JP3515190B2 - 磁気共鳴イメージング装置及び方法 - Google Patents
磁気共鳴イメージング装置及び方法Info
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Description
covery法、反転回復法)を用いた磁気共鳴イメージング
装置及び方法に関する。
T1 強調画像を得るためのパルスシーケンスとして、従
来よりIR法(Inversion Recovery法、反転回復法)は
一般的に知られている。IR法では、最初に 180°パル
スで反転されたスピンは遅れ時間(インバージョン時間
とも呼ばれる)の間、縦緩和のみ起こり横緩和は起こら
ない。これをスピンエコー法でエコー信号を集め、T1
強調画像を得る。
分回復するまで待つ必要があることから、繰り返し時間
TRを例えば数秒程度に長くする必要がある。したがっ
て撮影時間が長時間化するという問題がある。例えば、
繰り返し時間TRを1.5秒に設定し、位相エンコード
数を256マトリクス、加算平均回数(アベレージ数と
もいう)を2回とすると、撮影時間tは、次の(1)式
で与えられる。 t=1.5×2×256=768秒(12.8分) …(1) 撮影時間の短縮化を図りながらT1 強調画像を得るパル
スシーケンスとして、横緩和の影響を減少し、しかもT
1 の短いスピンの飽和効果を利用するために、繰り返し
時間TR、エコー時間TEを短縮したSE法(Spin Ech
o 法、スピンエコー法)がある。この方法では、例え
ば、繰り返し時間TRを0.5秒、位相エンコード数を
256マトリクス、加算平均回数を2回とすると、撮影
時間tを、次の(2)式のように短縮可能である。 t=0.5×2×256=256秒(4.3分) …(2) しかし、SE法では、IR法に比べてT1 コントラスト
が悪いという問題がある。また、この方法では、繰り返
し時間TRを短縮し過ぎると、飽和効果により信号値が
小さくなって信号対雑音比(S/N)が低下するという
問題もある。さらに、繰り返し時間TRを短縮すること
には、1回の繰り返し時間の間に複数の断面のエコー信
号を収集するマルチスライス法を併用する場合、1回の
撮影で得られる断面枚数が減少することも派生する。
リットをいかしつつ短い撮影時間でMR画像を得ること
ができる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。
り繰返し時間の短いMR信号収集法で収集した全ての位
相エンコード量のデータから、第1の画像を再構成し、
反転回復法で収集した位相エンコード量の絶対値の小さ
い低周波成分のデータと、前記繰返し時間の短いMR信
号収集法で収集したデータの中で位相エンコード量の絶
対値の大きい高周波成分のデータとから、第1の画像と
はコントラストの異なる第2の画像を再構成する。
MR信号収集法で低周波から高周波に至る全成分のデー
タを収集し、反転回復法で位相エンコード量の絶対値の
小さい低周波成分のデータを収集する。繰返し時間の短
いMR信号収集法で収集した低周波から高周波に至る全
成分のデータから、第1の画像を再構成し、繰返し時間
の短いMR信号収集法で収集した高周波成分のデータ
と、反転回復法で収集した低周波成分のデータとから、
第2の画像を再構成する。よって、繰返し時間の短いM
R信号収集法で全成分のデータを収集する時間に、反転
回復法で低周波成分のデータを収集する時間を追加する
だけで、コントラストの異なる2種類の画像が生成さ
れ、診断能が向上する。
イメージング装置及び方法の一実施例を説明する。図1
に第1実施例による磁気共鳴イメージング装置の構成を
示す。被検体Pを収容できるように円筒状の内部空間を
有するガントリ20には、静磁場磁石1、X・Y・Z軸
傾斜磁場コイル2、RFコイル3が装備される。常電導
磁石又は超電導磁石である静磁場磁石1は、静磁場制御
装置4から電流供給を受けて円筒内部に通常、Z軸に沿
って静磁場を形成可能に構成されている。X・Y・Z軸
傾斜磁場コイル2は、X、Y、Z軸それぞれに対応する
傾斜磁場電源7,8,9から電流供給を受けて、任意に
撮影断面を決めたり、磁気共鳴信号(ここではエコー信
号)に空間的位置情報を与えるためのX、Y、Z各軸の
傾斜磁場を作る3組のコイルから構成されている。多く
