JPWO2005102162A1 - 磁気共鳴イメージング装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
遅延造影画像の画質、及び横隔膜位置検出精度を両立する、横隔膜ナビ併用遅延造影撮影シーケンスを提供する事である。横隔膜ナビシーケンスをＩＲパルスに先行して実施する。横隔膜ナビシーケンスのＲＦに関して、フリップ角を低減し、かつ第２のＲＦパルスの位相を第１のＲＦパルスの位相と１８０度ずらす。
Description
本発明は、磁気共鳴イメージング(以下、MRIという。)装置及び方法に係り、特に、横隔膜ナビゲート技術(以下、横隔膜ナビという。)を併用した心筋等の遅延造影撮影法に関する。
MRI装置では、均一な静磁場内に置かれた被検体に電磁波を照射したときに、被検体を構成する原子の原子核に生じる核磁気共鳴(NMR)現象を利用し、被検体からの核磁気共鳴信号(以下、NMR信号という。)を検出し、このNMR信号を使って画像を再構成することにより、被検体の物理的性質をあらわす磁気共鳴画像(以下、MR画像という。)を得るものである。
MRIにおける心筋の好適な撮像方法の一つに、遅延造影撮影法がある。これは、壊死又は梗塞状態の心筋にGd-DTPA等の造影剤が凝集する性質を利用する撮像技術である。この撮像法では、造影剤投与から所定時間(例えば、15分)経過後の平衡状態において、Inversion Recovery画像(IRパルスを照射した後にグラディエントエコー法等でNMR信号を取得して得るT1強調画像。)を撮影する。そして、得られたT1強調画像において、壊死又は梗塞状態の心筋は正常心筋に対して高信号で描出される(例えば、非特許文献1参照。)。
Radiology 2001;218:215-223
Radiology 2001;218:215-223
一方、画像上に現れる被検体の呼吸動に基づくアーチファクトを低減するために有効な手法に横隔膜ナビがある。この方法では、横隔膜の位置で交差する2つの断面を、個別に90°パルスと180°パルス等の高周波磁場パルス(Radio Frequency パルス、あるいはRFパルス)によって励起することにより、両パルスによって励起された断面の重畳領域から発生するNMR信号(以下、ナビエコー信号)を取得し、このNMR信号を基に、横隔膜の位置を検出する。そして、横隔膜の位置がある決められた範囲にある時に実行された撮影シーケンスにより得られたNMR信号のみを用いて画像作成をすることにより、呼吸動に基づくアーチファクトを低減するというものである(例えば、特許文献1参照。)。
米国特許4937526号公報
しかしながら、本発明者らは上記従来技術を検討した結果以下の問題点を見出した。
すなわち、上記従来技術では特許文献1記載の横隔膜ナビを併用して非特許文献1記載の心筋の遅延造影撮影法を行う場合についての技術は開示されておらず、IRパルスの印加と横隔膜ナビのためのシーケンスをどのような順序で実行するか等に関する技術は開示されていない。
すなわち、上記従来技術では特許文献1記載の横隔膜ナビを併用して非特許文献1記載の心筋の遅延造影撮影法を行う場合についての技術は開示されておらず、IRパルスの印加と横隔膜ナビのためのシーケンスをどのような順序で実行するか等に関する技術は開示されていない。
本発明の目的は、横隔膜ナビゲート技術(以下、横隔膜ナビという。)を併用した心筋等の遅延造影撮影法において、磁場の印加手順等を最適化した磁気共鳴イメージング装置及び方法を提供することである。
上記目的を解決するために、本発明の磁気共鳴イメージング装置は、被検体の体動情報を得る体動モニターシーケンスと、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させて磁気共鳴画像を得る撮影シーケンスをこの順序で実行する手段を備えたことを特徴としている。
上記本発明によれば、前記体動モニターシーケンスにより得られる体動情報がより正確になる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させて磁気共鳴画像を得るために、前記撮影シーケンスでは最初にプレサチュレーションパルスを印加することを特徴としている。
これによって、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させることができる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させて磁気共鳴画像を得るために、前記撮影シーケンスでは最初にプレサチュレーションパルスを印加することを特徴としている。
これによって、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させることができる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記体動モニターシーケンス及び前記撮影シーケンスは、前記被検体内の周期的に運動する部分の所定の位相のタイミングで実行されることを特徴としている。
これによって、前記体動モニターシーケンス及び前記撮影シーケンスの実行のタイミングが好適になる。
これによって、前記体動モニターシーケンス及び前記撮影シーケンスの実行のタイミングが好適になる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記体動モニタシーケンスは、第1のRFパルスの印加とその次に印加される第2のRFパルスと、それらに伴い印加されるスライス選択の傾斜磁場により、交差する方向の2つのスライスの領域を励起して、その後に前記2つのスライスの領域の重なる部分より発生するエコー信号を検出することにより前記被検体の体動情報を得ることを特徴としている。
