００８】

【作用】ＭＴＣパルスを印加することにより蛋白質など
の巨大分子に結合したプロトンのスピンの位相がばらば
らになって飽和する。するとＭＴ効果によって、この巨
大分子の周囲にある自由水のプロトンのスピンの位相情
報が影響され、これも飽和する。こうして周囲の自由水
のプロトンに順次飽和が広がっていき、縦磁化が減少し
て、信号強度が低下する。その過程の各段階での画像が
得られるので、結合水のプロトンの縦緩和ならびに交換
速度に関する情報が得られ、各部分の組織についての新
たな性状情報を取得することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。図４に示すＭＲイ
メージング装置により、図２に示すようなＭＴＣパルス
６１を付加したパルスシーケンスを繰り返す期間と、Ｍ
ＴＣパルス６１をオフしたパルスシーケンスを繰り返す
期間とを、図１に示すように設ける。まず図４に示した
ＭＲイメージング装置について説明すると、静磁場を発
生するための主マグネット１１と、この静磁場に重畳す
るように傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル１２とが備
えられている。傾斜磁場コイル１２はＸ、Ｙ、Ｚの３軸
方向に磁場強度がそれぞれ傾斜する傾斜磁場Ｇｘ、Ｇ
ｙ、Ｇｚを発生するように３組のコイルから構成され
る。この静磁場及び傾斜磁場が加えられる空間に、図示
しない被検体（患者）が配置され、その被検体にＲＦコ
イル１３が取り付けられる。

【００１０】傾斜磁場コイル１２には傾斜磁場電源２１
が接続され、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各傾斜磁場発生用電力
が供給される。この傾斜磁場電源２１には波形発生器２
２からの波形信号が入力されてＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各傾
斜磁場波形が制御される。ＲＦコイル１３にはＲＦパワ
ーアンプ３３からＲＦ信号が供給され、これにより被検
体へのＲＦ信号照射が行なわれる。このＲＦ信号は、Ｒ
Ｆ信号発生器３１より発生させられたＲＦ信号を、変調
器３２で、波形発生器２２から送られてきた波形に応じ
てＡＭ変調したものとなっている。

【００１１】被検体で発生したＮＭＲ信号はＲＦコイル
１３により受信され、プリアンプ４１を経て位相検波器
４２に送られる。位相検波器４２において、受信信号は
ＲＦ信号発生器３１からのＲＦ信号を参照信号として位
相検波され、検波出力がＡ／Ｄ変換器４３に送られる。
このＡ／Ｄ変換器４３にはサンプリングパルス発生器２
４からサンプリングパルスが入力されており、このサン
プリングパルスに応じて検波出力のデジタルデータへの
変換が行なわれる。そのデジタルデータはホストコンピ
ュータ５１に取り込まれる。

【００１２】ホストコンピュータ５１は、取り込まれた
データを処理して画像を再構成するとともに、シーケン
サー２３を介してシーケンス全体のタイミングを定め
る。すなわち、シーケンサー２３は、ホストコンピュー
タ５１の制御の下に、波形発生器２２、ＲＦ信号発生器
３１、サンプリングパルス発生器２４等にタイミング信
号を送り、波形発生器２２から各波形信号が出力される
タイミングを定めるとともに、ＲＦ信号発生器３１から
のＲＦ信号発生タイミングを定め、さらにサンプリング
パルス発生器２４からのサンプリングパルス発生タイミ
ングを定める。また、ホストコンピュータ５１は、波形
発生器２２に波形情報を送り、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの各傾
斜磁場パルスの波形、強度等を制御するとともに、ＲＦ
コイル１３から被検体に照射するＲＦ信号のエンベロー
プを定め、さらにＲＦ信号発生器３１に信号を送ってＲ
Ｆ信号の周波数を制御する。したがって、このホストコ
ンピュータ５１により、グラジェントエコー法などの撮
像シーケンスに基づいたパルスシーケンス全体の制御が
なされるとともに、ＭＴＣパルス６１の周波数や波形、
それを付加するか否かの制御がなされる。

【００１３】ここでは、図２に示すように撮像シーケン
スとしてグラジェントエコー法に基づくパルスシーケン
スを行なうようにしており、この撮像シーケンスにＭＴ
Ｃパルス６１を付加するようにしている。図２に示すよ
うに、この撮像シーケンスはα°のフリップ角度を持つ
励起パルス６２を、スライス選択用傾斜磁場Ｇｚのパル
スとともに加え、読み出し用の傾斜磁場Ｇｘのパルス
と、位相エンコード用の傾斜磁場Ｇｙとを加えるとい
う、よく知られたグラジェントエコー法によるものとな
っている。ＭＴＣパルスはこの撮像シーケンスの励起パ
ルス６２の直前に加えられ、自由水の共鳴周波数から少
しずれた（周波数オフセットを持った）周波数帯域を有
するようにキャリア周波数が定められる（ＲＦ信号発生
器３１からのＲＦ信号の周波数が定められる）。励起パ
ルス６２の周波数は自由水の共鳴周波数とされる。な
お、この図２のシーケンスでは、撮像シーケンスの前後
に位相をばらばらにするスポイラーパルス（Ｇｚ、Ｇ
ｙ、Ｇｘの各パルス）を加えるようにしている。