の場合、、X、Y、Z各軸の傾斜磁場はそれぞれ、リー
ド方向に沿って磁場強度が変化するリードアウト用傾斜
磁場Gr 、位相エンコード方向に沿って磁場強度が変化
する位相エンコード用傾斜磁場Ge 、スライス方向に沿
って磁場強度が変化するスライス用傾斜磁場Gs として
用いられる。これら3方向の磁場強度が全て線形に変化
する領域(撮影領域)内で磁気共鳴信号の収集(撮影)
が可能である。磁気共鳴信号の収集時には、被検体Pは
寝台13の天板に載置された状態で、天板のスライドに
伴って撮像領域に挿入される。
または回転磁場ともいう)を被検体に送信し、被検体か
らの磁気共鳴信号を受信するためのコイルである。この
ように送受信にRFコイル3を兼用するのではなく、送
信用コイルと受信用コイルとを別体で設けてもよい。送
信器5は、対象原子核に固有のラーモア周波数に応じた
高周波パルスをRFコイル3に供給して、対象原子核の
スピンを励起状態にするためのものであり、ここではス
ライス選択励起法に対応して、さらに高周波パルスを周
波数調整、及びシンク関数等に基づいて振幅調整する機
能を有している。受信器6は、励起されたスピンが緩和
する過程で放出される高周波の磁気共鳴信号をRFコイ
ル3を介して受信し、これを増幅検波し、さらにアナロ
グ/ディジタル変換する機能を有している、コンピュー
タシステム11は、受信器6でディジタル化された磁気
共鳴信号(磁気共鳴データ)を取り込み、これを2次元
フーリエ変換(2DFT)することにより磁気共鳴画像
(ここではT1 強調画像)を再構成する。この画像は表
示部12に表示される。シーケンサ10は、送信器5、
受信器6、XYZ各軸の傾斜磁場電源7,8,9の各動
作タイミングを制御して後述する所定のパルスシーケン
スを実行する。
を特定し、2次元フーリエ変換法(2DFT法)による
イメージングでT1 強調画像を得る。スライス選択励起
法と2DFT法は周知の手法であるので簡単に説明す
る。スライス選択励起法とは、ラーモア周波数は存在磁
場強度の関数で与えられるので、Z軸傾斜磁場の存在下
で、周波数調整したRFパルスを送信することにより、
或る特定の断層面内に有るスピンだけを選択的に励起す
る手法である。2DFT法は、XYの空間的位置情報を
磁気共鳴信号の周波数と位相に織り込んで収集し、得ら
れた磁気共鳴データを第1軸(位相エンコード軸)と第
2軸(周波数軸;リードアウト軸)の2軸に関してフー
リエ変換することにより磁気共鳴画像を再構成する手法
である。
て、異なる位相エンコードを与えられた磁気共鳴信号S
1〜S256を収集するものとする。なお、磁気共鳴信
号S1〜S256各々の位相エンコード量は、単位位相
エンコード量を△PEとすると、△PE×(n−12
8)で与えられる。ただし、1≦n≦256である。
の画像を再構成するのに必要な磁気共鳴信号S1〜S2
56のうち、幾つか一部の磁気共鳴信号を繰り返し時間
TRがIR法より短いMR信号収集法としてのSE法
(Spin Echo 法、スピンエコー法)で収集し、残りの磁
気共鳴信号を繰り返し時間TRがSE法より長いが良好
なコントラストを可能にするIR法で収集するものであ
り、全ての磁気共鳴信号をIR法で収集することに比し
て、撮影時間の短縮化を図ることを実現する。しかも、
図3に示すように、磁気共鳴画像のコントラスト(T1
コントラスト)に支配的な位相エンコード量の絶対値の
小さい低周波成分の磁気共鳴信号、例えばS113〜S
144は、IR法で収集し、残りの位相エンコード量の
絶対値の大きい高周波成分の磁気共鳴信号、例えばS1
〜S112、S145〜S256は、SE法で収集する
ことにより、全ての磁気共鳴信号をSE法で収集するこ
とに比して、コントラストの劣化を防ぐことも撮影時間
の短縮効果に加えて達成する。
鳴信号(ここではエコー信号)に関するパルスシーケン
スを示す。Gs の存在下で90°パルスを送信して特定断
層面のスピンのみ励起状態にする。次に、Y軸に関する
空間的位置情報を磁気共鳴信号の位相に織り込むため
に、Ge を、或る位相エンコード量に応じた強度又は印
加時間で印加する。また、スピンを反転させるために 1
80°パルスを、90°パルスの2倍の振幅または2倍の印
加時間で送信する。そして、X軸に関する空間的位置情
報を磁気共鳴信号の周波数に織り込むために、Gr の存
