JPH06285033A - 磁気共鳴イメージング装置におけるエコー信号収集方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気共鳴イメージング装置のエコー信号収集
方法において、撮像時間を任意に設定可能とする。 【構成】 一つの画像Ｉについてエコー信号を収集する
各プロジェクションｉごとに被検体に傾斜磁場を印加す
ると共に該被検体からのエコー信号を１回又は複数回収
集し、このエコー信号を一つのプロジェクションｉごと
にその収集回数だけ積算し、上記エコー信号の収集回数
は各プロジェクションｉごと又はある領域のプロジェク
ションｉごとに異ならしめ、これにより収集積算したエ
コー信号を当該プロジェクションｉのエコー信号とす
る。このように、プロジェクションｉについてエコー信
号の収集回数を異ならしめることにより、撮像時間を任
意に設定することができる。

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
て受信系で検出するエコー信号の収集方法に関し、特に
撮像時間を任意に設定可能とするエコー信号収集方法に
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に静磁場を与える静磁場発生手
段（２）と、該被検体１に傾斜磁場を与える傾斜磁場発
生手段（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高周波パルスをあ
る所定のパルスシーケンスで繰り返し印加するシーケン
サ４と、このシーケンサ４からの高周波パルスにより被
検体の生体組織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５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６と、こ
の受信系６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７と、処理の制御情報を入力する操
作部２１とを備え、核磁気共鳴により放出されるエコー
信号の計測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、被検体から放出されるエコー信号を収集するため
の典型的なスピンエコー法パルスシーケンスは、図５に
示すようになっていた。すなわち、図５において、
（ａ）〜（ｄ）に示すように高周波磁場及び傾斜磁場Ｇ
s，Ｇp，Ｇfを被検体に印加し、（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する。このとき、
図５（ｃ）に示す位相エンコード方向傾斜磁場Ｇpは、
一つの画像についてエコー信号を収集するプロジェクシ
ョンごとにその振幅を変えるようになっていた。また、
収集するエコー信号のＳＮ比（信号対雑音の比）を向上
するために、一つのプロジェクションについて同一のエ
コー信号を複数回収集し、この収集した回数だけ上記エ
コー信号を積算し、この収集積算したエコー信号を当該
プロジェクションのエコー信号としていた。そして、こ
のエコー信号をフーリエ変換することにより、被検体１
の断層像が得られる。

【０００４】いま、図２と同様に、一つの画像Ｉを撮像
するのに、プロジェクション数をＰとすると共に、プロ
ジェクション番号をｉ（ｉ＝１〜Ｐ）とし、各プロジェ
クション番号ｉについてのエコー信号の積算回数をＡと
し、さらに図５（ａ）に示すように信号計測の繰り返し
時間をＴＲとすると、この繰り返し時間ＴＲをＡ・Ｐ回
だけ繰り返すことにより撮像が終了する。従って、この
場合の撮像時間ｔは、 ｔ＝ＴＲ・Ａ・Ｐ …（１） となる。ここで積算回数Ａは、正の整数（Ａ＝１，２，
３，…）である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のエコー信号収集方法においては、エコー信号の積算
回数Ａが図２に示す画像Ｉのプロジェクションｉについ
て共通の一定回数とされていたので、前述の式（１）に
示す撮像時間ｔは、適宜の画像Ｉについて一定の積算回
数Ａを変化させても、それらの画像Ｉごとに整数倍の撮
像時間しかとれないものであった。例えば、繰り返し時
間ＴＲを1000ミリ秒とし、プロジェクション数Ｐを256
とし、積算回数Ａを２回とすると、この場合の撮像時間
ｔ₂は式（１）から、 ｔ₂＝1000×２×256＝512（秒） …（２） となる。また、同じ条件で積算回数Ａを１回とすると、
この場合の撮像時間ｔ₁は同じく式（１）から、 ｔ₁＝1000×１×256＝256（秒） …（３） となる。従って、ｔ₂＝２・ｔ₁となる。

【０００６】このような状態で、上記の撮像時間ｔをｔ
₂とｔ₁の間に設定するためには、画像Ｉごとに積算回数
Ａが一定である以上、繰り返し時間ＴＲ及びプロジェク
ション数Ｐを適当な値に変更しなければならないが、Ｔ
Ｒを変えると画像のコントラストが変化し、Ｐを変える
と画像の分解能が劣化して、画質を維持できないことが
あった。従って、ＴＲ及びＰを変更せずに画質を維持し
ながら設定できる撮像時間ｔは、式（１）から明らかな
ように、ＴＲ・Ｐの整数倍しかとれないものであった。
このことから、撮像時間ｔを任意に設定することはでき
なかった。

