JPH05123314A

JPH05123314A - 磁気共鳴イメージング装置におけるマルチスライス撮像方法

Info

Publication number: JPH05123314A
Application number: JP3311471A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Suzuki; 克法鈴木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気共鳴イメージング装置におけるマルチスラ
イス撮像方法において、被検体の各スライス位置により
異なった撮像条件でそれぞれの断層像を撮像する。【構成】磁気共鳴イメージング装置の信号処理系内の制
御手段からの制御指令により、被検体に対する１回の撮
像の繰返し時間内での各スライス位置の断層像のエコー
信号を収集するために印加する高周波パルス及び３軸方
向の傾斜磁場のパターンを、各スライス位置にそれぞれ
対応する異なった撮像条件に従ったものとして加え、１
回の撮像にて各スライス位置により異なった撮像条件で
複数枚の断層像を撮像する。これにより、一人の被検者
について複数部位の撮像をしても、１回の撮像ですます
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核磁気共鳴（以下「Ｎ
ＭＲ」と略記する）現象を利用して被検体(人体）の所
望部位の断層像を得る磁気共鳴イメージング装置におい
て１回の撮像で複数枚の断層像を得るマルチスライス撮
像方法に関し、特に各スライス位置により異なった撮像
条件で断層像を撮像することができる磁気共鳴イメージ
ング装置におけるマルチスライス撮像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置は、ＮＭＲ現
象を利用して被検体中の所望の検査部位における原子核
スピンの密度分布、緩和時間分布等を計測して、その計
測データから被検体の任意断面を画像表示するものであ
る。そして、従来の磁気共鳴イメージング装置は、図１
に示すように、被検体１に静磁場及び傾斜磁場を与える
磁場発生手段（２，３）と、上記被検体１の生体組織を
構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために
高周波信号を照射する送信系４と、上記核磁気共鳴によ
り放出されるエコー信号を検出する受信系５と、この受
信系５で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を
行う信号処理系６とを備え、核磁気共鳴により放出され
るエコー信号を計測するシーケンスを繰り返し行って断
層像を得るようになっていた。

【０００３】このような磁気共鳴イメージング装置にお
いて被検体１についてスライス位置を決めて断層像を撮
像するには、まずスライス位置を決めるためのスキャノ
グラム像を撮像し、次に撮像シーケンス、スライス厚、
有効視野の大きさ、マルチスライス数、マルチエコー
数、エコー時間、反転時間、高周波フリップ角、信号計
測の繰返し時間（ＴＲ）、加算回数及びプロジェクショ
ン数などの撮像条件を設定し、その後上記撮像したスキ
ャノグラム像上にスライス位置を設定して、断層像を撮
像していた。

【０００４】上記断層像の撮像の一例について、図４を
参照して説明する。まず、被検体１についてスライス位
置を決めるためのスキャノグラム像２１を撮像してお
き、第１回目の撮像として、例えば被検体頭部の断層像
を得るための撮像条件を設定し、上記撮像したスキャノ
グラム像２１の被検体像２２の頭部２３にスライス位置
Ｓ₁₁，Ｓ₁₂を設定して撮像する。ここで、Ｓ₁₁は被検体
についての第１回目の撮像における第１スライスのスラ
イス位置を示し、Ｓ₁₂は同じく第１回目の撮像における
第２スライスのスライス位置を示している。そして、こ
れらのスライス位置Ｓ₁₁，Ｓ₁₂における撮像条件は、ス
ライスの位置に関する条件以外は総て同一である。次
に、上記第１回目の撮像の終了後、第２回目の撮像とし
て、例えば被検体顎部の断層像を得るための撮像条件を
設定し、上記スキャノグラム像２１の被検体像２２の顎
部２４にスライス位置Ｓ₂₁，Ｓ₂₂，Ｓ₂₃を設定して撮像
する。ここで、Ｓ₂₁は被検体についての第２回目の撮像
における第１スライスのスライス位置を示し、Ｓ₂₂は同
じく第２回目の撮像における第２スライスのスライス位
置を示し、Ｓ₂₃は同じく第２回目の撮像における第３ス
ライスのスライス位置を示している。そして、これらの
スライス位置Ｓ₂₁，Ｓ₂₂，Ｓ₂₃における撮像条件は、ス
ライスの位置に関する条件以外は総て同一である。更
に、上記第２回目の撮像の終了後、第３回目の撮像とし
て、例えば被検体頸部の断層像を得るための撮像条件を
設定し、上記スキャノグラム像２１の被検体像２２の頸
部２５にスライス位置Ｓ₃₁，Ｓ₃₂を設定して撮像する。
ここで、Ｓ₃₁は被検体についての第３回目の撮像におけ
る第１スライスのスライス位置を示し、Ｓ₃₂は同じく第
３回目の撮像における第２スライスのスライス位置を示
している。そして、これらのスライス位置Ｓ₃₁，Ｓ₃₂に
おける撮像条件は、スライスの位置に関する条件以外は
総て同一である。