これによって、前記体動モニターシーケンスがより具体化される。
これによって、前記体動モニターシーケンスがより具体化される。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記第1のRFパルスと前記第2のRFパルスの位相を異ならせて印加する手段を備えたことを特徴としている。
これによって、前記エコー信号の発生するようになる。
これによって、前記エコー信号の発生するようになる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記第1のRFパルスと前記第2のRFパルスの位相を180°異ならせて印加する手段を備えたことを特徴としている。
これによって、前記エコー信号の発生が大きくなる。
これによって、前記エコー信号の発生が大きくなる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記第1のRFパルスのフリップ角より前記第2のRFパルスのフリップ角を大きくして印加する手段を備えたことを特徴としている。
これによって、前記エコー信号の発生が更に大きくなる。
これによって、前記エコー信号の発生が更に大きくなる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記第2のRFパルスのフリップ角を前記第1のRFパルスのフリップ角の２倍として印加する手段を備えたことを特徴としている。
これによって、前記エコー信号の発生が更に大きくなる。
これによって、前記エコー信号の発生が更に大きくなる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記第1のRFパルスのフリップ角を60°より小さくして印加する手段を備えたことを特徴としている。
これによって、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
これによって、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記体動モニタシーケンスと前記撮影シーケンスの実行の間に、前記第1のRFパルス及び前記第2のRFパルスによって励起された磁化をキャンセルするための第3のRFパルス及び第4のRFパルスを印加することを特徴としている。
これによって、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
これによって、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記体動モニタシーケンスを実行してエコー信号を得てから前記プレサチュレーションシーケンスを実行するまでの時間を調節する手段を備えたことを特徴としている。
これによって、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
これによって、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記プレサチュレーションパルスは、フリップ角が180°であるIRパルスであることを特徴としている。
これによって、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
これによって、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記体動モニターシーケンス及び撮影シーケンスは、前記被検体内の周期的に運動する部分の運動を検出するための信号強度が所定の強度より大きくなっている隣合うタイミング間で実行されることを特徴としている。
これによって、前記体動モニターシーケンス及び前記撮影シーケンスの実行のタイミングがより好適になる。
これによって、前記体動モニターシーケンス及び前記撮影シーケンスの実行のタイミングがより好適になる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記体動モニターシーケンスは、前記被検体の呼吸による横隔膜等の動きを検出することを特徴としている。
これによって、呼吸動に伴うアーチファクトを低減できる。
これによって、呼吸動に伴うアーチファクトを低減できる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記各シーケンスの実行に先立って前記被検体に造影剤を投与する手段と組み合わせて使われることを特徴としている。
これによって、前記撮影シーケンスにより前記被検体のT1強調画像を得ることができる。
これによって、前記撮影シーケンスにより前記被検体のT1強調画像を得ることができる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記撮影シーケンスは、複数のNMR信号を発生させるものであり、前記複数のNMR信号は、それぞれに異なる位相エンコードが付与されて計測されることを特徴としている。
これによって、磁気共鳴画像を生成することができる。
これによって、磁気共鳴画像を生成することができる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置の望ましい実施例によれば、前記体動モニターシーケンスと前記撮影シーケンス実行は、前記周期的に運動する部分の複数の運動周期にわたって繰り返され、これにより前記磁気共鳴画像の画像再構成に必要なNMR信号がセットとして取得されることを特徴としている。
