JPH08266505A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パルスシーケンスの繰り返しの間での被検体
の動きの影響を補正しながら高速撮像法を行なう。 【構成】 ９０°パルスの後に４個の１８０°パルスを
加えて４個のスピンエコーを発生させる。これらのスピ
ンエコーから画像再構成用のデータを得るためにＧｐパ
ルスを与える。これとは別に、Ｇｐパルスが印加されな
い最初の１８０°パルスの前に、Ｇｒパルスを反転させ
てグラジェントエコーを発生させ、これを位相測定のた
めのナビゲーターエコーとし、これから位相を求めて、
画像再構成用のデータの位相を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＮＭＲ（核磁気共
鳴）現象を利用してイメージングを行うＭＲイメージン
グ装置に関し、とくに高速に撮像（画像再構成に必要な
データ収集）を行なうＭＲイメージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＭＲイメージング装置の高速
撮像法として、高速スピンエコー法、高速グラジェント
スピンエコー法、エコープラナー法、スパイラルスキャ
ン法などが知られている。これらの高速撮像法では、１
回の励起で複数個のエコー信号を発生させて繰り返し回
数を減少させ、これによりデータ収集時間を短縮する。
被検体の動きを補正する方法としては、高速スピンエコ
ー法について、グラジェントモーメントヌリングの方法
が知られている（特開平６−２２９１９号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高速撮像法では、パルスシーケンスの繰り返しの間に被
検体が動くと、Ｋスペース（生データ空間）上で特別な
周期性が生じ、再構成された画像にアーティファクトが
発生する結果となる、という問題がある。従来のグラジ
ェントモーメントヌリングの手法は、傾斜磁場の傾斜方
向（磁場強度が傾斜している方向であって磁場の方向で
はない）への被検体の移動により、傾斜磁場の作用が異
なるものとなるために、位相の変化量が設計通りのもの
とならないことを補正するもので、傾斜磁場が印加され
ている間の動きの影響の補正はできるが、繰り返しの間
での動きの影響を補正することまではできない。

【０００４】この発明は、上記に鑑み、パルスシーケン
スの繰り返しの間での動きの影響を補正しながら高速撮
像法を行なうことができるように改善した、ＭＲイメー
ジング装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
励起パルスを発生するＲＦ印加手段と、スライス選択用
傾斜磁場パルスを印加する手段と、位相エンコード用傾
斜磁場パルスを印加する手段と、読み出し用傾斜磁場パ
ルスを印加する手段と、エコー信号を受信し、位相検波
した後サンプリングしてＡ／Ｄ変換してデータを得る手
段と、上記ＲＦ印加手段を制御して１個の励起パルスを
印加すると同時に上記スライス選択用傾斜磁場パルス印
加手段を制御してスライス選択用傾斜磁場パルスを印加
した後、上記読み出し用傾斜磁場パルス印加手段を制御
して読み出し用傾斜磁場パルスを印加するとともに位相
エンコード用傾斜磁場パルス印加手段を制御して位相エ
ンコード用傾斜磁場パルスを印加し、画像再構成のため
のデータを収集する複数個のエコーを発生させるととも
に、位相エンコード用傾斜磁場の時間積分量が０となる
時間領域において位相測定用のナビゲーターエコーを発
生させ、ナビゲーターエコーのデータの位相を求め、こ
の位相により画像再構成のためのデータを補正して画像
再構成する演算・制御手段とを有することが特徴となっ
ている。

【０００６】位相測定用のナビゲーターエコーを発生さ
せる時間領域は、１回の励起パルスの後複数回のリフォ
ーカスパルスを加えて複数個のスピンエコーを得るパル
スシーケンスにおいて励起パルスと最初のリフォーカス
パルスとの間の時間領域とすることもできる。