在下で磁気共鳴信号を受信する。同様のパルスシーケン
スをスピンに与える位相エンコード量を変えながら繰り
返す。このSE法で収集するのは、上述したように、位
相エンコード量の絶対値の大きい高周波成分の磁気共鳴
信号S1〜S112、S145〜S256であるので、
短縮された繰り返し時間TR1 を0.5秒、加算平均回
数を2回とすると、磁気共鳴信号S1〜S112、S1
45〜S256を得るために次の(3)式で示す時間t
1 を要する。 t1 =0.5×2×224=224秒 …(3) IR法とは、Inversion Recovery法の略称であり、反転
回復法とも呼ばれる。図2(b)にIR法のRFパルス
と磁気共鳴信号(ここではエコー信号)に関するパルス
シーケンスを示す。IR法は、最初に 180°パルスを送
信してスピンを反転する。これによりスピンには縦緩和
のみ存在し、横緩和は存在しない。このままではXY面
に傾向に設けられたRFコイル3では磁気共鳴信号を受
信できないので、スピンエコー法で磁気共鳴信号を取り
出す。つまり、 180°パルスから反転時間(Inversion
Time)TIの間、縦緩和させた後、Gs の存在下で90°
パルスを送信して特定断層面のスピンのみ励起状態にす
る。次に、Y軸に関する空間的位置情報を磁気共鳴信号
の位相に織り込むために、Ge を、或る位相エンコード
量に応じた強度又は印加時間で印加する。また、スピン
を反転させるために180°パルスを、90°パルスの2倍
の振幅または2倍の印加時間で送信する。そして、X軸
に関する空間的位置情報を磁気共鳴信号の周波数に織り
込むために、Gr の存在下で磁気共鳴信号をスピンエコ
ーとして受信する。同様のパルスシーケンスをスピンに
与える位相エンコード量を変えながら繰り返す。このI
R法で収集するのは、上述したように、位相エンコード
量の絶対値の小さい低周波成分の磁気共鳴信号S113
〜S144であるので、繰り返し時間TR2 を1.5
秒、加算平均回数を2回とすると、磁気共鳴信号S11
3〜S144を得るために次の(4)式で示す時間t2
を要する。 t2 =1.5×2×32=96秒 …(4) 撮影時間tは、t1 とt2 の合計で与えられるので、 t=t1 +t2 =320秒(5.3分) …(5) となる。
収集順序としては、まずSE法を使って位相エンコード
量の大きいS1から取り始めて、位相エンコード量を△
PEずつ落としながらS112まで取り、続いてS14
5〜S256を順番に収集し、次にIR法を使って位相
エンコード量の大きいS113からS144まで順番に
収集するようにしてもよいし、SE法を使って位相エン
コード量の大きいS1から取り始めて、位相エンコード
量を△PEずつ落としながらS112まで取り、続いて
IR法を使って位相エンコード量の大きいS113から
S144まで順番に収集し、そしてSE法を使って位相
エンコード量の大きいS145からS256まで取する
ようにしてもよいし、その他任意の順番で収集すればよ
い。
法で収集する場合には、上述の(1)式のように、1
2.8分であったので、(5)式に示したように本実施
例により撮影時間を大幅に短縮することができる。しか
も、本実施例では、磁気共鳴画像のコントラストに支配
的な位相エンコード量の絶対値の小さい低周波成分の磁
気共鳴信号S113〜S144をIR法で収集し、残り
の位相エンコード量の絶対値の大きい高周波成分の磁気
共鳴信号S1〜S112、S145〜S256をSE法
で収集しているので、全ての磁気共鳴信号S1〜S25
6をSE法で収集することに比して、コントラストの劣
化を防ぐことも可能となる。
例の構成は第1実施例と同様であるので説明は省略す
る。本実施例では、図4(a)に示すように、全ての磁
気共鳴信号S1〜S256をSE法で収集し、図4
(b)に示すように、磁気共鳴画像のコントラストに支
配的な位相エンコード量の絶対値の小さい低周波成分の
磁気共鳴信号S113〜S144をIR法で収集する。
に示した時間の合計、つまり352秒を要することにな
り、全ての磁気共鳴信号S1〜S256をIR法で収集
する場合((1)式参照)よりも大幅に短縮されている
が、その短縮効果は第1実施例より悪い。しかし、本実
施例では第1実施例に無い作用効果を得ることができ
る。