【０００７】また、従来の方法においては、図２に示す
画像Ｉの各プロジェクションｉについてエコー信号の積
算回数Ａが共通の一定回数とされていたので、高周波領
域も低周波領域もすべて同じ回数しか積算せず、ノイズ
量の多い高周波領域についてはＳＮ比をあまり向上する
ことができないこととなり、高周波雑音が残って全体と
してＳＮ比を十分に向上できないことがあった。従っ
て、高画質の画像が得られないものであった。

【０００８】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、撮像時間を任意に設定できると共に高画質の画像
を得ることができる磁気共鳴イメージング装置における
エコー信号収集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エ
コー信号収集方法は、被検体に静磁場を与える静磁場発
生手段と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手
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高周波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シーケンサと、このシ
ーケンサからの高周波パルスにより被検体の生体組織の
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、
この信号処理系で行う処理の制御情報を入力する操作部
とを備えて成る磁気共鳴イメージング装置において、一
つの画像について上記エコー信号を収集する各プロジェ
クションごとに被検体に傾斜磁場を印加すると共に該被
検体からのエコー信号を１回又は複数回収集し、このエ
コー信号を一つのプロジェクションごとにその収集回数
だけ積算し、上記エコー信号の収集回数は各プロジェク
ションごと又はある領域のプロジェクションごとに異な
らしめ、これにより収集積算したエコー信号を当該プロ
ジェクションのエコー信号とするものである。

【００１０】

【作用】このように構成されたエコー信号収集方法は、
一つの画像についてエコー信号を収集する各プロジェク
ションごとに被検体に傾斜磁場を印加すると共に該被検
体からのエコー信号を１回又は複数回収集し、このエコ
ー信号を一つのプロジェクションごとにその収集回数だ
け積算し、上記エコー信号の収集回数は各プロジェクシ
ョンごと又はある領域のプロジェクションごとに異なら
しめ、これにより収集積算したエコー信号を当該プロジ
ェクションのエコー信号とする。これにより、撮像時間
を任意に設定できると共に、高画質の画像を得ることが
できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。図１は本発明によるエコー信号収集方
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、静磁場発生磁石２
と、傾斜磁場発生系３と、シーケンサ４と、送信系５
と、受信系６と、信号処理系７と、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）８と、操作部２１とを備えて成る。

【００１２】上記静磁場発生磁石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の三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４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の三軸方向の傾斜磁場Ｇs，Ｇp，Ｇ
f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】シーケンサ４は、上記被検体１の生体組織
を構成する原子の原子核に磁気共鳴を起こさせる高周波
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５及び傾斜磁場発生系３並びに受信系６に送るように
なっている。さらに、上記被検体１内の血流を描出する
パルスシーケンスを実行しうるようになっている。

【００１４】送信系５は、上記シーケンサ４から送出さ
れる高周波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４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１
３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。

【００１５】受信系６は、被検体１の生体組織の原子核
の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１４ｂ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４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７に送られるように
なっている。

【００１６】この信号処理系７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。また、操作
部２１は、上記信号処理系７で行う処理の制御情報を入
力するもので、キーボード２２を備えている。

【００１７】ここで、本発明のエコー信号収集方法は、
上記の構成の磁気共鳴イメージング装置において、図２
に示すように、一つの画像Ｉについてエコー信号を収集
する各プロジェクションｉごとに被検体に傾斜磁場を印
加すると共に該被検体からのエコー信号を１回又は複数
回収集し、このエコー信号を一つのプロジェクションｉ
ごとにその収集回数だけ積算し、上記エコー信号の収集
回数（積算回数Ａi）は各プロジェクションｉごと又は
ある領域のプロジェクションごとに異ならしめ、これに
より収集積算したエコー信号を当該プロジェクションｉ
のエコー信号とするものである。

【００１８】このようなエコー信号収集方法による画像
の撮像時間ｔ′は、図２において、一つの画像Ｉを撮像
する際のプロジェクション数をＰとし、各プロジェクシ
ョン番号ｉについてのエコー信号の積算回数をそれぞれ
Ａi（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，…）とし、さらに信号計測の繰り
返し時間をＴＲとすると、 となる。ここで積算回数Ａiは、正の整数（Ａi＝１，
２，３，…）である。これにより、撮像時間ｔ′を任意
に設定できる。

【００１９】これを図３を参照して具体例について説明
する。この例では、一つの画像Ｉについてプロジェクシ
ョン数Ｐを256とし、全プロジェクションを三つの領域
に分けて高周波領域についてのプロジェクションの積算
回数を低周波領域のそれよりも多くしたもので、プロジ
ェクション番号ｉ＝１〜64の領域Ｅ₁についてはエコー
信号の積算回数Ａiを２回とし、プロジェクション番号
ｉ＝65〜192の領域Ｅ₂については積算回数Ａiを１回と
し、さらにプロジェクション番号ｉ＝193〜256の領域Ｅ
₃については積算回数Ａiを２回とし、信号計測の繰り返
し時間ＴＲを1000ミリ秒とする。この場合の撮像時間
ｔ′は前述の式（４）から、 となる。