【００１４】そして、この繰り返し時間ＴＲｅｆｆを４
０ｍｓｅｃ程度の短いものとしてＴ１飽和を生じさせ
る。図１に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１の間ではＭＴＣ
パルス６１はオフにし、励起パルス６２のみを持つ撮像
シーケンスを繰り返し、時刻ｔ１〜ｔ２の期間ではＭＴ
Ｃパルス６１と励起パルス６２を持つシーケンスを繰り
返し、時刻ｔ２〜ｔ３の期間ではふたたびＭＴＣパルス
６１をオフとして励起パルス６２のみを持つ撮像シーケ
ンスを繰り返し、時刻ｔ３以降の期間ではＭＴＣパルス
６１と励起パルス６２とをともにオフにして（パルスシ
ーケンスを停止して）回復を待つ。このような図１で示
すシーケンスを、図３に示すように繰り返し時間ＴＲを
５秒〜１０秒程度として繰り返す。そして、１つの繰り
返し時間ＴＲ内では、位相エンコード用Ｇｙパルスの大
きさは同じにして同一の位相エンコード量とする。この
ＴＲを、画像再構成に必要な位相エンコードステップ数
だけ繰り返す。

【００１５】すると、繰り返し時間ＴＲの中で、時刻ｔ
０〜ｔ１の期間では励起パルス６２の短い時間ＴＲｅｆ
ｆでの繰り返し印加により自由水のプロトンの飽和が進
み、信号強度が図１に示すように下がってくる。時刻ｔ
１〜ｔ２の期間ではＭＴＣパルス６１が加わるので結合
水のプロトンのスピンの方向がばらばらになって飽和
し、続いてＭＴ効果により巨大分子の周囲にある自由水
のプロトンにこのスピンの位相情報が移り、縦磁化がさ
らに減少し、信号強度は約０．５秒後にほぼ定常状態に
なる。その後、時刻ｔ２〜ｔ３の期間ではふたたびＭＴ
Ｃパルス６１をオフとするので、ＭＴ効果がなくなるた
め信号強度は徐々に回復してくる。時刻ｔ３以降はＲＦ
パルス照射しないため、信号強度はＴ１緩和で回復す
る。

【００１６】このように、ＭＴ効果の過渡特性を捉える
ことができ、結合水のプロトンの縦緩和ならびに交換速
度に関する情報が得られる。そして、このようなＴＲを
位相エンコード量を変えながら繰り返すので、ＴＲ内の
各時相での画像つまりＭＴ効果の過渡的な各段階の画像
がそれぞれ得られる。こうして得られた各画像のピクセ
ルごとに、たとえば期間ｔ１〜ｔ２での信号強度変化の
時定数を算出して１枚の画像を作成することなどによ
り、各部分の組織についての、新たな性状情報を表わす
画像を得ることができる。

【００１７】なお、上記の実施例では図２のようにＭＴ
Ｃパルス６１と励起パルス６２とを１：１に印加してい
るが、この組み合わせは１：１に限らない。また、撮像
シーケンスもグラジェントエコー法に限らない。さらに
図３に示すように多数の短い繰り返し時間ＴＲｅｆｆよ
りなる繰り返し時間ＴＲごとに位相エンコード量を変化
させて反復しているが、高速撮像シーケンスを用いれば
１個の励起パルス６２で多数のエコー信号を発生させて
ＭＴ効果の過渡応答を捉えることができるので、繰り返
し時間ＴＲを繰り返す必要がなくなる。

【００１８】

【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明のＭＲイメージング装置によれば、生体組織性状
を表わす新たな情報を取得することができ、組織性状の
診断能力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるＴＲ内のパルスシ
ーケンスを示すタイムチャート。

【図２】同実施例にかかるＴＲｅｆｆ内のパルスシーケ
ンスを示すタイムチャート。

【図３】同実施例にかかるＴＲの繰り返しを示すタイム
チャート。

【図４】同実施例にかかるＭＲイメージング装置のブロ
ック図。

【符号の説明】

１１主マグネット１２傾斜磁場コイル１３ＲＦコイル２１傾斜磁場電源２２波形発生器２３シーケンサー２４サンプリングパルス発生器３１ＲＦ信号発生器３２変調器３３ＲＦパワーアンプ４１プリアンプ４２位相検波器４３Ａ／Ｄ変換器５１ホストコンピュータ６１ＭＴＣパルス６２ α°の励起パルス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静磁場を発生する手段と、傾斜磁場を発
生する手段と、ＲＦ信号を照射する手段と、ＮＭＲ信号
を受信する手段と、受信したＮＭＲ信号からデータを収
集する手段と、これらを制御して自由水のプロトンの共
鳴周波数から少し離れた周波数のＲＦ信号照射をパルス
的に付加しながら撮像シーケンスを行ない、その付加し
たＲＦ信号照射による過渡的な変化過程の各段階でのデ
ータを収集させる手段とを備えることを特徴とするＭＲ
イメージング装置。