【０００５】このように従来の断層像の撮像において
は、被検体１の撮像部位ごとにその部位に適した撮像条
件をそれぞれ設定して撮像していた。例えば、図４にお
いて、撮像部位の大きさが頭部２３よりも小さい頸部２
５については、その断層像を撮像する際の有効視野は、
頭部２３の撮像時の有効視野よりも小さいものとして撮
像条件を設定していた。そして、例えば第１回目の撮像
においては頭部２３のみについて撮像し、次に第２回目
の撮像においては顎部２４のみについて撮像し、更に第
３回目の撮像においては頸部２５のみについて撮像して
いた。

【０００６】次に、１回の撮像において当該撮像部位に
ついて複数枚の断層像を得るマルチスライス撮像のシー
ケンスの一例を、図５を参照して説明する。図５におい
て、横軸は時間を示し、縦軸は振幅を示しており、スピ
ンエコー法によるｍ枚のマルチスライス撮像のシーケン
スにおける第ｎプロジェクションを示している。図５
（ａ）に示す高周波パルス、及び（ｂ）に示すスライス
方向傾斜磁場Ｇs，（ｃ）に示す位相エンコード方向傾
斜磁場Ｇp，（ｄ）に示す周波数エンコード方向傾斜磁
場Ｇfを、それぞれ図５に示すように印加し、同図
（ｅ）に示すように被検体から放出されるエコー信号を
収集し、この収集したエコー信号に対して図１に示す信
号処理系６でフーリエ変換を行い、ｍ枚の断層像を得
る。ここで、図５（ａ）に示す高周波パルスの周波数
は、撮像する各スライス位置に従って変化させていた。
例として、第ｉ番目のスライスのスライス位置をＸiと
し、静磁場の強度をＨoとし、水素原子の核磁気回転比
をγとし、第ｉ番目のスライスのデータ収集のための高
周波パルスの周波数をｆiとすると、となる。すなわち、各スライスにおいて印加する高周波
パルスの周波数ｆiは、それぞれのスライス位置Ｘiに応
じて変化させる。しかし、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すよ
うに、各スライスのデータ収集のために印加する３軸方
向の傾斜磁場Ｇs，Ｇp，Ｇfのパターンは、第ｎプロジ
ェクションの全範囲において同一となっていた。なお、
撮像シーケンスとしては、スピンエコー法、血流などに
よるアーチファクト低減のためのリフェーズ付スピンエ
コー法、インバージョンリカバリー法、グラジェントエ
コー法など種々のものがある。また、図５（ｃ）に示す
位相エンコード方向傾斜磁場Ｇpは、各プロジェクショ
ンごとに振幅を変える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のマルチスライス撮像方法においては、１回の撮像に
おいて複数のスライス位置について断層像を撮像して
も、複数枚の断層像について撮像条件は総て同一とされ
ていたので、１回の撮像の中で複数枚の断層像について
それぞれ異なる撮像条件で撮像することはできないもの
であった。従って、図４に示すように、同一の被検体に
ついて撮像部位を変えて撮像するには、例えば頭部２
３，顎部２４，頸部２５などの各撮像部位に適した異な
る撮像条件にそれぞれ設定し、各部位ごとに１回、合計
３回の撮像を行わなければならないものであった。この
ことから、一人の被検者について複数部位の撮像をする
ときは、撮像時間が長くなり、被検者に対する拘束時間
が長くなるものであった。