【０００７】さらに上記の時間領域において、読み出し
用傾斜磁場パルスを反転させることによってリフォーカ
スしてナビゲーターエコーを発生させるようにしてもよ
い。

【０００８】

【作用】繰り返しの間で被検体に動きがあると、発生す
るエコーに位相変化が現われる。この位相変化は、１繰
り返し時間内で複数のエコーが発生する場合には、それ
らのエコーについて同じように現われる。ナビゲーター
エコーは、位相エンコード用傾斜磁場の時間積分値が０
となる時間領域で発生させられている。換言すると、ナ
ビゲーターエコーには、どの繰り返しにおいても、つね
に同じスライス選択用傾斜磁場パルスおよび読み出し用
傾斜磁場パルスが印加されていることとなり、このナビ
ゲーターエコーの位相を観測すれば、それは、他の、画
像再構成のためのデータを収集するエコーの位相変化を
捉えたことになる。そこで、このナビゲーターエコーの
データの位相を求めて、これにより画像再構成のための
データを補正すれば、被検体の動きによる繰り返しの間
での位相誤差を補正できたことになり、この補正後のデ
ータを用いて画像再構成することによりアーティファク
トのない画像を得ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の一実施
例にかかるＭＲイメージング装置では、たとえば図１に
示すようなパルスシーケンスが繰り返される。つまり、
図１は１繰り返し時間（ＴＲ）のタイムチャートを表わ
す。このようなパルスシーケンスを行なうＭＲイメージ
ング装置は図２に示すように構成されている。

【００１０】まず、このＭＲイメージング装置の構成を
説明すると、図２において、マグネットアセンブリ１１
には、静磁場を発生するための主マグネットと、この静
磁場に重畳する傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルが含
まれる。傾斜磁場は、傾斜磁場コイルにより、Ｘ、Ｙ、
Ｚの３軸方向に磁場強度がそれぞれ傾斜するものとして
発生させられる。これら３軸方向の傾斜磁場の１つを選
択し、あるいはそれらを組み合わせることにより任意の
３軸方向の傾斜磁場が作られ、これらが後述のスライス
選択用傾斜磁場Ｇｓ、読み出し（及び周波数エンコー
ド）用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐと
される。

【００１１】この静磁場及び傾斜磁場が加えられる空間
には図示しない被検体が配置される。この被検体には、
ＲＦパルスを被検体に照射するとともにこの被検体で発
生したＮＭＲ信号を受信するためのＲＦコイル１２が取
り付けられている。

【００１２】マグネットアセンブリ１１の傾斜磁場コイ
ルに傾斜磁場用電流を供給する回路として、磁場制御回
路２１が設けられる。この磁場制御回路２１には波形発
生回路５３からの波形信号が送られる。この波形発生回
路５３には、傾斜磁場Ｇｓ、Ｇｐ、Ｇｒの各パルス波形
に関する情報が、あらかじめコンピュータ５１からセッ
トされている。シーケンスコントローラ５２から指示さ
れたタイミングで波形発生回路５３から波形信号が生
じ、これが磁場制御回路２１に送られることにより、図
１に示すような波形のパルスとされた傾斜磁場Ｇｓ、Ｇ
ｐ、Ｇｒがそれぞれ発生することになる。

【００１３】ＲＦ発振回路３１で発生したＲＦ信号は振
幅変調回路３２に送られ、これがキャリア信号となり、
波形発生回路５３から送られてくる波形信号に応じて振
幅変調される。この振幅変調後のＲＦ信号は、ＲＦ電力
増幅器３３を経て増幅された後、ＲＦコイル１２に加え
られる。このＲＦ発振回路３１の発振周波数はコンピュ
ータ５１によって制御される。上記の変調信号の波形に
関する情報はコンピュータ５１から波形発生回路５３に
あらかじめ与えられる。波形発生回路５３やＲＦ発振回
路３１のタイミングはシーケンスコントローラ５２によ
り定められる。

【００１４】ＲＦコイル１２によって受信されたＮＭＲ
信号は前置増幅器４１を経て位相検波回路４２に送られ
て位相検波される。この位相検波のためのリファレンス
信号として上記のＲＦ発振回路３１からのＲＦ信号が送
られている。位相検波によって得られた信号は、シーケ
ンスコントローラ５２によって制御されたＡ／Ｄ変換器
４３により所定のサンプリングタイミングでサンプルさ
れ、デジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換器４３か
ら得られたデータはコンピュータ５１に取り込まれる。
コンピュータ５１は、収集したデジタルデータから画像
を再構成する処理などを行なう。またこのコンピュータ
５１は、種々の撮像シーケンスを構成するパルスシーケ
ンスに応じて、上記の通り、シーケンスコントローラ５
２や波形発生回路５３に必要なデータをセットするとと
もに、ＲＦ発振回路３１を制御してその周波数を定め、
また前置増幅器４１や位相検波回路４２を制御してこれ
らのゲインなどを定め、さらにＡ／Ｄ変換器４３をコン
トロールする。

