JP4519661B2

JP4519661B2 - 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法

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Publication number: JP4519661B2
Application number: JP2005011413A
Authority: JP
Inventors: 亜紀山崎
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2025-01-19
Also published as: JP2006198067A

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法に関する。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）装置は、医療用途、産業用途などのさまざまな分野において利用されている。

磁気共鳴イメージング装置は、静磁場空間内の被検体のスピンを核磁気共鳴（ＮＭＲ：ＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ）現象によって励起させ、その励起に伴って発生する磁気共鳴（ＭＲ）信号に基づいて、被検体のスライスについての画像を生成する。

磁気共鳴イメージング装置においては、撮像目的に応じて、さまざまな撮像方法で被検体を撮像している。たとえば、磁気共鳴イメージング装置において用いられる撮像方法として、ＦＩＥＳＴＡと呼ばれる方法が知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。

この方法は、縦緩和時間と横緩和時間との両者よりも短い繰り返し時間（ＴＲ：ＴｉｍｅｏｆＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎ）で、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）パルスを被検体に送信し、被検体のスピンの縦磁化と横磁化とを定常状態（ＳＳＦＰ：ＳｔｅａｄｙＳｔａｔｅＦｒｅｅＰｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）にする。そして、その定常状態において発生する磁気共鳴信号に基づいて、被検体のスライスについて撮像する。そして、ここでは、ＴＲ内に印加される勾配磁場の時間積分値がゼロになるように、スライス選択方向と位相エンコード方向と周波数エンコード方向とのそれぞれに勾配磁場を印加している。つまり、磁気共鳴信号の収集後に横磁化をリワインドし、勾配磁場によりエンコードされた位相をリセットしている。このため、本撮像方法においては、ＦＩＤ（ＦｒｅｅＩｎｄｕｃｔｉｏｎＤｅｃａｙ）信号とエコー信号とを含む磁気共鳴信号を収集しているために、信号強度が大きくなって、高いコントラストの画像を高速に撮像することを実現できる。
特許２８９８３２９号公報特開２００３−１０１４８号公報特開２００３−３１９９１７号公報特開２００３−３１０５７２号公報

しかしながら、本撮像方法においては、ＴＲ内で３軸の勾配磁場をリワインドし、ＦＩＤ信号とエコー信号との両者を含むように磁気共鳴信号を収集しているために、渦電流や残留磁化などの影響によって各ＴＲの信号間に位相差が発生した場合には、画像へのアーチファクトの発生が顕在化する場合がある。たとえば、ゴーストやシェーディングやバンドなどのアーチファクトが発生する場合がある。特に、画像のコントラストを向上させるために、セントリックオーダーやセグメントセントリックオーダーで位相エンコードを施す場合には、隣接するＴＲ間での勾配磁場の強度の差が大きくなるため、渦電流や残留磁化が大きくなってアーチファクトの発生が著しくなる場合があり、画像品質の向上が困難であった。

したがって、本発明の目的は、高速な撮像を実現可能にすると共に、アーチファクトの発生を防止して画像品質を向上可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法を提供することにある。

上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内の被検体にＲＦパルスを送信し、前記被検体のスピンを励起させる送信部と、前記送信部によって励起される前記被検体のスライスを選択するように、前記被検体のスライス選択方向に勾配磁場を印加するスライス選択勾配磁場印加部と、前記ＲＦパルスにより励起された前記スライスからの磁気共鳴信号を位相エンコードするように、前記被検体の位相エンコード方向に勾配磁場を印加する位相エンコード勾配磁場印加部と、前記ＲＦパルスにより励起された前記スライスからの磁気共鳴信号を周波数エンコードするように、前記被検体の周波数エンコード方向に勾配磁場を印加する周波数エンコード勾配磁場印加部と、前記位相エンコードと前記周波数エンコードとが施された前記磁気共鳴信号をｋ空間に対応するように収集するデータ収集部と、前記データ収集部により収集された前記磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の前記スライスについての画像を生成する画像生成部とを有し、前記送信部は、前記スライスにおけるスピンの縦磁化と横磁化とが定常状態になるような繰り返し時間で前記ＲＦパルスを前記被検体に送信し、前記スライス選択勾配磁場印加部と前記位相エンコード勾配磁場印加部と前記周波数エンコード勾配磁場印加部とのそれぞれは、前記繰り返し時間内における時間積分値がゼロになるように前記勾配磁場のそれぞれを前記被検体に印加する磁気共鳴イメージング装置であって、前記送信部は、前記ＲＦパルスとして、第１ＲＦパルスと、前記第１ＲＦパルスの位相に対して逆位相になる第２ＲＦパルスとを前記繰り返し時間で交互に繰り返して送信し、前記位相エンコード勾配磁場印加部は、前記第１ＲＦパルスに対応する第１磁気共鳴信号と、前記第２ＲＦパルスに対応する第２磁気共鳴信号とが前記磁気共鳴信号として前記ｋ空間の位相エンコード方向における同じステップに対応して前記データ収集部によって収集されるように、前記位相エンコード方向に前記勾配磁場を印加すると共に、前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とが前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性のステップに対応して前記データ収集部によって収集されるように、順次、前記位相エンコード方向に前記勾配磁場を前記繰り返し時間で繰り返して印加し、前記データ収集部は、前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とのいずれか一方を前記繰り返し時間において交互になるように選択し、前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号として収集すると共に、前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性の前記磁気共鳴信号として選択されなかった他方の前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とのいずれかについての複素共役データを生成し、前記複素共役データを前記ｋ空間の位相エンコード方向における他方の極性のステップに対応した前記磁気共鳴信号として収集する。