【０００８】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、１回の撮像において各スライス位置により異なっ
た撮像条件で断層像を撮像することができる磁気共鳴イ
メージング装置におけるマルチスライス撮像方法を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による磁気共鳴イメージング装置におけるマ
ルチスライス撮像方法は、被検体に静磁場及び傾斜磁場
を与える磁場発生手段と、上記被検体の生体組織を構成
する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周
波信号を照射する送信系と、上記の核磁気共鳴により放
出されるエコー信号を検出する受信系と、この受信系で
検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行う信号
処理系とを備えて成る磁気共鳴イメージング装置におい
て、上記信号処理系内の制御手段からの制御指令によ
り、被検体に対する１回の撮像の繰返し時間内での各ス
ライス位置の断層像のエコー信号を収集するために印加
する高周波パルス及び３軸方向の傾斜磁場のパターン
を、各スライス位置にそれぞれ対応する異なった撮像条
件に従ったものとして加え、１回の撮像にて各スライス
位置により異なった撮像条件で複数枚の断層像を撮像す
るものである。

【００１０】

【作用】このように構成されたマルチスライス撮像方法
は、信号処理系内の制御手段からの制御指令により、被
検体に対する１回の撮像の繰返し時間内での各スライス
位置の断層像のエコー信号を収集するために印加する高
周波パルス及び３軸方向の傾斜磁場のパターンを、各ス
ライス位置にそれぞれ対応する異なった撮像条件に従っ
たものとして加える。これにより、１回の撮像にて各ス
ライス位置により異なった撮像条件で複数枚の断層像を
撮像することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明によるマルチスライス撮
像方法が適用される磁気共鳴イメージング装置の全体構
成を示すブロック図である。この磁気共鳴イメージング
装置は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用して被検体の
断層像を得るもので、図１に示すように、静磁場発生磁
気回路２と、傾斜磁場発生系３と、送信系４と、受信系
５と、信号処理系６と、シーケンサ７と、中央処理装置
（ＣＰＵ）８とを備えて成る。

【００１２】上記静磁場発生磁気回路２は、被検体１の
周りにその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な
静磁場を発生させるもので、上記被検体１の周りのある
広がりをもった空間に永久磁石方式又は常電導方式ある
いは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。傾斜
磁場発生系３は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に巻かれた傾斜
磁場コイル９と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場
電源１０とから成り、後述のシーケンサ７からの命令に
従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１０を駆動する
ことにより、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向の傾斜磁場Ｇs，Ｇ
p，Ｇfを被検体１に印加するようになっている。この傾
斜磁場の加え方により、被検体１に対するスライス面を
設定することができる。

【００１３】送信系４は、後述のシーケンサ７から送出
される高周波磁場パルスにより被検体１の生体組織を構
成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高
周波信号を照射するもので、高周波発振器１１と変調器
１２と高周波増幅器１３と送信側の高周波コイル１４ａ
とから成り、上記高周波発振器１１から出力された高周
波パルスをシーケンサ７の命令に従って変調器１２で振
幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増
幅器１３で増幅した後に被検体１に近接して配置された
高周波コイル１４ａに供給することにより、電磁波が上
記被検体１に照射されるようになっている。

【００１４】受信系５は、被検体１の生体組織の原子核
の核磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信
号）を検出するもので、受信側の高周波コイル１４ｂと
増幅器１５と直交位相検波器１６とＡ／Ｄ変換器１７と
から成り、上記送信側の高周波コイル１４ａから照射さ
れた電磁波による被検体１の応答の電磁波（ＮＭＲ信
号）は被検体１に近接して配置された高周波コイル１４
ｂで検出され、増幅器１５及び直交位相検波器１６を介
してＡ／Ｄ変換器１７に入力してディジタル量に変換さ
れ、さらにシーケンサ７からの命令によるタイミングで
直交位相検波器１６によりサンプリングされた二系列の
収集データとされ、その信号が信号処理系６に送られる
ようになっている。

【００１５】この信号処理系６は、ＣＰＵ８と、磁気デ
ィスク１８及び磁気テープ１９等の記録装置と、ＣＲＴ
等のディスプレイ２０とから成り、上記ＣＰＵ８でフー
リエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理を行い、
任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演
算を行って得られた分布を画像化してディスプレイ２０
に断層像として表示するようになっている。

【００１６】シーケンサ７は、上記被検体１の生体組織
を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周
波磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し
印加する制御手段となるもので、ＣＰＵ８の制御で動作
し、被検体１の断層像のデータ収集に必要な種々の命令
を送信系４及び傾斜磁場発生系３並びに受信系５に送る
ようになっている。