これによって、磁気共鳴画像を生成することができる。
これによって、磁気共鳴画像を生成することができる。
上記目的は磁気共鳴イメージング方法によっても解決することが可能であり、本発明の磁気共鳴イメージング方法は、被検体の体動情報を得る体動モニターシーケンスと、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させて磁気共鳴画像を得る撮影シーケンスをこの順序で実行することを特徴とすることを特徴としている。
これによって、前記体動モニターシーケンスにより得られる体動情報がより正確になる。
これによって、前記体動モニターシーケンスにより得られる体動情報がより正確になる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング方法の望ましい実施例によれば、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させて磁気共鳴画像を得るために、前記撮影シーケンスでは最初にプレサチュレーションパルスを印加することを特徴としている。
これによって、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調するための方法がより具体化される。
これによって、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調するための方法がより具体化される。
また、本発明の磁気共鳴イメージング方法の望ましい実施例によれば、前記体動モニターシーケンス及び前記撮影シーケンスは、前記被検体内の周期的に運動する部分の所定の位相のタイミングで実行されることを特徴としている。
これによって、前記体動モニターシーケンス及び前記撮影シーケンスの実行のタイミングが好適になる。
これによって、前記体動モニターシーケンス及び前記撮影シーケンスの実行のタイミングが好適になる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング方法の望ましい実施例によれば、前記体動モニタシーケンスは、第1のRFパルスの印加とその次に印加される第2のRFパルスと、それらに伴い印加されるスライス選択の傾斜磁場により、交差する方向の2つのスライスの領域を励起して、その後に前記2つのスライスの領域の重なる部分より発生するエコー信号を検出することにより前記被検体の体動情報を得ることを特徴としている。
これによって、前記体動モニタシーケンスがより具体化される。
これによって、前記体動モニタシーケンスがより具体化される。
また、本発明の磁気共鳴イメージング方法の望ましい実施例によれば、前記第1のRFパルスと前記第2のRFパルスの位相を180°異ならせて印加し、更に前記第2のRFパルスのフリップ角を前記第1のRFパルスのフリップ角の2倍として印加し、更に前記第1のRFパルスのフリップ角を60°より小さくして印加することを特徴としている。
これによって、前記エコー信号がより大きくなり、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
これによって、前記エコー信号がより大きくなり、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング方法の望ましい実施例によれば、前記体動モニタシーケンスと前記撮影シーケンスの実行の間に、前記第1のRFパルス及び前記第2のRFパルスによって励起された磁化をキャンセルするための第3のRFパルス及び第4のRFパルスを印加することを特徴としている。
これによって、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
これによって、前記被検体の所望の領域をコントラスト良く撮影できる。
また、本発明の磁気共鳴イメージング方法の望ましい実施例によれば、前記シーケンスの実行に先立って前記被検体に造影剤が投与されることを特徴としている。
これによって、前記撮影シーケンスにより前記被検体のT1強調画像を得ることができる。
これによって、前記撮影シーケンスにより前記被検体のT1強調画像を得ることができる。
本発明の目的は、横隔膜ナビゲート技術(以下、横隔膜ナビという。)を併用した心筋等の遅延造影撮影法において、磁場の印加手順等を最適化した磁気共鳴イメージング装置及び方法を提供することにある。
以下、添付図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
図1は、本発明の実施例に係るMRI装置の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、このMRI装置は、主として、静磁場発生系1と、傾斜磁場発生系2と、送信系3と、受信系4と、信号処理系5と、制御系(シーケンサ6とCPU7)とを備えている。
図1は、本発明の実施例に係るMRI装置の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、このMRI装置は、主として、静磁場発生系1と、傾斜磁場発生系2と、送信系3と、受信系4と、信号処理系5と、制御系(シーケンサ6とCPU7)とを備えている。
静磁場発生系1は、被検体9の周りの空間(撮影空間)に均一な静磁場を発生させるもので、永久磁石方式、常電導方式或いは超電導方式等の磁石装置からなる。また、静磁場の方向は通常、被検体の体軸方向か、あるいはそれと直交する方向である。