上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング方法は、静磁場内の被検体にＲＦパルスを送信すると共に、前記被検体のスライス選択方向に勾配磁場を印加し、前記スライス選択方向の勾配磁場により選択された前記被検体のスピンを励起する第１ステップと、前記被検体の位相エンコード方向に勾配磁場を印加し、前記第１ステップにより励起された前記スライスからの磁気共鳴信号を位相エンコードする第２ステップと、前記被検体の周波数エンコード方向に勾配磁場を印加し、前記第１ステップにより励起された前記スライスからの磁気共鳴信号を周波数エンコードする第３ステップと、前記第２ステップと前記第３ステップとにより前記位相エンコードと前記周波数エンコードとが施された前記磁気共鳴信号をｋ空間に対応するように収集する第４ステップと、前記第４ステップにより収集された磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の前記スライスについての画像を生成する第５ステップとを有し、前記スライスにおけるスピンの縦磁化と横磁化とが定常状態になるような繰り返し時間で前記ＲＦパルスを前記被検体に送信し、前記繰り返し時間内における時間積分値がゼロになるように前記勾配磁場のそれぞれを前記被検体に印加する磁気共鳴イメージング方法であって、前記第１ステップでは、前記ＲＦパルスとして、第１ＲＦパルスと、前記第１ＲＦパルスの位相に対して逆位相になる第２ＲＦパルスとを前記繰り返し時間で交互に繰り返して送信し、前記第２ステップでは、前記第１ＲＦパルスに対応する第１磁気共鳴信号と、前記第２ＲＦパルスに対応する第２磁気共鳴信号とが前記磁気共鳴信号として前記ｋ空間の位相エンコード方向における同じステップに対応して前記第４ステップで収集されるように、前記位相エンコード方向に前記勾配磁場を印加すると共に、前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とが前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性のステップに対応して前記第４ステップで収集されるように、順次、前記位相エンコード方向に前記勾配磁場を前記繰り返し時間で繰り返して印加し、前記第４ステップでは、前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とのいずれか一方を前記繰り返し時間において交互になるように選択し、前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号として収集すると共に、前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性の前記磁気共鳴信号として選択されなかった他方の前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とのいずれかについての複素共役データを生成し、前記複素共役データを前記ｋ空間の位相エンコード方向における他方の極性のステップに対応した前記磁気共鳴信号として収集する。

本発明によれば、高速な撮像を実現可能にすると共に、アーチファクトの発生を防止して画像品質を向上可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法を提供することができる。

以下より、本発明にかかる実施形態の一例について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。

図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置は、静磁場マグネット部１２と、勾配コイル部１３と、ＲＦコイル部１４と、ＲＦ駆動部２２と、勾配駆動部２３と、データ収集部２４と、制御部２５と、クレードル２６と、データ処理部３１と、操作部３２と、表示部３３とを有する。

以下より、各構成要素について、順次、説明する。

静磁場マグネット部１２は、被検体が収容される撮像空間１１に静磁場を形成するために設けられている。静磁場マグネット部１２は、一対の永久磁石により構成されている。そして、静磁場マグネット部１２は、静磁場の方向が被検体４０の体軸方向に対して垂直な方向Ｚに沿うように構成されている。なお、静磁場マグネット部１２は、超伝導磁石により構成されていてもよい。

勾配コイル部１３は、静磁場が形成された撮像空間１１に勾配磁場を形成し、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号に位置情報を付加する。ここでは、勾配コイル部１３は、３系統を有し、撮像条件に応じて、スライス選択方向に勾配磁場を形成するスライス選択勾配磁場印加部１３ａと、位相エンコード方向に勾配磁場を形成する位相エンコード勾配磁場印加部１３ｂと、周波数エンコード方向に勾配磁場を形成する周波数エンコード勾配磁場印加部１３ｃとして、それぞれが機能する。勾配コイル部１３においては、スライス選択勾配磁場印加部１３ａは、被検体４０のスライス選択方向に勾配磁場を印加し、ＲＦコイル部１４がＲＦパルスを送信することによって励起させる被検体４０のスライスを選択する。そして、位相エンコード勾配磁場印加部１３ｂは、被検体の位相エンコード方向に勾配磁場を印加し、ＲＦパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を位相エンコードする。そして、周波数エンコード勾配磁場印加部１３ｃは、被検体の周波数エンコード方向に勾配磁場を印加し、ＲＦパルスにより励起されたスライスからの磁気共鳴信号を周波数エンコードする。

