JPH0856925A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
磁気共鳴イメージング装置Info
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- JPH0856925A JPH0856925A JP6202436A JP20243694A JPH0856925A JP H0856925 A JPH0856925 A JP H0856925A JP 6202436 A JP6202436 A JP 6202436A JP 20243694 A JP20243694 A JP 20243694A JP H0856925 A JPH0856925 A JP H0856925A
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- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
- G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
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- G01R33/56308—Characterization of motion or flow; Dynamic imaging
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、撮像時間が短く、信号処理が
簡素化され、アーチファクトが抑えられ、しかもＳ／Ｎ
が良好なフローイメージングの磁気共鳴イメージング装
置を提供することである。 【構成】本発明は、１回の高周波励起パルス印加の後、
少なくとも２回の高周波反転パルスを印加するパルス系
列を１または複数回行うことにより一画像の再構成に必
要なエコーデータを収集する磁気共鳴イメージング装置
において、２回目の高周波反転パルス印加後発生するス
ピンエコー成分とスティミュレーティッドエコー成分と
が略等しい振幅比をもつように第１回目及び第２回目の
高周波反転パルスのフリップ角が設定されていることを
特徴とする。
簡素化され、アーチファクトが抑えられ、しかもＳ／Ｎ
が良好なフローイメージングの磁気共鳴イメージング装
置を提供することである。 【構成】本発明は、１回の高周波励起パルス印加の後、
少なくとも２回の高周波反転パルスを印加するパルス系
列を１または複数回行うことにより一画像の再構成に必
要なエコーデータを収集する磁気共鳴イメージング装置
において、２回目の高周波反転パルス印加後発生するス
ピンエコー成分とスティミュレーティッドエコー成分と
が略等しい振幅比をもつように第１回目及び第２回目の
高周波反転パルスのフリップ角が設定されていることを
特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、血液や脳脊髄等移動体
を画像化するＭＲフローイメージング法を採用する磁気
共鳴イメージング装置に関する。
を画像化するＭＲフローイメージング法を採用する磁気
共鳴イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＭＲフローイメージング法とし
て、Ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｔｒａｓｔ法がある。この方法
は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、フローエンコ
ード量の異なる２種類の勾配磁場パルスｍ１，ｍ２を付
加した２種類のパルスシーケンスを各々実行し、それぞ
れ別々にエコーデータを得る。この後の信号処理方法に
はいくつかの方法があるが、例えば、図１１（ｃ）に示
すように、得られたエコーデータ同志を複素差分し、逆
フーリエ変換して再構成を行い、３次元撮影されたデー