傾斜磁場発生系2は、例えば静磁場の方向をZ方向とし、それと直交する2方向をX，Yとするとき、これら3軸方向に傾斜磁場パルスを発生する3つの傾斜磁場コイル10と、それらをそれぞれ駆動する傾斜磁場電源11とからなる。傾斜磁場電源11を駆動することにより、X、Y、Zの3軸あるいはこれらを合成した方向に傾斜磁場パルスを発生することができる。傾斜磁場パルスは、被検体9から発生するNMR信号に位置情報を付与するために印加される。
送信系3は、高周波発振器12と、変調器13と、高周波増幅器14と、送信用の高周波磁場照射コイル15とから成る。高周波発振器12が発生した高周波磁場パルス(以下、RFパルスという。)を変調器13で所定のエンベロープの信号に変調した後、高周波増幅器14で増幅し、高周波磁場照射コイル15に印加することにより、被検体を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる電磁波(高周波信号)が被検体に照射される。高周波磁場照射コイル15は、通常、被検体に近接して配置されている。
受信系4は、受信用の高周波受信コイル16と、増幅器17と、直交位相検波器18と、A/D変換器19とから成る。送信用の高周波磁場照射コイル15から照射された電磁波の応答として被検体が発生したNMR信号は、受信用の高周波受信コイル16により検出され、増幅器17で増幅された後、直交位相検波器を18介してA/D変換器19によりデジタル量に変換され、二系列の収集データとして信号処理系5に送られる。
信号処理系5は、CPU7と、記憶装置20と、操作部30とから成り、CPU7において受信系4が受信したデジタル信号にフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成等の種々の信号処理を行う。記憶装置20は、ROM21、RAM22、光ディスク23、磁気ディスク24等を備え、例えば、経時的な画像解析処理および計測を行うプロブラムやその実行において用いる不変のパラメータなどをROM21に、使用した計測パラメータや受信系で検出したエコー信号などをRAM22に、再構成された画像データを光ディスク23や磁気ディスク24にそれぞれ格納する。操作部30は、トラックボール又はマウス31、キーボード32などの入力手段と、入力に必要なGUIを表示するとともに信号処理系5における処理結果などを表示するディスプレイ33とを備えている。CPU7が行う各種処理や制御に必要な情報は、操作部30を介して入力される。また撮影により得られた画像はディスプレイ33に表示される。
制御系は、CPU7とシーケンサ6とから成り、上述した傾斜磁場発生系2、送信系3、受信系4および信号処理系5の動作を制御する。特に傾斜磁場発生系2および送信系3が発生する傾斜磁場パルスおよびRFパルスの印加タイミングや印加強度ならびに受信系4によるエコー信号の取得のタイミングは、下記の実施例において詳述する撮影方法によって、シーケンサ６により制御される。
本発明の実施例1に係る横隔膜ナビ併用の遅延造影撮影法のシーケンス図を図2を用い説明する。ここで、横隔膜ナビ併用の遅延造影撮影法とは、横隔膜ナビエコーシーケンスで被検体の呼吸動を検出しながら、造影剤投与から所定時間経過後の平衡状態において心筋等のIR画像を得る撮影法のことを言う。ここで、IR画像を得るための撮影シーケンスはIRパルスの印加と、その後に実行されるグラディエントエコー法等から成る。下記に示す本発明の実施例では以下に示すシーケンス図による磁場の印加に先立って造影剤が被検体に投与される。また、本発明は発明者の実験結果や検討結果に基づいてなされたものであるため、以下にそれらも合わせながら、本発明の実施例を説明する。図2において、41は心電図波形、42隔膜位置を示すライン、43はMRI装置を用いて撮像する手順を示したシーケンス、44は撮影シーケンスで得られたデータを採用するかしないかを示し、45は心電図波形におけるR波、46は横隔膜の位置が所定の範囲内にあるかを識別するためのゲートウインドウである。更にシーケンス43において示した記号について、TDはR波からどれ位時間が経過してから撮影シーケンス内のグラディエントエコー法を開始してNMR信号取得を始めるかを示し、TIは撮影のためにグラディエントエコー法等を実行してNMR信号を取得し始めるどれ位前に、撮影シーケンスにおけるIRパルスを印加するかを示す。またTNはIRパルスの印加からどれ位前に横隔膜ナビシーケンスを行うかを示す。更に、ナビは横隔膜ナビシーケンスの実行を示し、IRはIRパルスの印加を示し、グラは図3で示すグラディエントエコー法シーケンスの実行を示す。なお、グラディエントエコー法を実行する場合には、1心拍当たり約20個のNMR信号が位相エンコードを異ならせながら取得され、これを10〜20心拍繰り返して約15秒で1スライス分を再構成するのに必要なNMR信号がセットとして取得され、1スライス分が撮影される。また、44における採用および破棄で示した記号は、撮影シーケンスで得たNMR信号を画像生成のために採用するか破棄するかを示した記号である。
本発明者らは、ＩＲパルスの印加の前と、IRパルスの印加終了後でグラディエントエコー法によるNMR信号の取得開始前の２つの場合について横隔膜ナビシーケンスを実行し、横隔膜ナビシーケンスで得られるナビエコー信号のS/Nを実験的に比較した。その結果、IRパルスの印加終了後とグラディエントエコー法実行前の間に取得したナビエコー信号は、IRパルスの印加前に取得したナビエコー信号よりもS/Nの点で劣ることを確認した。この原因として、IRパルスの印加終了後でグラディエントエコー法によるNMR信号の取得前にナビエコー信号を取得する場合には、