ＲＦコイル部１４は、図１に示すように、被検体４０の撮像領域を囲むように配置される。ＲＦコイル部１４は、静磁場マグネット部１２により静磁場が形成される撮像空間１１内において、電磁波であるＲＦパルスを被検体に送信して高周波磁場を形成し、被検体４０の撮像領域におけるプロトンのスピンを励起する。そして、ＲＦコイル部１４は、その励起された被検体４０内のプロトンから発生する電磁波を磁気共鳴信号として受信する。

ＲＦ駆動部２２は、ＲＦコイル部１４を駆動させて撮像空間１１内に高周波磁場を形成するために、ゲート変調器（図示なし）とＲＦ電力増幅器（図示なし）とＲＦ発振器（図示なし）とを有する。ＲＦ駆動部２２は、制御部２５からの制御信号に基づいて、ＲＦ発振器からのＲＦ信号を、ゲート変調器を用いて所定のタイミングおよび所定の包絡線の信号に変調する。そして、ゲート変調器により変調されたＲＦ信号を、ＲＦ電力増幅器により増幅した後、ＲＦコイル部１４に出力する。

勾配駆動部２３は、制御部２５からの制御信号に基づいて、勾配パルスを勾配コイル部１３に印加して駆動させ、静磁場が形成されている撮像空間１１内に勾配磁場を発生させる。勾配駆動部２３は、３系統の勾配コイル部１３に対応して３系統の駆動回路（図示なし）を有する。

データ収集部２４は、制御部２５からの制御信号に基づいて、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号を収集し、データ処理部３１に出力する。データ収集部２４は、位相エンコードと周波数エンコードとが施された磁気共鳴信号を、ｋ空間に対応するように収集する。ここでは、データ収集部２４は、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号をＲＦ駆動部２２のＲＦ発振器の出力を参照信号として位相検波器が位相検波した後に、そのアナログ信号の磁気共鳴信号をＡ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換する。そして、その収集した磁気共鳴信号をメモリに記憶後、データ処理部３１に出力する。

制御部２５は、コンピュータと、所定のパルスシーケンスに対応するようにコンピュータに各部の機能を実行させるプログラムとを有する。そして、制御部２５は、操作部３２からデータ処理部３１を介して入力される操作信号に基づいて、ＲＦ駆動部２２と勾配駆動部２３とデータ収集部２４とのそれぞれに、所定のパルスシーケンスを実行させる制御信号を出力し制御を行う。

クレードル２６は、被検体４０を載置する台である。クレードル部２６は、制御部２５からの制御信号に基づいて、撮像空間１１の内部と外部との間を移動する。

データ処理部３１は、コンピュータと、所定のデータ処理をコンピュータに実行させるプログラムとを有する。データ処理部３１は、操作部３２に接続されており、操作部３２からの操作信号が入力される。そして、データ処理部３１は、制御部２５に接続されており、オペレータによって操作部３２に入力される操作信号を制御部２５に出力する。また、データ処理部３１は、データ収集部２４に接続されており、データ収集部２４が収集された磁気共鳴信号を取得し、その取得した磁気共鳴信号に対して画像処理を行って、被検体のスライスについての画像を生成する。そして、データ処理部３１は、その生成した画像を表示部３３に出力する。

操作部３２は、キーボードやマウスなどの操作デバイスにより構成されている。操作部３２は、オペレータによって操作され、その操作に応じた操作信号をデータ処理部３１に出力する。

表示部３３は、ＣＲＴなどの表示デバイスにより構成されている。表示部３３は、被検体４０からの磁気共鳴信号に基づいて生成される被検体のスライスについての画像を表示する。

なお、上記の実施形態の磁気共鳴イメージング装置において、勾配コイル部１３は、本発明のスライス選択勾配磁場印加部、位相エンコード勾配磁場印加部、周波数エンコード勾配磁場印加部に相当する。また、本実施形態のＲＦコイル部１４は、本発明の送信部に相当する。また、本実施形態のデータ収集部２４は、本発明のデータ収集部に相当する。また、本実施形態のデータ処理部３１は、本発明の画像生成部に相当する。また、本実施形態の表示部３３は、本発明の表示部に相当する。

以下より、上記の本実施形態の磁気共鳴イメージング装置を用いて、被検体のスライスを撮像する磁気共鳴イメージング方法について説明する。

はじめに、クレードル２６に被検体４０を載置した後、被検体４０の撮像領域に対応するようにＲＦコイル部１４を設置する。そして、オペレータにより操作部３２に入力される撮像条件に基づいて、操作部３２が操作信号を制御部２５にデータ処理部３１を介して出力する。ここでは、ＴＲ，ＴＥ，フリップアングルαなどがオペレータにより入力される。

そして、操作部３２に入力された撮像条件に基づいて、被検体４０が載置されているクレードル２６を、静磁場が形成されている撮像空間１１内に移動するように、制御部２５が制御する。