タであれば、さらに最大値投影処理を行うのが一般的で
ある。
て、Ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｔｒａｓｔ法がある。この方法
は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、フローエンコ
ード量の異なる２種類の勾配磁場パルスｍ１，ｍ２を付
加した２種類のパルスシーケンスを各々実行し、それぞ
れ別々にエコーデータを得る。この後の信号処理方法に
はいくつかの方法があるが、例えば、図１１（ｃ）に示
すように、得られたエコーデータ同志を複素差分し、逆
フーリエ変換して再構成を行い、３次元撮影されたデー
タであれば、さらに最大値投影処理を行うのが一般的で
ある。
【０００３】また、スティムレーティッドエコー（ｓｔ
ｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｃｈｏ）と“ｚ−ｓｔｏｒａｇ
ｅ”高周波パルスを用いた速度イメージング技法が、
“Magnetic Resonance in Medicine” Vlo.23,138-153
(1992) で報告されている。これは、フローエンコード
パルスとして用いる正負１対のバイポーラパルス間の時
間幅を極力延ばすため、はじめのｕｎｉｐｏｌａｒ ｐ
ｕｌｓｅ後のスピン位相の状態をフリップ角９０°の高
周波パルスに印加することにより横磁化より一般的に１
ケタ時定数の長い縦磁化として保存するという方法をと
っている。こうすることにより超低流速の撮像を可能に
している。さらにこのようにして速度エンコードされた
横磁化に対し、ｚ−ｓｔｏｒａｇｅ ｐｕｌｓｅという
９０°パルスで静止部の横磁化を縦磁化に転移すること
により、信号を抑制して速度に応じて信号強度の異なる
画像を得る。
ｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｃｈｏ）と“ｚ−ｓｔｏｒａｇ
ｅ”高周波パルスを用いた速度イメージング技法が、
“Magnetic Resonance in Medicine” Vlo.23,138-153
(1992) で報告されている。これは、フローエンコード
パルスとして用いる正負１対のバイポーラパルス間の時
間幅を極力延ばすため、はじめのｕｎｉｐｏｌａｒ ｐ
ｕｌｓｅ後のスピン位相の状態をフリップ角９０°の高
周波パルスに印加することにより横磁化より一般的に１
ケタ時定数の長い縦磁化として保存するという方法をと
っている。こうすることにより超低流速の撮像を可能に
している。さらにこのようにして速度エンコードされた
横磁化に対し、ｚ−ｓｔｏｒａｇｅ ｐｕｌｓｅという
９０°パルスで静止部の横磁化を縦磁化に転移すること
により、信号を抑制して速度に応じて信号強度の異なる
画像を得る。
【０００４】しかし、これらＰｈａｓｅ Ｃｏｎｔｒａ
ｓｔ法や速度イメージング法には次のような不具合があ
る。まず、Ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｔｒａｓｔ法では、１つ
の方向の流速に関してフローエンコード量の異なる２種
類のパルスシーケンスを走らせる必要があり、撮像時間
が長期化する。２回の撮像の間に被検体の動き、流速の
変化等があると、アーチファクトが発生し、画質が劣化
する。信号処理のうち、画像再構成前段階で、データの
サブストラクション処理が必要であり、複雑化する。
ｓｔ法や速度イメージング法には次のような不具合があ
る。まず、Ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｔｒａｓｔ法では、１つ
の方向の流速に関してフローエンコード量の異なる２種
類のパルスシーケンスを走らせる必要があり、撮像時間
が長期化する。２回の撮像の間に被検体の動き、流速の
変化等があると、アーチファクトが発生し、画質が劣化
