JP2004254884A

JP2004254884A - 磁気共鳴撮影装置

Info

Publication number: JP2004254884A
Application number: JP2003048447A
Authority: JP
Inventors: Kenji Asano; 健二浅野
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】ナビゲータエコーに基づくケミカルシフト・サチュレーションを適切に行う磁気共鳴撮影装置を実現する。
【解決手段】信号収集手段にケミカルシフト・サチュレーションを行わない状態でナビゲーション用の磁気共鳴信号を収集させ（１）〜（５）、ナビゲーション用の磁気共鳴信号の周波数に応じてケミカルシフト・サチュレーション用のＲＦ信号の周波数を決定し、信号収集手段にこの周波数によるケミカルシフト・サチュレーションを行った状態で画像再構成用の磁気共鳴信号を収集させる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴撮影装置に関し、とくに、ケミカルシフト・サチュレーション（ｃｈｅｍｉｃａｌｓｈｉｆｔｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）を伴う磁気共鳴撮影を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影装置では、ケミカルシフト・サチュレーションによって脂肪または水の信号を抑制し、水だけまたは脂肪だけの像を撮影することが行われる。ケミカルシフト・サチュレーションには、被抑制信号の周波数に一致した周波数を持つＲＦ（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号すなわちサチュレーションパルス（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｐｕｌｓｅ）が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１３０９７９号公報（第２頁、図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ケミカルシフト・サチュレーションを静磁場強度の変化に伴う被抑制信号の周波数変化に追従して行うために、ＦＩＤ信号をナビゲータエコー（ｎａｖｉｇａｔｏｒｅｃｈｏ）とし、その周波数に基づいてサチュレーションパルスの周波数を調節しようとした場合、ナビゲータエコーがケミカルシフト・サチュレーション後のものであるために、何らかの原因でいちどでも不適切なサチュレーションが行われると、ナビゲータエコーの周波数に誤差が生じ、以後のサチュレーションが全て不適切になり撮影の品質が低下する。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、ナビゲータエコーに基づくケミカルシフト・サチュレーションを適切に行う磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明は、静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を撮影の対象に印加して磁気共鳴信号を収集する信号収集手段、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する画像再構成手段および制御手段を有する磁気共鳴撮影装置であって、前記制御手段は、前記信号収集手段にケミカルシフト・サチュレーションを行わない状態でナビゲーション用の磁気共鳴信号を収集させ、ナビゲーション用の磁気共鳴信号の周波数に応じてケミカルシフト・サチュレーション用のＲＦ信号の周波数を決定し、前記信号収集手段にこの周波数によるケミカルシフト・サチュレーションを行った状態で画像再構成用の磁気共鳴信号を収集させる、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【０００７】
本発明では、制御手段により、信号収集手段にケミカルシフト・サチュレーションを行わない状態でナビゲーション用の磁気共鳴信号を収集させ、ナビゲーション用の磁気共鳴信号の周波数に応じてケミカルシフト・サチュレーション用のＲＦ信号の周波数を決定し、信号収集手段にこの周波数によるケミカルシフト・サチュレーションを行った状態で画像再構成用の磁気共鳴信号を収集させるので、ナビゲータエコーに基づくケミカルシフト・サチュレーションを適切に行うことができる。
【０００８】
前記ナビゲーション用の磁気共鳴信号はＦＩＤ信号であることが、その周波数が静磁場強度を正確に表す点で好ましい。前記ケミカルシフト・サチュレーションは脂肪についてのケミカルシフト・サチュレーションであることが、脂肪信号を抑制する点で好ましい。前記ケミカルシフト・サチュレーションは水についてのケミカルシフト・サチュレーションであることが、水信号を抑制する点で好ましい。
【０００９】
前記画像再構成用の磁気共鳴信号はグラディエントエコーであることが、グラディエントエコーの利点を生かした撮影を行う点で好ましい。前記画像再構成用の磁気共鳴信号はスピンエコーであることが、スピンエコーの利点を生かした撮影を行う点で好ましい。
【００１０】
前記信号収集手段は前記静磁場を永久磁石によって発生することが、静磁場を簡便に発生する点で好ましい。前記静磁場は垂直磁場であることが、磁場空間の開放性を良くする点で好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００１２】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔｓｙｓｔｅｍ）１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有する。これら主磁場マグネット部１０２および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００の内部空間に、対象１がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００１３】
主磁場マグネット部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。垂直磁場は撮影空間の開放性が良いという特徴がある。
【００１４】
主磁場マグネット部１０２は例えば永久磁石を用いて構成される。永久磁石を用いることにより静磁場を簡便に発生することができる。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成してもよい。
【００１５】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００１６】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をｘ，ｙ，ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままｘ，ｙ，ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。これはオブリーク（ｏｂｌｉｑｕｅ）とも呼ばれる。なお、本装置では対象１の体軸の方向をｚ軸方向とする。
【００１７】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場またはフェーズエンコード（ｐｈａｓｅｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄｏｕｔ）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００１８】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するためのＲＦ磁場を形成する。以下、ＲＦ磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）ともいう。励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、ＲＦコイル部１０８によって受信される。
【００１９】
磁気共鳴信号は、周波数ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）すなわちフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間の信号となる。位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行うので、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間における信号として得られる。フェーズエンコード勾配およびリードアウト勾配は、２次元フーリエ空間における信号のサンプリング位置を決定する。以下、２次元フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００２０】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００２１】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００２２】
ＲＦコイル部１０８にはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌｄａｔａ）として収集する。
【００２３】
マグネットシステム１００、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０からなる部分は、本発明における信号収集手段の実施の形態の一例である。
【００２４】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０にはシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して磁気共鳴信号の収集を遂行する。
【００２５】
シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。シーケンス制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはシーケンス制御部１６０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００２６】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００２７】
データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。シーケンス制御部１６０およびデータ処理部１７０からなる部分は、本発明における制御手段の実施の形態の一例である。
【００２８】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。データ処理部１７０は、本発明における画像再構成手段の実施の形態の一例である。
【００２９】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００３０】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３１】
図２に、磁気共鳴撮影用パルスシーケンス（ｐｕｌｓｅｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、ケミカルシフト・サチュレーション付のグラディエントエコー（ＧＲＥ：ＧｒａｄｉｅｎｔＥｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。グラディエントエコー法は、スピンをステディステート（ｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅ）にすることにより、撮影を高速化できるという利点がある。
【００３２】
すなわち、（１）はＲＦパルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、それぞれ、スライス勾配Ｇｓ、フェーズエンコード勾配Ｇｐ、リードアウト勾配Ｇｒおよびエコー信号ＭＲのシーケンスである。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００３３】
同図に示すように、サチュレーションパルスによりケミカルシフト・サチュレーションが行われる。サチュレーションパルスの周波数は被抑制信号の周波数に合わせてある。すなわち、脂肪を抑制して水像を撮影するときは、脂肪信号の周波数に合わせられ、水を抑制して脂肪像を撮影するときは水信号の周波数に合わせられる。以下、ケミカルシフト・サチュレーションを単にサチュレーションともいう。
【００３４】
サチュレーションの後に、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。αは９０以下である。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【００３５】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒによりまずスピンをディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）し、次いでスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）して、グラディエントエコーＭＲを発生させる。グラディエントエコーＭＲは、データ収集部１５０により画像再構成用の磁気共鳴信号すなわちビューデータ（ｖｉｅｗｄａｔａ）として収集される。なお、α°励起に伴ってＦＩＤ（ｆｒｅｅｉｎｄｕｃｔｉｏｎｄｅｃａｙ）信号が生じるが、この信号は収集されない。
【００３６】
このようなパルスシーケンスが周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｔｉｍｅ）で６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。ビューデータとして収集されるグラディエントエコーはイメージングエコーとも呼ばれる。以下、イメージングエコーを収集するためのパルスシーケンスはイメージングＴＲともいう。
【００３７】
イメージングＴＲにおけるサチュレーションパルスの周波数は、静磁場強度の変化に伴う被抑制信号の周波数変化に合わせて調節される。以下、静磁場強度の変化を単に静磁場変化ともいう。静磁場変化はＦＩＤ信号の周波数変化となって現れるので、静磁場変化の検出にはＦＩＤ信号が利用される。そのような用途のＦＩＤはナビゲータエコーとも呼ばれる。
【００３８】
図３に、ナビゲータエコーを収集するとき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、図２に示したパルスシーケンスからサチュレーションパルスを除いたものに相当する。このパルスシーケンスを使用するとき、データ収集部１５０は、ナビゲータエコーのみを収集し、グラディエントエコーは収集しない。以下、このパルスシーケンスをナビゲーションＴＲともいう。
【００３９】
ナビゲーションＴＲにおいては、サチュレーションが行われないので、ナビゲータエコーにおける水と脂肪の周波数成分はどちらも手つかずのままである。このため、サチュレーションの適不適によってナビゲータエコーの周波数成分が変わるということがない。したがって、ナビゲータエコーの周波数は静磁場強度を正しく表すものとなる。
【００４０】
データ処理部１７０は、収集されたナビゲータエコーの周波数に基づいて静磁場強度を検出し、それに応じてサチュレーションパルスの周波数を決定する。決定された周波数はシーケンス制御部１６０に通知される。シーケンス制御部１６０は、それに基づいてＲＦ駆動部１４０を制御し、静磁場変化に伴う被抑制信号の周波数変化に適応したサチュレーションを行わせる。
【００４１】
ナビゲーションＴＲをイメージングＴＲの前に毎回行ってサチュレーションパルスの周波数を調節することにより、全てのイメージングＴＲにおいて正確なサチュレーションを行うことができる。なお、ナビゲーションＴＲは、イメージングＴＲの前に毎回行う代わりに、静磁場の安定度に応じて適宜の間隔で行うようにしてもよい。
【００４２】
すなわち、イメージングＴＲに対するナビゲーションＴＲの割合は、例えば、４回に１回、８回に１回、１６回に１回等適宜の割合であって良い。実用的には、１０回１回の割合が妥当である。あるいは、全ビューに１回の割合としてもよい。
【００４３】
図４に、磁気共鳴撮影に用いるパルスシーケンスの他の例を示す。このパルスシーケンスは、サチュレーション付のスピンエコー（ＳＥ：ＳｐｉｎＥｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。スピンエコー法は静磁場の不均一の影響を受けにくいという利点がある。
【００４４】
（１）ＲＦパルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、それぞれ、スライス勾配Ｇｓ、フェーズエンコード勾配Ｇｐ、リードアウト勾配ＧｒおよびスピンエコーＭＲのシーケンスである。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。このパルスシーケンスは、スピンエコー法におけるイメージングＴＲである。
【００４５】
同図に示すように、サチュレーションパルスによりケミカルシフト・サチュレーションが行われる。サチュレーションパルスの周波数は被抑制信号の周波数に合わせてある。
【００４６】
サチュレーションの後に、９０°パルスによりスピンの９０°励起が行われる。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。９０°励起から所定の時間後に、１８０°パルスによる１８０°励起すなわちスピン反転が行われる。このとき、スライス勾配Ｇｓを印加して、同じスライスについての選択的反転を行うようにしてもよい。
【００４７】
９０°励起とスピン反転の間の期間に、フェーズエンコード勾配Ｇｐおよびリードアウト勾配Ｇｒが印加される。フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。リードアウト勾配Ｇｒによりスピンのディフェーズが行われる。
【００４８】
スピン反転後、リードアウト勾配ＧｒでスピンをリフェーズしてスピンエコーＭＲを発生させる。スピンエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。なお、α°励起に伴ってＦＩＤ（ｆｒｅｅｉｎｄｕｃｔｉｏｎｄｅｃａｙ）信号が生じるが、この信号は収集されない。
【００４９】
このようなパルスシーケンスが周期ＴＲで６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００５０】
図５に、ナビゲータエコーを収集するとき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、図４に示したパルスシーケンスからサチュレーションパルスを除いたものに相当する。このパルスシーケンスを使用するとき、データ収集部１５０は、ナビゲータエコーのみを収集し、スピンエコーは収集しない。このパルスシーケンスは、スピンエコー法におけるナビゲーションＴＲである。
【００５１】
このようなスピンエコー法においても、ナビゲータエコーの周波数に基づいてサチュレーションパルスの周波数を調節することにより、静磁場変化に伴う被抑制信号の周波数変化に適応したサチュレーションを行うことができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ナビゲータエコーに基づくケミカルシフト・サチュレーションを適切に行う磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【符号の説明】
１対象
１００マグネットシステム
１０２主磁場コイル部
１０２主磁場マグネット部
１０６勾配コイル部
１０８ＲＦコイル部
１３０勾配駆動部
１４０ＲＦ駆動部
１５０データ収集部
１６０シーケンス制御部
１７０データ処理部
１８０表示部
１９０操作部
５００クレードル