そして、その操作信号に基づいて、制御部２５がＲＦ駆動部２２と勾配駆動部２３とデータ収集部２４とのそれぞれに制御信号を出力し、被検体４０にＲＦパルスと勾配磁場とをＴＲごとに印加して、その被検体４０から発生する磁気共鳴信号を収集する。ここでは、ＦＩＥＳＴＡに基づいて、磁気共鳴信号を収集する。具体的には、被検体のスライスにおけるスピンの縦磁化と横磁化とが定常状態になるようなＴＲでＲＦパルスを被検体に送信する。そして、これと共に、各ＴＲでのスライス選択方向Ｇｓと周波数エンコード方向Ｇｒとの勾配磁場を、エコー時間ＴＥを中心とした時間軸方向において対称になるように印加する。また、各ＴＲでの位相エンコード方向Ｇｐの勾配磁場を、エコー時間ＴＥを中心とした時間軸方向において反対称になるように印加する。つまり、スライス選択方向Ｇｓと位相エンコード方向Ｇｐと周波数エンコード方向Ｇｒとのそれぞれの勾配磁場を、それぞれのＴＲ内において時間積分値がゼロになるように印加する。

図２は、本実施形態の制御部２５が各部を制御する手順を示すパルスシーケンス図である。図２においては、ＲＦパルスＲＦと、スライス選択方向Ｇｓの勾配磁場と、位相エンコード方向Ｇｐの勾配磁場と、周波数エンコード方向Ｇｒの勾配磁場とを、２つのＴＲに対応するように示している。なお、ここでは、縦軸が磁場強度を示し、横軸が時間を示している。

まず、第１繰り返し時間ＴＲ_１においては、図２に示すように、第１ＲＦパルスＲＦ_１による被検体４０への高周波磁場の印加を、ＲＦコイル部１４が行う。たとえば、フリップアングルαが３０°になるように高周波磁場を被検体４０に印加する。そして、この時、被検体４０のスライスを選択するように、勾配コイル部１３が第１スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_１を被検体４０のスライス選択方向Ｇｓに印加する。これによって、選択された被検体４０のスライスにおけるプロトンのスピンが励起されて、磁気共鳴信号が発生する。

つぎに、第２スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_２を勾配コイル部１３がスライス選択方向Ｇｓに印加する。ここでは、第２スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_２は、前述の第１スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_１の時間積分値の絶対値の半分であって逆極性であると共に、後述する第３スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_３と同じ時間積分値になるように印加される。これにより、第１スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_１が印加されて分散された被検体４０のスピンの位相が、同位相になるように補正される。

そして、第２スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_２を印する際においては、第１位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_１を勾配コイル部１３が位相エンコード方向Ｇｐに印加すると共に、第１周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_１を勾配コイル部１３が周波数エンコード方向Ｇｒに印加する。ここでは、第１位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_１は、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおけるステップに対応する磁場強度で印加され、磁気共鳴信号を位相エンコードする。一方、第１周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_１は、後述する第２周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_２の時間積分値の絶対値に対して半分の時間積分値であって逆極性の勾配磁場として印加され、磁気共鳴信号をサンプリングする読み出し時間ＴＳの前にスピンの位相を分散し、エコー時間ＴＥにてスピンが同位相になるように調整する。

つぎに、第２周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_２を勾配コイル部１３が周波数エンコード方向Ｇｒに印加する。第２周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_２は、読み出し時間ＴＳに対応するように印加され、磁気共鳴信号を周波数エンコードする。

そして、第２周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_２の印加時においては、制御部２５がデータ収集部２４に制御信号を送信し、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号をデータ収集部２４に収集させる。ここでは、オペレータによって操作部３２に入力された周波数エンコード方向Ｇｒのステップに対応するようなサンプリング間隔で、データ収集部２４が磁気共鳴信号として第１磁気共鳴信号ＭＲ１を収集する。そして、その収集した第１磁気共鳴信号ＭＲ１をデータ収集部２４がデータ処理部３１に出力する。

つぎに、読み出し時間ＴＳの後に、第１スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_１と第２スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_２とをキャンセルするように、勾配コイル部１３が第３スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_３をスライス選択方向Ｇｓに印加する。ここでは、第３スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_３は、前述の第２スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_２と同じ時間積分値であって、第１スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_１の時間積分値の絶対値の半分の時間積分値になるようにスライス選択方向Ｇｓに印加される。つまり、第３スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_３は、データ収集後に残る横磁化を巻き戻すためのリワインダー勾配磁場であり、第１スライス方向勾配磁場Ｇｓ_１を印加する前の状態に、スライス選択方向Ｇｓにおける勾配磁場をリセットする。