する。信号処理のうち、画像再構成前段階で、データの
サブストラクション処理が必要であり、複雑化する。
【０００５】また、速度イメージング法では、ｓｔｉｍ
ｕｌａｔｅｄ ｅｃｈｏのみを用いているのでＳ／Ｎが
悪い。また、マルチスライス撮影ができないという不具
合もある。
ｕｌａｔｅｄ ｅｃｈｏのみを用いているのでＳ／Ｎが
悪い。また、マルチスライス撮影ができないという不具
合もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、撮像
時間が短く、信号処理が簡素化され、アーチファクトが
抑えられ、しかもＳ／Ｎが良好なフローイメージングの
磁気共鳴イメージング装置を提供することである。
時間が短く、信号処理が簡素化され、アーチファクトが
抑えられ、しかもＳ／Ｎが良好なフローイメージングの
磁気共鳴イメージング装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、１回の高周波
励起パルス印加の後、少なくとも２回の高周波反転パル
スを印加するパルス系列を１または複数回行うことによ
り一画像の再構成に必要なエコーデータを収集する磁気
共鳴イメージング装置において、２回目の高周波反転パ
ルス印加後発生するスピンエコー成分とスティミュレー
ティッドエコー成分とが略等しい振幅比をもつように第
１回目及び第２回目の高周波反転パルスのフリップ角が
設定されていることを特徴とする。
励起パルス印加の後、少なくとも２回の高周波反転パル
スを印加するパルス系列を１または複数回行うことによ
り一画像の再構成に必要なエコーデータを収集する磁気
共鳴イメージング装置において、２回目の高周波反転パ
ルス印加後発生するスピンエコー成分とスティミュレー
ティッドエコー成分とが略等しい振幅比をもつように第
１回目及び第２回目の高周波反転パルスのフリップ角が
設定されていることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明によれば、スピンエコー成分とスティミ
ュレーティッドエコー成分という勾配磁場の感受性の異
なる２つの成分を略等しい振幅比で発生させ、それぞれ
異なる大きさの速度エンコードを施こすことにより、静
止部では両成分ベクトルが反極性となり信号レベルが見
掛上０に、また移動部ではその速度に応じて信号レベル
が増加する。従来、複素差分処理を信号処理段階で行な
っていたが、本発明では、エコーデータ収集段階で行う
ことが可能になったので、信号処理が簡素化、短時間化
される。従来、フローエンコード量の異なる２種類のパ
ルスシーケンスを走らせる必要があったが、本発明では
１種類のパルスシーケンスでよいので、撮像時間が短縮
化される。本発明では、複素差分する２組のエコーデー
タをほぼ同時に、差分した状態で収集するので、被検体
の動きや流速の変化等に対してアーチファクトが出にく
くなる。アーチファクトが少ないスピンエコー成分とス
ティミュレーティッドエコー成分の位相差が少ない部分
では、両成分が加算されるので、Ｓ／Ｎが向上する。
ュレーティッドエコー成分という勾配磁場の感受性の異
なる２つの成分を略等しい振幅比で発生させ、それぞれ
異なる大きさの速度エンコードを施こすことにより、静
止部では両成分ベクトルが反極性となり信号レベルが見
掛上０に、また移動部ではその速度に応じて信号レベル
が増加する。従来、複素差分処理を信号処理段階で行な
っていたが、本発明では、エコーデータ収集段階で行う
ことが可能になったので、信号処理が簡素化、短時間化
される。従来、フローエンコード量の異なる２種類のパ
ルスシーケンスを走らせる必要があったが、本発明では
１種類のパルスシーケンスでよいので、撮像時間が短縮
化される。本発明では、複素差分する２組のエコーデー
タをほぼ同時に、差分した状態で収集するので、被検体
の動きや流速の変化等に対してアーチファクトが出にく
くなる。アーチファクトが少ないスピンエコー成分とス