【００２０】すなわち、前述の従来例の説明において、
一つの画像Ｉについてプロジェクション数Ｐ＝256の全
体にわたって積算回数Ａ＝２回とした場合は、式（２）
で求めたように、撮像時間ｔ₂＝512（秒）であり、同じ
くプロジェクション数Ｐ＝256の全体にわたって積算回
数Ａ＝１回とした場合は、式（３）で求めたように、撮
像時間ｔ₁＝256（秒）であり、256秒と512秒との間の撮
像時間をとることはできなかったが、本発明によれば、
式（５）で求めたように、両者の中間の任意の撮像時間
ｔ′を設定することができる。

【００２１】次に、このような本発明によるエコー信号
収集方法の具体的な手順について、図４に示すフローチ
ャートを参照して説明する。ここでは、図３に示すよう
に、一つの画像Ｉについてプロジェクション数Ｐを256
とし、全プロジェクションを三つの領域に分けて、プロ
ジェクション番号ｉ＝１〜64の領域Ｅ₁についてはエコ
ー信号の積算回数Ａiを２回とし、プロジェクション番
号ｉ＝65〜192の領域Ｅ₂については積算回数Ａiを１回
とし、さらにプロジェクション番号ｉ＝193〜256の領域
Ｅ₃については積算回数Ａiを２回とし、信号計測の繰り
返し時間ＴＲを1000ミリ秒として撮像する場合について
説明する。なお、上記積算回数Ａiが複数回の場合は、
現在の回数の内容をａで表すこととする。

【００２２】まず、操作者は、図１に示す操作部２１の
キーボード２２を操作して、今回の撮像に必要なパラメ
ータとして、プロジェクション数Ｐ＝256，各領域Ｅ₁，
Ｅ₂，Ｅ₃のプロジェクションごとの積算回数Ａi，及び
信号計測の繰り返し時間ＴＲ＝1000（ミリ秒）を設定す
る。そして、この状態から撮像を開始する。まず、図３
において先頭のプロジェクションｉについて第１回目の
エコー信号を収集するところから撮像が始まるので、図
４のステップＡにおいてｉ＝１とし、ステップＢにおい
てａ＝１とする。すると、この状態で第ｉ(ｉ＝１）プ
ロジェクションについて第ａ(ａ＝１）回目のエコー信
号を収集する（ステップＣ）。次に、ステップＤでａ＝
１であるかどうか判断する。いまは、第１回目の収集が
始まったばかりであるので、ステップＤは“ＹＥＳ”側
へ進む。そして、上記ステップＣで計測した第１プロジ
ェクションの第１回目のエコー信号を積算回数Ａi(＝
２）で割った値を、第１プロジェクションのエコー信号
とする（ステップＥ）。

【００２３】次に、ステップＦで、予め設定された積算
回数Ａiが１より大で且つ現在実行している積算回数内
容ａが１以外の数かどうか判断する。いまは、ａ＝１の
状態であるので、ステップＦは“ＮＯ”側へ進み、ステ
ップＨに飛ぶ。そして、このステップＨで、現在実行し
ている積算回数内容ａが予め設定された積算回数Ａiよ
り小さいかどうか判断する。いまは、第１プロジェクシ
ョンの第１回目のエコー信号を収集したばかりであり、
ａ＝１でＡi＝２であるので、ステップＨは“ＹＥＳ”
側へ進む。そして、ステップＩでａの数を１だけ増加し
てａ＝２とし、ステップＣへ戻る。

【００２４】次に、この状態で第ｉ(ｉ＝１）プロジェ
クションについて第ａ(ａ＝２）回目のエコー信号を収
集する（ステップＣ）。次に、ステップＤでａ＝１であ
るかどうか判断する。ここでは、第２回目の収集に入っ
たので、ステップＤは“ＮＯ”側へ進む。そして、ステ
ップＦで、予め設定された積算回数Ａiが１より大で且
つ現在実行している積算回数内容ａが１以外の数かどう
か判断する。いまは、ａ＝２の状態であるので、ステッ
プＦは“ＹＥＳ”側へ進む。そして、上記ステップＥで
取り込んだ第１プロジェクションのエコー信号に対し
て、上記ステップＣで計測した第１プロジェクションの
第２回目のエコー信号を積算回数Ａi(＝２）で割った値
を積算し、その結果を新たな第１プロジェクションのエ
コー信号とする（ステップＧ）。