また、第３スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_３の印加時においては、勾配コイル部１３は、第２位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_２を印加すると共に、第３周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_３を印加する。第２位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_２は、第３スライス選択方向勾配磁場Ｇｓ_３と同様に、リワインダー勾配磁場であり、第１位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_１をキャンセルするように位相エンコード方向Ｇｐに印加される。つまり、第１位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_１をと同じ時間積分値であって逆極性となるように、勾配コイル部１３が第２位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_２を位相エンコード方向Ｇｐに印加し、第１位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_１を印加する前の状態になるように位相エンコード方向Ｇｐにおける勾配磁場をリセットする。また、第３周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_３も同様に、リワインダー勾配磁場であり、第１周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_１と第２周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_２とをキャンセルするように、周波数エンコード方向Ｇｒに印加される。ここでは、前述の第１周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_１と同じ時間積分値であって、第２周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_２の時間積分値の絶対値の半分の時間積分値になるように、第３周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_３が印加される。そして、第１周波数エンコード方向勾配磁場Ｇｒ_１を印加する前の状態になるように、周波数エンコード方向Ｇｒにおける勾配磁場をリセットする。

つぎに、第２繰り返し時間ＴＲ_２においては、第１ＲＦパルスＲＦ_１の印加からＴＲ経過後に、再度、同じフリップアングルαの第２ＲＦパルスＲＦ_２の印加を行う。ここでは、前述したように、被検体のスライスにおけるスピンの縦磁化と横磁化とが定常状態になるようなＴＲで、第１ＲＦパルスＲＦ_１と、第２ＲＦパルスＲＦ_２とを被検体に送信する。そして、これと共に、第１ＲＦパルスＲＦ_１の位相に対して第２ＲＦパルスＲＦ_２の位相が逆位相になるように、第２ＲＦパルスＲＦ_２を被検体に送信する。つまり、第１ＲＦパルスＲＦ_１と第２ＲＦパルスＲＦ_２とによる高周波磁場が１８０°の位相差を互いに有するように、第１ＲＦパルスＲＦ_１と第２ＲＦパルスＲＦ_２とを、ＴＲごとに交互に被検体に送信する。

そして、第１繰り返し時間ＴＲ_１の場合と同様に、各勾配磁場を印加し、磁気共鳴信号として第２磁気共鳴信号ＭＲ２を収集する。

図３は、本実施形態において、ＴＲごとに磁気共鳴信号を位相エンコードする第１位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_１を示す図であり、縦軸が磁場強度を示し、横軸が時間を示している。また、図３においては、第１繰り返し時間ＴＲ_１の場合を白丸で表記し、第２繰り返し時間ＴＲ_２の場合を黒丸で表記している。

図３に示すように、第２繰り返し時間ＴＲ_２においては、第１ＲＦパルスＲＦ_１に対応する第１磁気共鳴信号ＭＲ１と、その第１ＲＦパルスＲＦ_１に対して逆位相になる第２ＲＦパルスＲＦ_２に対応する第２磁気共鳴信号ＭＲ２とが、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける同じステップに対応してデータ収集部２４によって磁気共鳴信号として収集されるように、位相エンコード勾配磁場印加部１３ｂが、位相エンコード方向Ｇｐに勾配磁場を印加する。つまり、第２繰り返し時間ＴＲ_２においては、第１繰り返し時間ＴＲ_１と同じ位相エンコード方向Ｇｐのステップに対応するように、第１繰り返し時間ＴＲ_１と同じ第１位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_１を位相エンコード方向Ｇｐに印加する。ここでは、位相エンコード勾配磁場印加部１３ｂは、第１繰り返し時間ＴＲ_１の場合と同様に、データ収集部２４がｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおいて最も低空間周波数側の第１ステップに対応するように、第１位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_１を位相エンコード方向Ｇｐに印加する。

その後、図３に示すように、第１繰り返し時間ＴＲ_１と第２繰り返し時間ＴＲ_２とを一対として、位相エンコード方向Ｇｐの勾配磁場の時間積分値を位相エンコードステップに対応して変化させて、本パルスシーケンスを繰り返す。具体的には、各ＴＲにおいて、第１ＲＦパルスＲＦ_１と第２ＲＦパルスＲＦ_２とをＴＲごとに交互に繰り返して送信し、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とを、位相エンコードステップごとに一対として収集する。

そして、ここでは、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおいて隣接するステップについての磁気共鳴信号を、データ収集部２４が、順次、収集するように、位相エンコード勾配磁場印加部１３ｂが第１位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_１を被検体に印加する。そして、さらに、位相エンコード勾配磁場印加部１３ｂは、データ収集部２４がｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおいて低空間周波数側のステップから高空間周波数側のステップへ、順次、磁気共鳴信号を収集するように、第１位相エンコード方向勾配磁場Ｇｐ_１を被検体に印加する。

図４は、ｋ空間と、そのｋ空間に対応するように収集される第１磁気共鳴信号ＭＲ１および第２磁気共鳴信号ＭＲ２との関係を示す図である。

本実施形態においては、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とをｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける一方の極性のステップに対応するようにデータ収集部２４が収集し記憶する。たとえば、図４に示すように、ｋ空間に位相エンコード方向Ｇｐにおいて、正の極性のステップを埋めるように、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とを収集する。つまり、ｋ空間の半分を埋めるように第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とを収集する。