【００１７】ここで、本発明のマルチスライス撮像方法
は、上記の構成の磁気共鳴イメージング装置において、
図１に示す信号処理系６内のＣＰＵ８からの制御指令で
動作するシーケンサ７からの命令により、被検体に対す
る１回の撮像の繰返し時間内での各スライス位置の断層
像のエコー信号を収集するために印加する高周波パルス
及び３軸方向の傾斜磁場のパターンを、各スライス位置
にそれぞれ対応する異なった撮像条件に従ったものとし
て加え、１回の撮像にて各スライス位置により異なった
撮像条件で複数枚の断層像を撮像するものである。

【００１８】このようなマルチスライス撮像方法の一例
を、図２を参照して説明する。まず、図１に示す被検体
１についてスライス位置を決めるためのスキャノグラム
像２１を撮像しておく。なお、図２において、符号２２
は上記スキャノグラム像２１内に表示された被検体像を
示している。このマルチスライス撮像方法においては、
図２に示す被検体像２２の各撮像部位について１回の撮
像でそれぞれの部位を順次撮像して行くもので、最初に
例えば被検体頭部の断層像を得るために上記スキャノグ
ラム像２１の被検体像２２の頭部２３にスライス位置Ｓ
₁を設定し、次に例えば被検体顎部の断層像を得るため
に同じくスキャノグラム像２１の被検体像２２の顎部２
４にスライス位置Ｓ₂を設定し、更に例えば被検体頸部
の断層像を得るために同じくスキャノグラム像２１の被
検体像２２の頸部２５にスライス位置Ｓmを設定して、
次々に撮像する。ここで、Ｓ₁は被検体についての１回
の撮像における第１スライスのスライス位置を示し、そ
の有効視野の大きさがＬとされ、スライス厚がＴとされ
ている。また、Ｓ₂は上記１回の撮像における第２スラ
イスのスライス位置を示し、その有効視野Ｌ′は例えば
Ｌ／２とされ、スライス厚Ｔ′は例えばＴ／２とされて
いる。さらに、Ｓmは上記１回の撮像における第ｍスラ
イスのスライス位置を示し、その有効視野はＬ′と同じ
とされ、スライス厚はＴ′と同じとされている。なお、
スライス位置Ｓ₁，Ｓ₂については、撮像シーケンスとし
て例えばスピンエコー法を用い、スライス位置Ｓmにつ
いては、頸部２５の血流によるアーチファクトを低減す
るために例えばリフェーズ付スピンエコー法を用いると
よい。

【００１９】次に、上記１回の撮像において各スライス
位置Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓmにより異なった撮像条件で複数枚
の断層像を撮像するマルチスライス撮像の撮像シーケン
スの一例を、図３を参照して説明する。図３において、
横軸は時間を示し、縦軸は振幅を示しており、ｍ枚のマ
ルチスライス撮像のシーケンスにおける第ｎプロジェク
ションを示している。そして、第１スライス及び第２ス
ライスの高周波パルスの印加（図３(ａ)参照）及び傾斜
磁場Ｇs，Ｇp，Ｇfの印加パターン（同図(ｂ)〜(ｄ)参
照）は、スピンエコー法であり、第ｍスライスの高周波
パルス及び傾斜磁場Ｇs，Ｇp，Ｇfの印加パターンは、
リフェーズ付スピンエコー法である。

【００２０】ここで、スライス方向傾斜磁場の強度Ｇs
を例えばスライス厚10mmのときにｇsmＴ／ｍとすると、
スライス厚がＴmmのときのスライス方向傾斜磁場の強度
Ｇs(T)は、となる。

【００２１】また、位相エンコード方向傾斜磁場の強度
Ｇpを例えば有効視野200mmのときにｇp mＴ／ｍとする
と、有効視野がＬmmのときの位相エンコード方向傾斜磁
場の強度Ｇp(L)は、となる。

【００２２】さらに、周波数エンコード方向傾斜磁場の
強度Ｇfを例えば有効視野200mmのときにｇf mＴ／ｍと
すると、有効視野がＬmmのときの周波数エンコード方向
傾斜磁場の強度Ｇf(L)は、となる。

【００２３】また、高周波パルスのフリップ角θと、高
周波パルスの振幅Ａrfと、高周波パルス印加時間Ｔrfと
の関係は、次式で表される。 θ＝γ・Ａrf・Ｔrf …（５）ここで、γは水素原子の核磁気回転比である。