ティミュレーティッドエコー成分の位相差が少ない部分
では、両成分が加算されるので、Ｓ／Ｎが向上する。
【０００９】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。図１に本発明による磁気共鳴イメージング装置の
一実施例の構成を示す。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
ユニット１、勾配磁場コイル２、ＲＦコイル３が装備さ
れる。永久磁石、常伝導磁石または超伝導磁石から構成
される静磁場磁石ユニット１は、静磁場制御装置４の制
御を受けて、円筒内部に静磁場を形成する。ここで説明
の便宜上、この被検体の体軸と平行な静磁場方向をＺ
軸、このＺ軸の法面内で互いに直交するＸ軸とＹ軸とを
規定する。
する。図１に本発明による磁気共鳴イメージング装置の
一実施例の構成を示す。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
ユニット１、勾配磁場コイル２、ＲＦコイル３が装備さ
れる。永久磁石、常伝導磁石または超伝導磁石から構成
される静磁場磁石ユニット１は、静磁場制御装置４の制
御を受けて、円筒内部に静磁場を形成する。ここで説明
の便宜上、この被検体の体軸と平行な静磁場方向をＺ
軸、このＺ軸の法面内で互いに直交するＸ軸とＹ軸とを
規定する。
【００１０】勾配磁場コイルユニット２は、Ｘ軸勾配磁
場コイル、Ｙ軸勾配磁場コイル、Ｚ軸勾配磁場コイルか
ら構成される。Ｘ軸勾配磁場コイルは、Ｘ軸勾配磁場電
源７から電流供給を受けて、Ｘ軸に沿って磁場強度が変
化するＸ軸勾配磁場を発生する。Ｙ軸勾配磁場コイル
は、Ｙ軸勾配磁場電源８から電流供給を受けて、Ｙ軸に
沿って磁場強度が変化するＹ軸勾配磁場を発生する。Ｚ
軸勾配磁場コイルは、Ｚ軸勾配磁場電源９から電流供給
を受けて、Ｚ軸に沿って磁場強度が変化するＺ軸勾配磁
場を発生する。なお、ＸＹＺ各軸の勾配磁場はそれぞれ
リード勾配磁場ＧR 、位相エンコード勾配磁場ＧE 、ス
ライス勾配磁場ＧS として使用されるものと仮定して説
明する。これらＸＹＺ各軸の磁場強度が線形に変化する
領域内でデータ収集が可能であり、この領域を撮影可能
領域と称する。データ収集時には、被検体は寝台１３の
天板上に載置された状態で撮影可能領域に挿入される。
場コイル、Ｙ軸勾配磁場コイル、Ｚ軸勾配磁場コイルか
ら構成される。Ｘ軸勾配磁場コイルは、Ｘ軸勾配磁場電
源７から電流供給を受けて、Ｘ軸に沿って磁場強度が変
化するＸ軸勾配磁場を発生する。Ｙ軸勾配磁場コイル
は、Ｙ軸勾配磁場電源８から電流供給を受けて、Ｙ軸に
沿って磁場強度が変化するＹ軸勾配磁場を発生する。Ｚ
軸勾配磁場コイルは、Ｚ軸勾配磁場電源９から電流供給
を受けて、Ｚ軸に沿って磁場強度が変化するＺ軸勾配磁
場を発生する。なお、ＸＹＺ各軸の勾配磁場はそれぞれ
リード勾配磁場ＧR 、位相エンコード勾配磁場ＧE 、ス
ライス勾配磁場ＧS として使用されるものと仮定して説
明する。これらＸＹＺ各軸の磁場強度が線形に変化する
領域内でデータ収集が可能であり、この領域を撮影可能
領域と称する。データ収集時には、被検体は寝台１３の
天板上に載置された状態で撮影可能領域に挿入される。
【００１１】送受信コイル３は励起時には送信器５に接
続され、受信時には受信器６に接続される。送受信コイ
ル３は送信器５から電流供給を受けて、特定の周波数成
分を有する選択励起パルスを発生する。これによりこの
周波数に応じたＺ位置の複数の磁化スピンが選択的に励
起される。これは選択励起法と呼ばれる手法である。こ
の励起終了後に緩和する磁化スピンから生じる磁気共鳴
信号（以下エコーという）は、送受信コイル３で受信さ
れる。
続され、受信時には受信器６に接続される。送受信コイ
ル３は送信器５から電流供給を受けて、特定の周波数成
分を有する選択励起パルスを発生する。これによりこの
周波数に応じたＺ位置の複数の磁化スピンが選択的に励