(1)IRパルスにより横隔膜の核磁化が反転され、横隔膜ナビシーケンス実行時には横隔膜の縦磁化が小さくなること、
(2)IRパルスの不完全性に起因する横磁化成分が、ノイズとしてナビエコー信号に重畳されることによりS/Nが低下することが挙げられる。
(1)IRパルスにより横隔膜の核磁化が反転され、横隔膜ナビシーケンス実行時には横隔膜の縦磁化が小さくなること、
(2)IRパルスの不完全性に起因する横磁化成分が、ノイズとしてナビエコー信号に重畳されることによりS/Nが低下することが挙げられる。
以上の実験結果及び検討に基づき、本実施例では図2におけるシーケンス43に示すように、横隔膜ナビ併用遅延造影撮影シーケンスにおいて、横隔膜ナビシーケンスがIRパルスの印加の前に実行されるようにした。より具体的には、心電図の1周期内において、心電波形の大きさが最も大きくなるR波のタイミングの次に横隔膜ナビシーケンスを実行し、その次にIRパルスの印加とそれに続くグラディエントエコーによる撮影シーケンスを実行するようにした。これにより高S/Nでナビエコー信号を取得することが可能となった。
次に、本発明の実施例2に係る横隔膜ナビ併用の遅延造影撮影法を説明する。この第2の実施例では、横隔膜ナビシーケンスのシーケンス図のみを図4を用い説明する。図4において、47はRFパルスの印加を、48はX方向に印加される傾斜磁場を、49はY方向に印加される傾斜磁場を、50はＺ方向に印加される傾斜磁場を、51はNMR信号の発生の様子を示すラインである。また、1001はフリップ角αで印加される第1のRFパルス、1002は第1のRFパルスからTE/2後に印加される第2のパルス、48、49、50に示された波形はそれぞれの振幅と経過時間だけX方向、Y方向、Z方向の傾斜磁場が印加される様子を示し、1003は発生するMR信号を示す。
本実施例では印加する2つのRFパルス(第1のRFパルス1001と第2のRFパルス1002)の位相を異ならせた。そして、より具体的には両パルス間で位相を180度ずらした。そして、更に具体的には、第2のRFパルスのフリップ角を第1のRFパルスのフリップ角の2倍とした(以下、第1のRFパルスのフリップ角をα、第2のRFパルスのフリップ角を-2αとする。)。これらの条件を全て満たしたことにより、ナビエコー信号の信号強度を最大にすることができた。
本発明者らは、本横隔膜ナビシーケンスを遅延造影撮影法に適用する場合のフリップ角αを最適化するために実験を行った。その実験結果を図5(a)及び(b)を用い示す。ただし、図５(a)は遅延造影撮影法において得られる画像を示し、61領域、63は第1のRFパルス1001と第2のRFパルス1002との両方により励起される領域、64は第1のRFパルス1001も第2のRFパルス1002も印加されない領域を示す。ここで、第1のRFパルス1001により励起される領域61および第2のRFパルス1002により励起される領域62はそれぞれ体軸の方向に平行であるが交差していて、その一部に図示しない横隔膜を含んでいる。そして、第1のRFパルス1001により励起される領域61と、第2のRFパルス1002により励起される領域62の重なった部分より横隔膜ナビによって必要なナビエコー信号1003が得られる。また、図5(b)はRFパルスのフリップ角αの値を変更して横隔膜ナビ併用遅延造影撮影法を行った場合、遅延造影撮影法において得られた画像における信号最大領域とナビエコーのS/Nが実験的にどのようになったかを示した表である。上側の列は、横隔膜ナビシーケンスにおいて印加されたRFパルスのフリップ角αを示し、上側から2段目の列は、遅延造影撮影法において領域62と梗塞心筋とのどの領域が最大信号強度になるかを示し、下側の列は、ナビエコー信号のS/Nが高いか、中程度であるかを○及び△で示した記号である。この表によれば、フリップ角が30度あるいは45度において、診断の目的とする梗塞心筋の信号強度が高くなり、ナビエコー信号も高信号になることがわかった。一方、フリップ角が90°の場合には領域62の信号強度が高くなり、診断の目的とする梗塞心筋と正常心筋で十分なコントラストを得ることができなかった。この原因について、本発明者らは次のとおり解析した。
先ず、一般的に横隔膜ナビを併用しない場合には、造影剤の効果により、病変部である梗塞心筋の信号強度が最大となり、遅延造影画像の値は信号強度が最大である梗塞心筋の値で規格化される。すなわち、画像データをデジタルデータとして表現する際に、画像データのレンジ(0〜最大値)がデジタルデータのレンジ(例えば、16bitで表現すると0〜65535)に変換されるので、画像データの最大値(この場合は梗塞心筋の値)がデジタルデータの最大値に対応する様に規格化される。
一方、横隔膜ナビシーケンスを撮影シーケンスに先立って実行する場合に、横隔膜ナビシーケンスにおけるフリップ角αが90度である場合には、本発明者らの実験によれば、横隔膜ナビシーケンスでRFパルスを印加した領域62が、撮影シーケンスにより得られた遅延造影画像における高信号領域になっていた。
より具体的には、第2のRFパルスが印加された図5(a)における領域６２において、肝臓や脂肪等の信号強度が最大になっていた。その結果、信号強度が最大となる領域６２によって遅延造影画像全体の信号強度が規格化され、相対的に診断のためにコントラストをつけることが必要な梗塞心筋と正常心筋において、十分なコントラストを得ることができなくなっていた。