ように、SE法に近いコントラストの画像(第1の画
像)と、図4(e)に示すように、第1実施例と同様の
IR法に近いコントラストのT1 強調画像(第2の画
像)とのコントラストの異なる2種類の画像を得ること
ができる。第1の画像は、SE法で収集した磁気共鳴信
号S1〜S256を使って再構成される。また、第2の
画像は、図4(d)に示すように、SE法で収集した磁
気共鳴信号S1〜S256の中から抽出した位相エンコ
ード量の絶対値の大きい高周波成分の磁気共鳴信号S1
〜S112、S145〜S256と、IR法で収集した
磁気共鳴画像のコントラストに支配的な位相エンコード
量の絶対値の小さい低周波成分の磁気共鳴信号S113
〜S144とを使って、換言するとSE法で収集した磁
気共鳴信号S1〜S256の中の低周波成分の磁気共鳴
信号S113〜S144をIR法で収集した磁気共鳴信
号S113〜S144に置き換えて再構成することによ
り、第1実施例と同じIR法に近いコントラストのT1
強調画像として得ることができる。
磁気共鳴信号S113〜S144と、IR法の磁気共鳴
信号S113〜S144とを、同じ位相エンコード量ど
うしで加算平均(又は加重平均)して、新たな磁気共鳴
信号S113´〜S144´を生成し、この磁気共鳴信
号S113´〜S144´と、SE法で収集した磁気共
鳴信号S1〜S256の中から抽出した位相エンコード
量の絶対値の大きい高周波成分の磁気共鳴信号S1〜S
112、S145〜S256とから、信号雑音比(S/
N)の良好なT1 強調画像を得ることが可能となる。
外に、T1 時間を適当に設定することにより、脂肪、ま
たは脳脊髄液(CSF)などの特定の物質の信号を選択
的に抑制する目的でも使用される。例えば、T1 の短い
脂肪を抑制するためには反転時間TIを50〜150msec と
短く設定し、脂肪のスピンがほぼ0になった時にスピン
エコー信号を収集する。また、CSFの信号を抑制する
ためには、反転時間TIを1500〜2500msec程度に長く設
定する。
法が適用でき、撮影時間を短縮することが可能である。
また第2の実施例により、通常のSE法のデータ収集に
加えて同一部位の低分解能の脂肪またはCSFの抑制さ
れたデータを収集し、SE法の低周波部分のみIR法の
対応するデータに置き換えることにより、SE法の撮像
時間に若干のデータ収集時間を追加するだけで、例えば
T1 コントラストを持つ従来のSE画像に加えて脂肪ま
たはCSFなどの特定の物質の信号を抑制した画像など
の複数種の画像が得られ、診断能が向上する。
く種々変形して実施可能である。例えば、上述の説明に
おけるSE法に代えて、 180°パルスを用いずに傾斜磁
場の反転によって磁気共鳴信号(エコー信号)を収集す
るグラディエントフィールドエコー法であっても、その
他適宜のMR信号収集法を用いてもよい。
の短いMR信号収集法で全成分のデータを収集する時間
に、反転回復法で低周波成分のデータを収集する時間を
追加するだけで、コントラストの異なる2種類の画像が
生成され、診断能が向上する。
施例の構成図。
場コイル、3…RFコイル、 4…静磁
場制御装置、5…送信器、 6…受
信器、7,8,9…傾斜磁場電源、 10…シーケ
ンサ、11…コンピュータシステム、 12…表示
部、13…寝台、 20…ガント
リ。
Claims (8)
- 【請求項1】 反転回復法より繰返し時間の短いMR信
号収集法で収集した全ての位相エンコード量のデータか
ら、第1の画像を再構成し、反転回復法で収集した位相
エンコード量の絶対値の小さい低周波成分のデータと、
前記繰返し時間の短いMR信号収集法で収集したデータ
の中で位相エンコード量の絶対値の大きい高周波成分の
データとから、第1の画像とはコントラストの異なる第
2の画像を再構成することを特徴とする磁気共鳴イメー
ジング装置。 - 【請求項2】 前記繰返し時間の短いMR信号収集法で
収集した低周波成分のデータと前記反転回復法で収集し
た低周波成分のデータとの加算平均データと、前記繰返
し時間の短いMR信号収集法で収集した高周波成分のデ
ータとを用いて前記第2の画像を再構成することを特徴
とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項3】 前記繰返し時間の短いMR信号収集法
は、スピンエコー法であることを特徴とする請求項1又