起される。これは選択励起法と呼ばれる手法である。こ
の励起終了後に緩和する磁化スピンから生じる磁気共鳴
信号（以下エコーという）は、送受信コイル３で受信さ
れる。
【００１２】シーケンサ１０はＸ軸勾配磁場電源７、Ｙ
軸勾配磁場電源８、Ｚ軸勾配磁場電源９、送信器５、受
信器６の各動作タイミングを制御することにより後述の
パルスシーケンスを実行させる。コンピュータシステム
１１は、システム全体の動作を制御すると共に、送受信
コイル３から受信器６を介してエコーを取り込み、断層
像（絶対値画像または位相画像）を作成する。この断層
像は表示部１２で表示される。
軸勾配磁場電源８、Ｚ軸勾配磁場電源９、送信器５、受
信器６の各動作タイミングを制御することにより後述の
パルスシーケンスを実行させる。コンピュータシステム
１１は、システム全体の動作を制御すると共に、送受信
コイル３から受信器６を介してエコーを取り込み、断層
像（絶対値画像または位相画像）を作成する。この断層
像は表示部１２で表示される。
【００１３】次に本実施例の作用について説明する。図
２（ａ）に図１のシーケンサにより実行されるパルスシ
ーケンスを示す。１個の高周波励起パルスｍ１を印加
し、その後に少なくとも２個の高周波反転パルスｍ２、
ｍ３とを印加する。第１回目の高周波反転パルスｍ２と
第２回目の高周波反転パルスｍ３の時間間隔は、高周波
励起パルスｍ１と第１回目の高周波反転パルスｍ２との
時間間隔ｔの２倍になるよう設定される。このように設
定すると、撮像領域中の静磁場不均一性によりスピンエ
コー成分とスティミュレーティッドエコー成分との位相
差が変化してしまうという問題を解決することができる
が、撮像領域中の静磁場不均一性が十分に小さい場合は
高周波励起パルスｍ１と第１回目の高周波反転パルスｍ
２との時間間隔ｔの２倍に正確に設定する必要はない。
各高周波パルスｍ１，ｍ２，ｍ３の位相はすべて同一と
される。これは、静止している撮像対象（静止部）から
のエコー信号のスピンエコー成分とスティミュレーティ
ッドエコー成分の位相差を１８０°とするためである。
２（ａ）に図１のシーケンサにより実行されるパルスシ
ーケンスを示す。１個の高周波励起パルスｍ１を印加
し、その後に少なくとも２個の高周波反転パルスｍ２、
ｍ３とを印加する。第１回目の高周波反転パルスｍ２と
第２回目の高周波反転パルスｍ３の時間間隔は、高周波
励起パルスｍ１と第１回目の高周波反転パルスｍ２との
時間間隔ｔの２倍になるよう設定される。このように設
定すると、撮像領域中の静磁場不均一性によりスピンエ
コー成分とスティミュレーティッドエコー成分との位相
差が変化してしまうという問題を解決することができる
が、撮像領域中の静磁場不均一性が十分に小さい場合は
高周波励起パルスｍ１と第１回目の高周波反転パルスｍ
２との時間間隔ｔの２倍に正確に設定する必要はない。
各高周波パルスｍ１，ｍ２，ｍ３の位相はすべて同一と
される。これは、静止している撮像対象（静止部）から
のエコー信号のスピンエコー成分とスティミュレーティ
ッドエコー成分の位相差を１８０°とするためである。
【００１４】高周波励起パルスｍ１、第１回目および第
２回目の高周波反転パルスｍ２、ｍ３の印加位相をそれ
ぞれφ0 ，φ1 ，φ2 とすると、第２回目の高周波反転
パルスｍ３以後で発生するスピンエコー成分とスティミ
ュレーティッドエコー成分の位相差Δθは（１）式 Δθ＝２・φ0 −３・φ1 ＋φ2 ＋π＋２ｎπ （ｎは整数） …（１） で表わされる。
２回目の高周波反転パルスｍ２、ｍ３の印加位相をそれ
ぞれφ0 ，φ1 ，φ2 とすると、第２回目の高周波反転
パルスｍ３以後で発生するスピンエコー成分とスティミ
ュレーティッドエコー成分の位相差Δθは（１）式 Δθ＝２・φ0 −３・φ1 ＋φ2 ＋π＋２ｎπ （ｎは整数） …（１） で表わされる。
【００１５】したがって、φ0 ，φ1 ，φ2 は全て同一