そして、ここでは、前述したように、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおいて隣接するステップについての第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とを、データ収集部２４が、順次、収集する。たとえば、データ収集部２４は、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおいて低空間周波数側のステップから高空間周波数側のステップへと順次生めるように、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とを収集する。具体的には、図４に示すように、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐの正極性における低空間周波側の第１位相エンコードステップから、順次、第２位相エンコードステップ，第３位相エンコードステップ，第４位相エンコードステップとのように、順次、高空間周波側の位相エンコードステップに対応するように、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とを収集する。

つぎに、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける他方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号を、データ収集部２４が生成し収集する。

図５は、データ収集部２４が、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける他方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号を生成する様子を示す図である。そして、図６は、データ収集部２４がｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける両方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号を収集した様子を示す図である。

ここでは、図５に示すように、データ収集部２４は、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とのいずれか一方をＴＲにおいて交互になるように選択し、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける一方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号として収集する。そして、これと共に、データ収集部２４は、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける一方の極性の磁気共鳴信号として選択されなかった第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とのいずれかについての複素共役データを生成し、その複素共役データをｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける他方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号として収集する。

具体的には、図５に示すように、データ収集部２４は、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐの正の極性における低空間周波側の第１位相エンコードステップに対応するように収集された第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２との内から、一方の第１磁気共鳴信号ＭＲ１を選択し、そのまま第１位相エンコードステップに対応して記憶する。そして、これと共に、データ収集部２４は、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける一方の極性の磁気共鳴信号として選択しなかった他方の第２磁気共鳴信号ＭＲ２についての複素共役データＭＲ２＊を生成する。そして、その複素共役データＭＲ２＊を、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける負の極性の第１位相エンコードステップに対応するように、磁気共鳴信号として収集する。

つぎに、データ収集部２４は、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐの正の極性における第２位相エンコードステップに対応するように収集された第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２との内から、第２磁気共鳴信号ＭＲ２を選択し、そのまま第２位相エンコードステップに対応して記憶する。つまり、正の極性における第１位相エンコードステップにて選択的に記憶した磁気共鳴信号と、ＲＦパルスの位相が異なる磁気共鳴信号を選択的に記憶する。そして、これと共に、データ収集部２４は、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける一方の極性の磁気共鳴信号として選択しなかった第１磁気共鳴信号ＭＲ１についての複素共役データＭＲ１＊を生成する。そして、その複素共役データＭＲ１＊を、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける負の極性の第２位相エンコードステップに対応するように、磁気共鳴信号として収集する。

そして、このように収集した各位相エンコードステップの順に応じて交互になるように第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とのいずれか一方を選択し、選択しなかった第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とのいずれか一方についての複素共役データを生成する。そして、図６に示すように、各位相エンコードステップに対応するように各磁気共鳴信号を記憶する。

つぎに、データ収集部２４により収集された磁気共鳴信号に基づいて、データ処理部３１が被検体のスライスについての画像を生成する。

ここでは、前述のようにして、データ収集部２４により収集された第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２と、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２との複素共役データＭＲ１＊，ＭＲ２＊とを磁気共鳴信号として用いる。そして、この磁気共鳴信号に対してフーリエ変換処理を施し、被検体４０のスライスについての画像を生成する。そして、データ処理部３１は、その生成した画像についてのデータを表示部３３に出力する。

そして、データ処理部３１により生成した画像を表示部３３が表示する。

以上のように、本実施形態は、被検体４０のスライスにおけるスピンの縦磁化と横磁化とが定常状態になるようなＴＲでＲＦパルスを被検体に送信すると共に、ＴＲ内における時間積分値がゼロになるように、各方向の勾配磁場を被検体に印加して、被検体のスライスについて撮像する。そして、ここでは、ＲＦコイル部１４は、ＲＦパルスとして、第１ＲＦパルスＲＦ１と、その第１ＲＦパルスＲＦ１の位相に対して逆位相になる第２ＲＦパルスＲＦ２とをＴＲで交互に繰り返して送信する。そして、勾配コイル部１３は、第１ＲＦパルスＲＦ１に対応する第１磁気共鳴信号ＭＲ１と、第２ＲＦパルスＲＦ２に対応する第２磁気共鳴信号ＲＦ２とが、磁気共鳴信号としてｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける同じステップに対応してデータ収集部２４によって収集されるように、位相エンコード方向Ｇｐに勾配磁場を印加する。そして、これと共に、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とがｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける一方の極性のステップに対応してデータ収集部２４によって収集されるように、順次、位相エンコード方向Ｇｐに勾配磁場をＴＲで繰り返して印加する。そして、データ収集部２４は、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とのいずれか一方をＴＲにおいて交互になるように選択し、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける一方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号として収集する。そして、これと共に、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける一方の極性の磁気共鳴信号として選択されなかった他方の第１磁気共鳴信号と第２磁気共鳴信号とのいずれかについての複素共役データＭＲ１＊，ＭＲ２＊を生成し、その複素共役データをｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける他方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号として収集する。そして、このようにしてデータ収集部２４により収集された磁気共鳴信号に基づいて、被検体のスライスについての画像を生成し、その生成された画像を表示部３３が表示する。