この現象を、本発明者らは更にフリップ角が90°の場合に、図5(a)における各領域の縦磁化の大きさがどのようになるかを基に図6を用い更に詳細に検討した。図6において、一番左側の欄71は、図5(a)におけるどの領域についての縦磁化を検討するかを示す欄であり、左から2番目の欄72は、横隔膜ナビシーケンスにおける第1のRFパルスを印加するかしないかを示す欄であり、左から３番目の欄73は、横隔膜ナビシーケンスにおける第2のRFパルスを印加するかしないかを示す欄であり、左から4番目の欄74は、IRパルスを印加するかしないかを示す欄であり、一番右側の欄75は、IRパルスを印加後に縦磁化の大きさがどのようになっているかを示す欄である。図中○印は各RFパルスあるいはIRパルスを印加することを示し、−印は各RFパルスあるいはIRパルスが印加しないことを示す。
図6に示されたように、領域61〜63は横隔膜ナビシーケンスのためのRFパルスが印加される領域であり、領域61は90°の第1のRFパルス1001及びIRパルスが印加される領域であり、領域62は180°の第2のRFパルス1002及びIRパルスが印加される領域であり、領域63は90°の第1のRFパルス1001及び180°の第2のRFパルス1002及びIRパルスが印加される領域である。一方、領域64は、横隔膜ナビシーケンスにおいて必要なRFパルスは印加されず、IRパルスが印加される領域である。本発明者らの検討によれば、IRパルス印加後の縦磁化は、領域61と63では、横隔膜ナビシーケンスにおける90°の第1のRFパルス1001と180°の第2のRFパルス1002と、IRパルスとの組み合わせによる励起を受けるために、ほとんどゼロであるが、領域62では横隔膜ナビシーケンスにおける180°の第2のRFパルス1002とIRパルスとの励起により元に戻され、縦磁化の初期値と同じMzになることがわかった。
更に、IRパルス印加後時間と共に、縦磁化の大きさがどのように変化するかをグラフで表したものを図7に示す。図7において、横軸はIRパルス印加終了からの経過時間であり、縦軸は縦磁化の大きさであり、縦磁化の初期値Mzで規格化したものである。また、グラフ上には領域61及び、領域62、領域63、領域64の縦磁化がどのように変化するかが示されており、その中で○印は正常心筋の縦磁化の大きさを示し、×印は梗塞心筋の縦磁化の大きさを示し、■印は脂肪の縦磁化の大きさを示し、▲印は肝臓の縦磁化の大きさを示す。また、縦に引かれた点線は、IRパルスの印加後130msecから330msecまでの間にグラディエントエコー法が実行されることを示す。図7によれば、グラディエントエコー法実行時に縦磁化の大きさが領域62で最大となることが示され、図5(b)で示した実験結果と一致した。この場合、領域62の画像データがデジタルデータの最大値として規格化されるため、相対的に十分コントラストを得ることが必要な正常心筋と梗塞心筋で十分なコントラストを得られなくなることが図6討結果より示された。
以上実験及び検討結果を踏まえて、本実施例では横隔膜ナビシーケンスにおけるフリップ角(第1のRFパルスのフリップ角)を60度以下で、例えば30度あるいは45度とした。このことにより、好適に正常心筋と梗塞心筋を十分なコントラストで撮影する(画像化する)ことが可能となり、ナビエコー信号も横隔膜位置を検出するのに十分なS/Nで取得することが可能となった。ただし、ナビエコー信号のS/Nは静磁場強度や横隔膜ナビの励起領域の大きさにも依存するため、第1のRFパルスのフリップ角は30度あるいは45度でなくても良く、横隔膜ナビシーケンスにおいて横隔膜の位置を検出するために十分な強度であれば良い。また、第2のRFパルスは第1のRFパルスで生成される横磁化成分を効率良く反転させる事が要求される。そのためには第2のRFパルスのフリップ角を第1のRFパルスのフリップ角の2倍とすることが好適であり、本実施例ではそのように2倍とした。ただし、必ずしも2倍であることが必要ではない。例えば、第1のRFパルスのフリップ角は0度より大きく90度より小さく、第2のRFパルスのフリップ角は0度より大きく180度より小さく、第1のRFパルスのフリップ角は第2のRFパルスのフリップ角より小さければ良いことは言うまでもない。
次に、本発明の実施例3について説明する。実施例3では、IRパルスの印加によって領域62の縦磁化がその初期値に戻され、梗塞心筋と正常心筋にコントラストの差がつかなくなることを防ぐために、IRパルスを印加する前に上記第1のRFパルス及び第2のRFパルスによって励起された縦磁化を強制的に元に戻す(フリップバックする)。即ち、ナビエコー信号を取得した後に、第2のRFパルスを印加した領域に第2のRFパルスと反対向きの第3のRFパルスを印加し、第1のRFパルスを印加した領域に第1のRFパルスと反対向きの第4のRFパルスを印加する。例えば、第1のRFパルスが90°で第2のRFパルスが180°の場合には、第3のRFパルスは-180°で印加し、第4のRFパルスは-90°で印加する。また、第1のRFパルスがα°で第2のRFパルスがβ°の場合には、第3のRFパルスは-β°で第4のRFパルスは-α°である。具体的なシーケンス図は、図8に示されていて、図8において101から104は第1〜第4のRFパルスを示している。このようにすることにより、IRパルスを印加する前に縦磁化を強制的に戻せるので、IRパルスにより全領域の縦磁化を反転することができる。そのため、特定の領域が高信号になることがなく、梗塞心筋と正常心筋にコントラストの差を十分つけて遅延造影撮影法を行うことができる。