【００２４】このように上記の式（２），（３），
（４）からわかるように、図２において被検体の撮像部
位のスライス厚Ｔ及び有効視野Ｌの値に応じて、３軸方
向の傾斜磁場Ｇs，Ｇp，Ｇfをそれぞれ定めることがで
きる。従って、被検体像２２のスライス位置Ｓ₁，Ｓ₂，
…Ｓmによってスライス厚、有効視野の大きさ、高周波
パルスのフリップ角などの撮像条件が異なる場合でも、
そのスライス位置ごとに上記（２）〜（５）式を用いて
傾斜磁場Ｇs，Ｇp，Ｇfの振幅又は印加時間を求めて印
加し、断層像を撮像することができる。例えば図２にお
いて、第２スライスＳ₂のスライス厚Ｔ′及び有効視野
Ｌ′は、第１スライスＳ₁のそれぞれの量Ｔ，Ｌの１／
２であるので、上記の式（２）〜（４）より、第２スラ
イスＳ₂のデータ収集時の傾斜磁場Ｇs，Ｇp，Ｇfは、第
１スライスＳ₁のデータ収集時の２倍となる。このとき
の各スライスＳ₁，Ｓ₂の高周波パルスの周波数は、前述
の式（１）により決定すればよい。このようにして、図
３に示す繰返し時間ＴＲ内で、各スライス位置の断層像
のエコー信号収集のための高周波パルス及び３軸方向の
傾斜磁場Ｇs，Ｇp，Ｇfの印加パターンを、各スライス
位置Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓmの撮像条件に従ったパターンにす
ることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
信号処理系６内の制御手段（８，７）からの制御指令に
より、被検体１に対する１回の撮像の繰返し時間ＴＲ内
での各スライス位置Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓmの断層像のエコー
信号を収集するために印加する高周波パルス及び３軸方
向の傾斜磁場Ｇs，Ｇp，Ｇfのパターンを、各スライス
位置Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓmにそれぞれ対応する異なった撮像
条件に従ったものとして加える。これにより、１回の撮
像にて各スライス位置Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓmにより異なった
撮像条件で複数枚の断層像を撮像することができる。従
って、同一の被検体１について撮像部位を変えて撮像す
る場合でも、各撮像部位に適した異なる撮像条件にそれ
ぞれ設定して、１回の撮像ですますことができる。この
ことから、一人の被検者について複数部位の撮像をして
も、撮像時間を従来よりも短縮して、被検者に対する拘
束時間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明及び従来のマルチスライス撮像方法が
適用される磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示す
ブロック図

【図２】本発明のマルチスライス撮像方法におけるス
キャノグラム像上の複数のスライス位置を示す説明図

【図３】図２に示す複数のスライス位置について１回
の撮像でデータ収集を行うマルチスライス撮像シーケン
スの一例を示すタイミング線図

【図４】従来のマルチスライス撮像方法におけるスキ
ャノグラム像上の複数のスライス位置を示す説明図

【図５】図４に示す複数のスライス位置について例え
ば３回の撮像でデータ収集を行うマルチスライス撮像シ
ーケンスの一例を示すタイミング線図

【符号の説明】

１被検体２静磁場発生磁気回路３傾斜磁場発生系４送信系５受信系６信号処理系７シーケンサ８ＣＰＵＳ₁スライス位置Ｓ₂スライス位置Ｓm スライス位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 9118−2ＪＧ０１Ｎ 24/02 Ｙ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場
発生手段と、上記被検体の生体組織を構成する原子の原
子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射
する送信系と、上記の核磁気共鳴により放出されるエコ
ー信号を検出する受信系と、この受信系で検出したエコ
ー信号を用いて画像再構成演算を行う信号処理系とを備
えて成る磁気共鳴イメージング装置において、上記信号
処理系内の制御手段からの制御指令により、被検体に対
する１回の撮像の繰返し時間内での各スライス位置の断
層像のエコー信号を収集するために印加する高周波パル
ス及び３軸方向の傾斜磁場のパターンを、各スライス位
置にそれぞれ対応する異なった撮像条件に従ったものと
して加え、１回の撮像にて各スライス位置により異なっ
た撮像条件で複数枚の断層像を撮像することを特徴とす
る磁気共鳴イメージング装置におけるマルチスライス撮
像方法。