このように、本実施形態は、ＦＩＥＳＴＡのようにコヒーレント型ＳＳＦＰ法で被検体を撮像する際において、互いに逆位相の関係にある第１ＲＦパルスと第２ＲＦパルスとを一対として、それぞれをＴＲごとに印加し、第１ＲＦパルスと第２ＲＦパルスとのそれぞれに対応した第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とに同じ位相エンコードをして、ＴＲごとに順次収集する。このため、渦電流や残留磁化などの影響が受けにくくなり、画像にアーチファクトが発生することを防止することができる。そして、本実施形態においては、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とを一対として、ｋ空間の位相エンコード方向において一方の極性となる半分の領域に対応するように、順次、位相エンコードを施して収集する。そして、第１磁気共鳴信号ＭＲ１と第２磁気共鳴信号ＭＲ２とを収集した時間軸方向で交互になるように、第１磁気共鳴信号と第２磁気共鳴信号とのいずれか一方についての複素共役データを、順次、生成する。そして、直接的に磁気共鳴信号が収集されなかった他方の極性となる残り半分のｋ空間のステップに対応するように、その複素共役データを磁気共鳴信号として埋める。そして、このｋ空間に対応するように収集された磁気共鳴信号に基づいて、被検体のスライスについての画像を生成する。このため、本実施形態は、高速にデータ収集をすることができる。

また、本実施形態においては、ｋ空間の位相エンコード方向において隣接するステップについての磁気共鳴信号を、データ収集部２４が、順次、収集するように、勾配コイル部１３が位相エンコード方向Ｇｐの勾配磁場を被検体に印加する。そして、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおいて低空間周波数側のステップから高空間周波数側のステップへ、磁気共鳴信号をデータ収集部２４が、順次、収集するように、勾配コイル部１３が位相エンコード方向Ｇｐの勾配磁場を被検体に印加する。このため、本実施形態は、隣接するＴＲ間での勾配磁場の強度の差を小さくできるために、渦電流や残留磁化を小さくして、アーチファクトの発生を防止することができる。

なお、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

図１は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。図２は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置において、制御部が各部を制御する手順を示すパルスシーケンス図である。図３は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置において、ＴＲごとに磁気共鳴信号を位相エンコードする第１位相エンコード方向勾配磁場を示す図である。図４は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置において、ｋ空間と、そのｋ空間に対応するように収集される第１磁気共鳴信号および第２磁気共鳴信号２との関係を示す図である。図５は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置において、データ収集部が、ｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける他方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号を生成する様子を示す図である。図６は、本発明にかかる実施形態の磁気共鳴イメージング装置において、データ収集部がｋ空間の位相エンコード方向Ｇｐにおける両方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号を収集した様子を示す図である。

符号の説明

１１：撮像空間、
１２：静磁場マグネット部、
１３：勾配コイル部（スライス選択勾配磁場印加部、位相エンコード勾配磁場印加部、周波数エンコード勾配磁場印加部）、
１４：ＲＦコイル部（送信部）、
２２：ＲＦ駆動部、
２３：勾配駆動部、
２４：データ収集部（データ収集部）、
２５：制御部、
２６：クレードル、
３１：データ処理部（画像生成部）、
３２：操作部、
３３：表示部（表示部）