は2記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項4】 前記繰返し時間の短いMR信号収集法
は、グラディエントエコー法であることを特徴とする請
求項1又は2記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項5】 反転回復法より繰返し時間の短いMR信
号収集法で収集した全ての位相エンコード量のデータか
ら、第1の画像を再構成し、反転回復法で収集した位相
エンコード量の絶対値の小さい低周波成分のデータと、
前記繰返し時間の短いMR信号収集法で収集したデータ
の中で位相エンコード量の絶対値の大きい高周波成分の
データとから、第1の画像とはコントラストの異なる第
2の画像を再構成することを特徴とする磁気共鳴イメー
ジング方法。 - 【請求項6】 前記繰返し時間の短いMR信号収集法で
収集した低周波成分のデータと前記反転回復法で収集し
た低周波成分のデータとの加算平均データと、前記繰返
し時間の短いMR信号収集法で収集した高周波成分のデ
ータとを用いて前記第2の画像を再構成することを特徴
とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 【請求項7】 前記繰返し時間の短いMR信号収集法
は、スピンエコー法であることを特徴とする請求項5又
は6記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 【請求項8】 前記繰返し時間の短いMR信号収集法
は、グラディエントエコー法であることを特徴とする請
求項5又は6記載の磁気共鳴イメージング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28201594A JP3515190B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 磁気共鳴イメージング装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28201594A JP3515190B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 磁気共鳴イメージング装置及び方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08140957A JPH08140957A (ja) | 1996-06-04 |
JP3515190B2 true JP3515190B2 (ja) | 2004-04-05 |
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ID=17647051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP28201594A Expired - Fee Related JP3515190B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 磁気共鳴イメージング装置及び方法 |
Country Status (1)
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---|---|---|---|---|
JP2008000626A (ja) * | 2007-09-21 | 2008-01-10 | Toshiba Medical System Co Ltd | 磁気共鳴診断装置 |
JP5591493B2 (ja) * | 2008-07-17 | 2014-09-17 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメージング装置 |
-
1994
- 1994-11-16 JP JP28201594A patent/JP3515190B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH08140957A (ja) | 1996-06-04 |
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