位相に限らず ２・φ0 −３・φ1 ＋φ2 ＝２ｎπ （ｎは整数） …（２） を満たす組み合わせであれば何でもよい。例えば、φ0
＝φ1 ＝φ2 ＝０°、つまりｍ１，ｍ２，ｍ３の印加位
相が全てＸの場合がこの条件に当てはまる。
位相に限らず ２・φ0 −３・φ1 ＋φ2 ＝２ｎπ （ｎは整数） …（２） を満たす組み合わせであれば何でもよい。例えば、φ0
＝φ1 ＝φ2 ＝０°、つまりｍ１，ｍ２，ｍ３の印加位
相が全てＸの場合がこの条件に当てはまる。
【００１６】また、ブラックブラッドイメージング（血
流黒化イメージング）のように流速の大きい部分を低信
号化させたい場合は、静止部の位相差Δθを０にすれば
よいので ２・φ0 −３・φ1 ＋φ2 ＝（２ｎ＋１）・π （ｎは整数） …（３） を満たすようφ0 〜φ2 を設定すればよい。
流黒化イメージング）のように流速の大きい部分を低信
号化させたい場合は、静止部の位相差Δθを０にすれば
よいので ２・φ0 −３・φ1 ＋φ2 ＝（２ｎ＋１）・π （ｎは整数） …（３） を満たすようφ0 〜φ2 を設定すればよい。
【００１７】この他静止部の位相差Δθを任意の角度に
設定して、様々なコントラストの画像を得ることも可能
である。図２（ａ）のｍ４はフローエンコードパルス
（バイポーラパルス）である。高周波励起パルスｍ１印
加後から第２回目の高周波励起パルスｍ３印加前までの
間に入れる必要がある。図２（ａ）はリード方向の流速
に対応した画像を作成するため、リード方向勾配磁場に
フローエンコードパルスを付加した場合を示している。
設定して、様々なコントラストの画像を得ることも可能
である。図２（ａ）のｍ４はフローエンコードパルス
（バイポーラパルス）である。高周波励起パルスｍ１印
加後から第２回目の高周波励起パルスｍ３印加前までの
間に入れる必要がある。図２（ａ）はリード方向の流速
に対応した画像を作成するため、リード方向勾配磁場に
フローエンコードパルスを付加した場合を示している。
【００１８】図３に、図２のパルスシーケンスによる異
なる速度成分毎のスピン挙動の時間変化を示している。
この図では、スピンの横磁化ベクトルの長さに対応する
信号強度の差が、流速に応じて変化する様子が模式的に
示されている。図中の（１）〜（７）の時刻は、図２
（ａ）の時刻（１）〜（７）にそれぞれ対応している。
図３の上段は流速＝０つまり静止部の磁化スピンの挙動
を、中、下段はそれぞれ流速が（Ｖmax ／２）の部分、
Ｖmax 部分のの磁化スピンの挙動を示している。なお、
Ｖmax は画像上での信号強度が最大となる流速である。
なお、図３では、スライス方向の勾配磁場によるスライ
ス方向のスピン位相の分散の影響、及び、各高周波反転
パルス印加時に生ずるＦＩＤ信号の影響は実際の画像に
反映されないため無視してある。
なる速度成分毎のスピン挙動の時間変化を示している。
この図では、スピンの横磁化ベクトルの長さに対応する
信号強度の差が、流速に応じて変化する様子が模式的に
示されている。図中の（１）〜（７）の時刻は、図２
（ａ）の時刻（１）〜（７）にそれぞれ対応している。
図３の上段は流速＝０つまり静止部の磁化スピンの挙動
を、中、下段はそれぞれ流速が（Ｖmax ／２）の部分、
Ｖmax 部分のの磁化スピンの挙動を示している。なお、
Ｖmax は画像上での信号強度が最大となる流速である。
なお、図３では、スライス方向の勾配磁場によるスライ
ス方向のスピン位相の分散の影響、及び、各高周波反転
パルス印加時に生ずるＦＩＤ信号の影響は実際の画像に
反映されないため無視してある。
【００１９】高周波励起パルスｍ１励起直後の時刻
（１）では、流速に関係なくＹ軸上にスピンｓ１が倒れ
る。ｔ秒後の時刻（２）では、静磁場不均一性の大きさ
と時間ｔに比例して、スピンの横磁化成分ｓ２が分散し
ていくが、フローエンコードパルスｍ４により、流速の
増加に比例して、ｚ軸に関する全体的な位相回転角度が
変化（増加）する。
（１）では、流速に関係なくＹ軸上にスピンｓ１が倒れ