【００２５】次に、ステップＨで、現在実行している積
算回数内容ａが予め設定された積算回数Ａiより小さい
かどうか判断する。ここでは、第１プロジェクションの
第２回目のエコー信号を収集したところであり、ａ＝２
でＡi＝２であるので、ステップＨは“ＮＯ”側へ進み
ステップＪへ飛ぶ。そして、ステップＪで、現在のプロ
ジェクション数ｉが予め設定されたプロジェクション数
Ｐより小さいかどうか判断する。いまは、第１プロジェ
クションについてエコー信号を２回収集しただけであ
り、ｉ＝１でＰ＝256であるので、ステップＪは“ＹＥ
Ｓ”側へ進む。そして、ステップＫでｉの数を１だけ増
加してｉ＝２とし、ステップＢへ戻る。

【００２６】次に、ステップＢにおいて前述と同様にａ
＝１とし、この状態で第ｉ(ｉ＝２）プロジェクション
について第ａ(ａ＝１）回目のエコー信号を収集する
（ステップＣ）。以下、上述の動作をＣ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→
Ｇ→Ｈ→Ｉ→Ｊ→Ｋ→Ｂと繰り返して、図３におけるプ
ロジェクション番号ｉを１〜256と進めながら、エコー
信号を計測して行く。そして、プロジェクション番号ｉ
が256まで至ったら、ステップＪにおいてｉ＝256でＰ＝
256となるので、ステップＪは“ＮＯ”側へ進み、撮像
を終了する。このときの撮像時間ｔ′は前述の式（４）
で与えられ、図３に示す具体例については式（５）で求
めた時間となる。

【００２７】なお、一つの画像Ｉについてのプロジェク
ション数Ｐや、全プロジェクションについての領域の区
分の仕方、並びに各領域ごとの積算回数Ａiの設定は、
図３に示すものに限らず、任意の数値に設定することに
より、前述の式（４）により任意の撮像時間ｔ′を設定
することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
一つの画像についてエコー信号を収集する各プロジェク
ションごとに被検体に傾斜磁場を印加すると共に該被検
体からのエコー信号を１回又は複数回収集し、このエコ
ー信号を一つのプロジェクションごとにその収集回数だ
け積算し、上記エコー信号の収集回数は各プロジェクシ
ョンごと又はある領域のプロジェクションごとに異なら
しめ、これにより収集積算したエコー信号を当該プロジ
ェクションのエコー信号とすることができる。この場合
の撮像時間は、前述の式（４）で与えられ、一つの画像
について各プロジェクションごと又はある領域のプロジ
ェクションごとにエコー信号の収集回数を異ならしめる
ことにより、撮像時間を任意に設定することができる。

【００２９】また、上記のように、一つの画像について
各プロジェクションごと又はある領域のプロジェクショ
ンごとにエコー信号の収集回数を異ならしめることによ
り、高周波領域と低周波領域とで異なる収集回数とし
て、ノイズ量の多い高周波領域について特にＳＮ比を向
上させることができ、高周波雑音を低減させて全体とし
てＳＮ比を十分に向上することができる。従って、高画
質の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明及び従来例によるエコー信号収集方法
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】 本発明によるエコー信号収集方法の動作を説
明するための図、

【図３】 上記エコー信号収集方法の具体的な動作例を
説明するための図、

【図４】 上記エコー信号収集方法の具体的な動作手順
を説明するためのフローチャート、

【図５】 磁気共鳴イメージング装置において被検体か
ら放出されるエコー信号を収集するための典型的なスピ
ンエコー法パルスシーケンスを示すタイミング線図。

【符号の説明】

１…被検体、 ２…静磁場発生磁石、 ３…傾斜磁場発
生系、 ４…シーケンサ、 ５…送信系、 ６…受信
系、 ７…信号処理系、 ８…ＣＰＵ、 ２１…操作
部、 Ｉ…画像、 ｉ…プロジェクション番号、 Ａi
…積算回数、 Ｅ₁〜Ｅ₃…領域。

───────────────────────────────────────────────────── 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 9219−2Ｊ Ｇ０１Ｎ 24/02 Ｙ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に静磁場を与える静磁場発生手段
   と、該被検体に傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、
   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
   共鳴を起こさせる高周波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シーケンサと、このシーケン
   サからの高周波パルスにより被検体の生体組織の原子核
   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、この信
   号処理系で行う処理の制御情報を入力する操作部とを備
   えて成る磁気共鳴イメージング装置において、一つの画
   像について上記エコー信号を収集する各プロジェクショ
   ンごとに被検体に傾斜磁場を印加すると共に該被検体か
   らのエコー信号を１回又は複数回収集し、このエコー信
   号を一つのプロジェクションごとにその収集回数だけ積
   算し、上記エコー信号の収集回数は各プロジェクション
   ごと又はある領域のプロジェクションごとに異ならし
   め、これにより収集積算したエコー信号を当該プロジェ
   クションのエコー信号と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エコー信号収集方法。