次に、本発明の実施例4について説明する。実施例4では、横隔膜ナビシーケンスを実行してナビエコー信号を得てから、IRパルスを印加するまでの時間を、外部より操作者が図1で示したトラックボール又はマウス31、キーボード32等の入力手段を介して入力して広げることによって、撮影シーケンスにおいてIRパルスを印加する前に縦磁化を縦緩和により、なるべく縦磁化の初期値に戻す。例えば、図5におけるTNの時間間隔を長くする。そのことにより、IRパルスの印加によって領域62の縦磁化が、縦磁化の初期値に戻されることが緩和されるので、梗塞心筋と正常心筋にコントラストの差がつかなくなることを防ぐことができる。ただし、横隔膜ナビシーケンスを実行してナビエコー信号を得てから、IRパルスを印加するまでの時間をあまり広げ過ぎると、ナビエコー信号を取得するタイミングと、実際に撮影シーケンスで遅延造影撮影法を行う時間との間で横隔膜の位置が変わってしまうので、横隔膜ナビシーケンスにより横隔膜の位置を測定する精度が悪くなる。また、横隔膜ナビシーケンスを実行してナビエコー信号を得てから、IRパルスを印加するまでの時間をあまり広げ過ぎると、撮影シーケンスのための時間が短くなってしまうという欠点もある。そこで現実的には、ナビエコー信号を得てから、IRパルスを印加するまでの待ち時間は、例えばIRパルスにより反転した縦磁化が半分回復するぐらいの時間が良い。この時間は、縦緩和時間の約30％に相当する。ただし、この待ち時間の値は必要に応じて適宜変更しても良い。
以上が本発明に係る横隔膜ナビを併用した遅延造影撮影法の具体的実施例であるが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できる。例えば、画像生成のためにNMR信号を取得するシーケンスとしては、グラディエントエコー法以外に高速スピンエコー法やEPI法等の他のシーケンスでも良い。
また、横隔膜ナビシーケンスにおいて、第1及び第2のRFパルスの位相を異ならせること、第1より第2のRFパルスの大きさを大きくすること、横隔膜ナビシーケンスからIRパルスの印加までの時間間隔を広げること等は、それぞれ独立に行っても良いし、同時に行っても良い。例えば、第1及び第2のRFパルスの位相が180°異ならせて、第2のRFパルスのフリップ角を第1のRFパルスのフリップ角の2倍とした場合、横隔膜ナビシーケンスからIRパルスまでの時間間隔を縦緩和時間の約10％程度としても、十分に画質改善効果がある。
また、IRパルスの印加はフリップ角が180°の反転パルスの印加でなくても良く、フリップ角が180°より小さいプリサチュレーションパルスの印加によりプリサチュレーションシーケンスの実行をして同様の効果を得ても良い。また、撮影シーケンス等を開始する基準として心電図によるR波を用いる(R波からTD時間後に撮影シーケンスを始めるように設定する等。)のみならず、脈波計により脈波が強くなるタイミングを基準として用いたり、MRI画像の一部の血管等をモニターして、画素値が急激に変化するタイミングを基準に用いても良い。
また、上述したどのような印加タイミングおよび印加強度で傾斜磁場パルスおよびRFパルスを印加するかは、図1で示したトラックボール又はマウス31、キーボード32で操作者が任意に入力でき、それに従って、シーケンサ6で制御されて傾斜磁場パルスおよびRFパルスが印加されるようにすれば良い。
Claims (24)
- 被検体の体動情報を得る体動モニターシーケンスと、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させて磁気共鳴画像を得る撮影シーケンスをこの順序で実行する手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
- 前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させて磁気共鳴画像を得るために、前記撮影シーケンスでは最初にプレサチュレーションパルスを印加することを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記体動モニターシーケンス及び前記撮影シーケンスは、前記被検体内の周期的に運動する部分の所定の位相のタイミングで実行されることを特徴とする請求項1〜2のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記体動モニタシーケンスは、第1のRFパルスの印加とその次に印加される第2のRFパルスと、それらに伴い印加されるスライス選択の傾斜磁場により、交差する方向の2つのスライスの領域を励起して、その後に前記2つのスライスの領域の重なる部分より発生するエコー信号を検出することにより前記被検体の体動情報を得ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記第1のRFパルスと前記第2のRFパルスの位相を異ならせて印加する手段を備えたことを特徴とする請求項4記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記第1のRFパルスと前記第2のRFパルスの位相を180°異ならせて印加する手段を備えたことを特徴とする請求項5記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記第1のRFパルスのフリップ角より前記第2のRFパルスのフリップ角を大きくして印加する手段を備えたことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