Claims

静磁場内の被検体にＲＦパルスを送信し、前記被検体のスピンを励起させる送信部と、前記送信部によって励起される前記被検体のスライスを選択するように、前記被検体のスライス選択方向に勾配磁場を印加するスライス選択勾配磁場印加部と、前記ＲＦパルスにより励起された前記スライスからの磁気共鳴信号を位相エンコードするように、前記被検体の位相エンコード方向に勾配磁場を印加する位相エンコード勾配磁場印加部と、前記ＲＦパルスにより励起された前記スライスからの磁気共鳴信号を周波数エンコードするように、前記被検体の周波数エンコード方向に勾配磁場を印加する周波数エンコード勾配磁場印加部と、前記位相エンコードと前記周波数エンコードとが施された前記磁気共鳴信号をｋ空間に対応するように収集するデータ収集部と、前記データ収集部により収集された前記磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の前記スライスについての画像を生成する画像生成部とを有し、前記送信部は、前記スライスにおけるスピンの縦磁化と横磁化とが定常状態になるような繰り返し時間で前記ＲＦパルスを前記被検体に送信し、前記スライス選択勾配磁場印加部と前記位相エンコード勾配磁場印加部と前記周波数エンコード勾配磁場印加部とのそれぞれは、前記繰り返し時間内における時間積分値がゼロになるように前記勾配磁場のそれぞれを前記被検体に印加する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記送信部は、前記ＲＦパルスとして、第１ＲＦパルスと、前記第１ＲＦパルスの位相に対して逆位相になる第２ＲＦパルスとを前記繰り返し時間で交互に繰り返して送信し、
前記位相エンコード勾配磁場印加部は、前記第１ＲＦパルスに対応する第１磁気共鳴信号と、前記第２ＲＦパルスに対応する第２磁気共鳴信号とが前記磁気共鳴信号として前記ｋ空間の位相エンコード方向における同じステップに対応して前記データ収集部によって収集されるように、前記位相エンコード方向に前記勾配磁場を印加すると共に、前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とが前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性のステップに対応して前記データ収集部によって収集されるように、順次、前記位相エンコード方向に前記勾配磁場を前記繰り返し時間で繰り返して印加し、
前記データ収集部は、前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とのいずれか一方を前記繰り返し時間において交互になるように選択し、前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号として収集すると共に、前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性の前記磁気共鳴信号として選択されなかった他方の前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とのいずれかについての複素共役データを生成し、前記複素共役データを前記ｋ空間の位相エンコード方向における他方の極性のステップに対応した前記磁気共鳴信号として収集する
磁気共鳴イメージング装置。
前記位相エンコード勾配磁場印加部は、前記ｋ空間の位相エンコード方向において隣接するステップについての前記磁気共鳴信号を前記データ収集部が、順次、収集するように、前記位相エンコード方向の勾配磁場を前記被検体に印加する
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記位相エンコード勾配磁場印加部は、前記ｋ空間の位相エンコード方向において低空間周波数側のステップから高空間周波数側のステップへ前記磁気共鳴信号を前記データ収集部が、順次、収集するように、前記位相エンコード方向の勾配磁場を前記被検体に印加する
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記画像生成部により生成された前記画像を表示する表示部
を有する
請求項１から３にいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
静磁場内の被検体にＲＦパルスを送信すると共に、前記被検体のスライス選択方向に勾配磁場を印加し、前記スライス選択方向の勾配磁場により選択された前記被検体のスピンを励起する第１ステップと、
前記被検体の位相エンコード方向に勾配磁場を印加し、前記第１ステップにより励起された前記スライスからの磁気共鳴信号を位相エンコードする第２ステップと、
前記被検体の周波数エンコード方向に勾配磁場を印加し、前記第１ステップにより励起された前記スライスからの磁気共鳴信号を周波数エンコードする第３ステップと、
前記第２ステップと前記第３ステップとにより前記位相エンコードと前記周波数エンコードとが施された前記磁気共鳴信号をｋ空間に対応するように収集する第４ステップと、
前記第４ステップにより収集された磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の前記スライスについての画像を生成する第５ステップと
を有し、前記スライスにおけるスピンの縦磁化と横磁化とが定常状態になるような繰り返し時間で前記ＲＦパルスを前記被検体に送信し、前記繰り返し時間内における時間積分値がゼロになるように前記勾配磁場のそれぞれを前記被検体に印加する
磁気共鳴イメージング方法であって、
前記第１ステップでは、前記ＲＦパルスとして、第１ＲＦパルスと、前記第１ＲＦパルスの位相に対して逆位相になる第２ＲＦパルスとを前記繰り返し時間で交互に繰り返して送信し、
前記第２ステップでは、前記第１ＲＦパルスに対応する第１磁気共鳴信号と、前記第２ＲＦパルスに対応する第２磁気共鳴信号とが前記磁気共鳴信号として前記ｋ空間の位相エンコード方向における同じステップに対応して前記第４ステップで収集されるように、前記位相エンコード方向に前記勾配磁場を印加すると共に、前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とが前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性のステップに対応して前記第４ステップで収集されるように、順次、前記位相エンコード方向に前記勾配磁場を前記繰り返し時間で繰り返して印加し、
前記第４ステップでは、前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とのいずれか一方を前記繰り返し時間において交互になるように選択し、前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性のステップに対応した磁気共鳴信号として収集すると共に、前記ｋ空間の位相エンコード方向における一方の極性の前記磁気共鳴信号として選択されなかった他方の前記第１磁気共鳴信号と前記第２磁気共鳴信号とのいずれかについての複素共役データを生成し、前記複素共役データを前記ｋ空間の位相エンコード方向における他方の極性のステップに対応した前記磁気共鳴信号として収集する
磁気共鳴イメージング方法。
前記第２ステップでは、前記ｋ空間の位相エンコード方向において隣接するステップについての前記磁気共鳴信号を前記データ収集部が、順次、収集するように、前記位相エンコード方向の勾配磁場を前記被検体に印加する
請求項５に記載の磁気共鳴イメージング方法。
前記第２ステップでは、前記ｋ空間の位相エンコード方向において低空間周波数側のステップから高空間周波数側のステップへ前記磁気共鳴信号を前記データ収集部が、順次、収集するように、前記位相エンコード方向の勾配磁場を前記被検体に印加する
請求項６に記載の磁気共鳴イメージング方法。
前記第５ステップにより生成された前記画像を表示する第６ステップ
を有する
請求項５から７にいずれかに記載の磁気共鳴イメージング方法。