【００１５】このようなＭＲイメージング装置におい
て、コンピュータ５１及びシーケンスコントローラ５２
の制御の下にたとえば図１に示すようなパルスシーケン
スが繰り返される。この図１に示す例では、まず、１個
の９０°パルス（励起パルス）を印加すると同時にスラ
イス選択用傾斜磁場Ｇｓのパルスを加え、つぎに複数個
（ここでは４個）の１８０°パルス（リフォーカスパル
ス）をＧｓパルスとともに順次加えていく。

【００１６】読み出し用のＧｒパルスは９０°パルスと
最初の１８０°パルスとの間に加えて極性を反転させた
後、１８０°パルスの各々の後に加え、これにより位相
を揃えるとともに周波数エンコードを行ない、グラジェ
ントエコーと、４つのスピンエコーとを発生させる。こ
のグラジェントエコーはナビゲーターエコーと呼ぶこと
にする。この図１に示した例では、１回の繰り返しで４
個のスピンエコーを得ており、これらをサンプリングし
てＡ／Ｄ変換することによりデータを収集する。そのた
め、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐのパルスを加える。
このＧｐパルスの大きさを第１〜第４スピンエコーでそ
れぞれ違うものとして、１回の繰り返しの間に４つの異
なる位相エンコードステップのデータを得る。その結
果、たとえば２５６マトリクスの画像を再構成するため
には２５６÷４＝６４回の繰り返しを行なえばよいこと
になる。なお、第１〜第４スピンエコーの各々の発生の
後には、第１〜第４スピンエコーの前に加えられたＧｐ
パルスによる位相エンコード量をエコー発生の後いった
ん零に戻すためのリワインド用のＧｐパルスがそれぞれ
加えられる。

【００１７】そして、たとえば、第１スピンエコーの前
のＧｐパルスは絶対値の大きい領域で変化させられ、第
２スピンエコーの前のＧｐパルスは第１スピンエコーの
前のそれよりは絶対値の小さな領域で変化させられ、さ
らに第３スピンエコーの前のＧｐパルスはさらに絶対値
の小さな領域で変化させられ、第４スピンエコーの前の
Ｇｐパルスは絶対値の最も小さな領域で変化させられ
る。そのため、これら第１〜第４スピンエコーには、番
号が大きくなるほど小さな位相エンコード量が与えられ
る。そのため第１スピンエコーから得たデータは、図３
に示すようにＫスペース（生データ空間）の位相方向
（Ｋｐ方向）の一番端部に配置されるものとなり、第２
〜第４スピンエコーから得たデータは、図３に示すよう
にＫスペースの位相方向の端部側から中央部側へと順次
配置されるものとなる。第４スピンエコーから得たデー
タはＫスペースの中央部に配置される。

【００１８】このように画像再構成のためにＫスペース
上に配置されるデータを収集する第１〜第４スピンエコ
ーに加えて、上記のように、最初の１８０゜パルスの前
の位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐの時間積分量が０とな
っている時間領域において、読み出し用傾斜磁場Ｇｒを
反転させてグラジェントエコー（ナビゲーターエコー）
を発生させ、これについてもサンプリングパルスを与え
てＡ／Ｄ変換してデータを収集する。そして、ナビゲー
ターエコーデータの位相θをつぎの数式１

【数１】 で計算する。ここで、Ｒｎはナビゲーターエコーデータ
の０°の成分、Ｉｎは９０°の成分である。この位相θ
はナビゲーターエコーデータの時間軸方向のすべてのデ
ータあるいは代表のデータにつき求める。こうして求め
た位相θを用いてつぎの数式２

【数２】 のように各スピンエコーより収集したデータの位相を補
正する。この数式２で、Ｒ、Ｉは補正前の０°および９
０°成分、Ｒ’、Ｉ’は補正後の０°および９０°成分
である。このような補正が終わったデータを用いて２次
元フーリエ変換などを行ない、画像再構成する。これら
の位相を求める演算、位相補正演算、画像再構成演算は
コンピュータ５１によって行なわれる。