記第2のRFパルスのフリップ角を前記第1のRFパルスのフリップ角の2倍として印加する手段を備えたことを特徴とする請求項4〜7のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記第1のRFパルスのフリップ角を60°より小さくして印加する手段を備えたことを特徴とする請求項4〜8のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記体動モニタシーケンスと前記撮影シーケンスの実行の間に、前記第1のRFパルス及び前記第2のRFパルスによって励起された磁化をキャンセルするための第3のRFパルス及び第4のRFパルスを印加することを特徴とする請求項4〜9のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記体動モニタシーケンスを実行してエコー信号を得てから前記プレサチュレーションシーケンスを実行するまでの時間を調節する手段を備えたことを特徴とする請求項4〜10のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記プレサチュレーションパルスは、フリップ角が180°であるIRパルスであることを特徴とする請求項2〜11のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記体動モニターシーケンス及び撮影シーケンスは、前記被検体内の周期的に運動する部分の運動を検出するための信号強度が所定の強度より大きくなっている隣合うタイミング間で実行されることを特徴とする請求項3〜12のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記体動モニターシーケンスは、前記被検体の呼吸による横隔膜等の動きを検出することを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記各シーケンスの実行に先立って前記被検体に造影剤を投与する手段と組み合わせて使われることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記撮影シーケンスは、複数のNMR信号を発生させるものであり、前記複数のNMR信号は、それぞれに異なる位相エンコードが付与されて計測されることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記体動モニターシーケンスと前記撮影シーケンス実行は、前記周期的に運動する部分の複数の運動周期にわたって繰り返され、これにより前記磁気共鳴画像の画像再構成に必要なNMR信号がセットとして取得されることを特徴とする請求項3〜16のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 被検体の体動情報を得る体動モニターシーケンスと、前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させて磁気共鳴画像を得る撮影シーケンスをこの順序で実行することを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
- 前記被検体の組織による縦緩和時間の違いを強調させて磁気共鳴画像を得るために、前記撮影シーケンスでは最初にプレサチュレーションパルスを印加することを特徴とする請求項18記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記体動モニターシーケンス及び前記撮影シーケンスの実行は、前記被検体内の周期的に運動する部分の所定の位相のタイミングで実行することを特徴とする請求項18〜19のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記体動モニタシーケンスは、第1のRFパルスの印加とその次に印加される第2のRFパルスと、それらに伴い印加されるスライス選択の傾斜磁場により、交差する方向の2つのスライスの領域を励起して、その後に前記2つのスライスの領域の重なる部分より発生するエコー信号を検出することにより前記被検体の体動情報を得ることを特徴とする請求項18〜20のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記第1のRFパルスと前記第2のRFパルスの位相を180°異ならせて印加し、更に前記第2のRFパルスのフリップ角を前記第1のRFパルスのフリップ角の2倍として印加し、更に前記第1のRFパルスのフリップ角を60°より小さくして印加することを特徴とする請求項21記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記体動モニタシーケンスと前記撮影シーケンスの実行の間に、前記第1のRFパルス及び前記第2のRFパルスによって励起された磁化をキャンセルするための第3のRFパルス及び第4のRFパルスを印加することを特徴とする請求項21〜22のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記各シーケンスの実行に先立って前記被検体に造影剤が投与されることを特徴とする請求項18〜23のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング方法。
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