Claims

静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を撮影の対象に印加して磁気共鳴信号を収集する信号収集手段、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する画像再構成手段および制御手段を有する磁気共鳴撮影装置であって、
前記制御手段は、
前記信号収集手段にケミカルシフト・サチュレーションを行わない状態でナビゲーション用の磁気共鳴信号を収集させ、
ナビゲーション用の磁気共鳴信号の周波数に応じてケミカルシフト・サチュレーション用のＲＦ信号の周波数を決定し、
前記信号収集手段にこの周波数によるケミカルシフト・サチュレーションを行った状態で画像再構成用の磁気共鳴信号を収集させる、
ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
前記ナビゲーション用の磁気共鳴信号はＦＩＤ信号である、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮影装置。
前記ケミカルシフト・サチュレーションは脂肪についてのケミカルシフト・サチュレーションである、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気共鳴撮影装置。
前記ケミカルシフト・サチュレーションは水についてのケミカルシフト・サチュレーションである、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気共鳴撮影装置。
前記画像再構成用の磁気共鳴信号はグラディエントエコーである、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
前記画像再構成用の磁気共鳴信号はスピンエコーである、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
前記信号収集手段は前記静磁場を永久磁石によって発生する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
前記静磁場は垂直磁場である、
ことを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴撮影装置。