【００１９】通常、高速スピンエコー法のパルスシーケ
ンスでは、１繰り返し時間内での同じスピンエコーにつ
いて繰り返しの間での位相誤差が補正されるような処理
が行なわれるが、被検体の動きなどがある場合には繰り
返しの間で、同じスピンエコーについても位相誤差が発
生する。この位相誤差を測定するために上記のようなナ
ビゲーターエコーを発生させる。このナビゲーターエコ
ーについては位相エンコード用のＧｐパルスは印加され
ない。つまり、Ｇｐの時間積分値が０となるような時間
領域でこのナビゲーターエコーが発生させられる。各繰
り返しにおいては、ＧｓパルスとＧｒパルスとは、つね
に同じ波形となっている。そのため、被検体に動きがな
い場合に、各繰り返しごとに得られるナビゲーターエコ
ーデータはつねに同じになり、被検体に動きがあれば、
その影響による位相変化がこのナビゲーターエコーに現
われる。このナビゲーターエコーにおける位相変化は、
他のスピンエコーにおける、繰り返しの間での被検体の
動きの影響による位相変化と同じである。そのため、こ
のナビゲーターエコーの位相を上記のように計算し、そ
の位相により画像再構成用の生データを補正することに
よって、被検体の動きの影響を除去することができ、再
構成画像のアーティファクトを除くことができる。

【００２０】そして、この場合、最初の１８０゜パルス
の前の時間領域はデータ収集などに用いていないので、
この空き時間を利用して位相測定用のナビゲーターエコ
ーを発生させることとしている。そのため、時間の無駄
がまったく無く、撮像時間が延長したりあるいはスライ
ス枚数が減るなどのデメリットは全然無い。

【００２１】なお、上の説明は、一つの実施例について
のものであり、たとえばスピンエコーの個数や生データ
のＫスペース上での配置関係などは上記に限られるわけ
ではない等、種々に変更することができる。また、上の
説明では本発明を高速スピンエコー法に適用した実施例
について述べているが、この発明は、高速スピンエコー
法以外に、エコープラナー法、高速グラジェントエコー
法、あるいはスパイラルスキャン法などの撮像シーケン
スに適用することができることはもちろんである。

【００２２】

【発明の効果】この発明のＭＲイメージング装置によれ
ば、被検体の動きによるアーティファクトの無い再構成
画像を得ることができる。データ収集などに利用されて
いない空き時間を利用して位相測定用のナビゲーターエ
コーを発生させるので、時間の無駄がまったく無く、撮
像時間が延長したりあるいはスライス枚数が減るなどの
不利益が生じることはまったく無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるパルスシーケンス
を示すタイムチャート。

【図２】同実施例にかかるＭＲイメージング装置のブロ
ック図。

【図３】同実施例におけるＫスペースを示す図。

【符号の説明】

１１ マグネットアセンブリ １２ ＲＦコイル ２１ 磁場制御回路 ３１ ＲＦ発振回路 ３２ 振幅変調回路 ３３ ＲＦ電力増幅器 ４１ 前置増幅器 ４２ 位相検波回路 ４３ Ａ／Ｄ変換器 ５１ コンピュータ ５２ シーケンスコントローラ ５３ 波形発生回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起パルスを発生するＲＦ印加手段と、
   スライス選択用傾斜磁場パルスを印加する手段と、位相
   エンコード用傾斜磁場パルスを印加する手段と、読み出
   し用傾斜磁場パルスを印加する手段と、エコー信号を受
   信し、位相検波した後サンプリングしてＡ／Ｄ変換して
   データを得る手段と、上記ＲＦ印加手段を制御して１個
   の励起パルスを印加すると同時に上記スライス選択用傾
   斜磁場パルス印加手段を制御してスライス選択用傾斜磁
   場パルスを印加した後、上記読み出し用傾斜磁場パルス
   印加手段を制御して読み出し用傾斜磁場パルスを印加す
   るとともに位相エンコード用傾斜磁場パルス印加手段を
   制御して位相エンコード用傾斜磁場パルスを印加し、画
   像再構成のためのデータを収集する複数個のエコーを発
   生させるとともに、位相エンコード用傾斜磁場の時間積
   分量が０となる時間領域において位相測定用のナビゲー
   ターエコーを発生させ、ナビゲーターエコーのデータの
   位相を求め、この位相により画像再構成のためのデータ
   を補正して画像再構成する演算・制御手段とを有するこ
   とを特徴とするＭＲイメージング装置。