る。ｔ秒後の時刻（２）では、静磁場不均一性の大きさ
と時間ｔに比例して、スピンの横磁化成分ｓ２が分散し
ていくが、フローエンコードパルスｍ４により、流速の
増加に比例して、ｚ軸に関する全体的な位相回転角度が
変化（増加）する。
【００２０】第１回目の高周波反転パルスｍ２印加直後
の時刻（３）では、Ｘ軸を中心にスピン（横磁化）が反
転され、静磁場不均一性勾配磁場等による位相の進み、
遅れの関係が逆転する成分ｓ３が生じる一方、第１回目
の高周波反転パルスの不完全性（フリップアングルが１
８０°でないこと）により時刻（２）におけるスピンの
横磁化成分の大きさ、位相と、高周波反転パルスの位
相、フリップアングルに応じた縦磁化成分ｓ４が発生す
る。図中、この縦磁化成分ｓ４は時刻（１）→（２）間
にフローエンコードパルスによる位相変化以外の位相変
化が全くないスピンについてだけ代表して示しているた
め、流速により縦磁化の長さに差が現れているが、実際
にはエコーの成分は、分散したスピンの総和として考え
られる。この縦磁化成分は流速に関係なく振幅は一定、
位相は流速に応じて異なるものとして考えることができ
る。
の時刻（３）では、Ｘ軸を中心にスピン（横磁化）が反
転され、静磁場不均一性勾配磁場等による位相の進み、
遅れの関係が逆転する成分ｓ３が生じる一方、第１回目
の高周波反転パルスの不完全性（フリップアングルが１
８０°でないこと）により時刻（２）におけるスピンの
横磁化成分の大きさ、位相と、高周波反転パルスの位
相、フリップアングルに応じた縦磁化成分ｓ４が発生す
る。図中、この縦磁化成分ｓ４は時刻（１）→（２）間
にフローエンコードパルスによる位相変化以外の位相変
化が全くないスピンについてだけ代表して示しているた
め、流速により縦磁化の長さに差が現れているが、実際
にはエコーの成分は、分散したスピンの総和として考え
られる。この縦磁化成分は流速に関係なく振幅は一定、
位相は流速に応じて異なるものとして考えることができ
る。
【００２１】時刻（４）では、横磁化成分はｓ５のよう
に瞬間的に収束する。縦磁化成分ｓ６は、磁場の影響が
ないのでそのままの空間的な分布を保つ。時刻（５）で
は、横磁化成分が図中ｓ７のように分散する。縦磁化成
分は時刻（４）と同様変化がない。
に瞬間的に収束する。縦磁化成分ｓ６は、磁場の影響が
ないのでそのままの空間的な分布を保つ。時刻（５）で
は、横磁化成分が図中ｓ７のように分散する。縦磁化成
分は時刻（４）と同様変化がない。
【００２２】時刻（６）では、第２回目の高周波パルス
ｍ３により横磁化成分が不十分ながらも位相反転し、第
１回目の高周波パルスｍ２と同様位相の進み遅れが逆転
するスピンエコーの成分ｓ９が生じる。同時に、縦磁化
に保存されていたｓ８の成分から横磁化成分ｓ１０が発
生する。
ｍ３により横磁化成分が不十分ながらも位相反転し、第
１回目の高周波パルスｍ２と同様位相の進み遅れが逆転
するスピンエコーの成分ｓ９が生じる。同時に、縦磁化
に保存されていたｓ８の成分から横磁化成分ｓ１０が発
生する。
【００２３】時刻（７）には前述の２つのスティムレー
ティッドエコー成分とスピンエコー横磁化成分ぞれぞれ
の磁化ベクトルｓ９，ｓ１０は、収束しそれぞれｓ１
１，ｓ１２となる。ｓ１１とＹ軸（−方向）のなす角、
ｓ１２とＹ軸（＋方向）のなす角それぞれは、時刻
（１）〜（２）でフローエンコードパルスによりスピン
位相が流速に応じて変化した角度θv に等しい。したが
って、各磁化ベクトルｓ１１とｓ１２の位相差は、静止
部では１８０°、流速の増加に応じて０°（つまり重な
り合う状態）に近付く。各磁化ベクトルの振幅が等しく
なるとき、位相差１８０°では、見掛上信号総和が０と
なり、流速の増加に応じてｓ１１とｓ１２は１本化に近
付いていき、信号総和が増加していく。
ティッドエコー成分とスピンエコー横磁化成分ぞれぞれ
の磁化ベクトルｓ９，ｓ１０は、収束しそれぞれｓ１
１，ｓ１２となる。ｓ１１とＹ軸（−方向）のなす角、
ｓ１２とＹ軸（＋方向）のなす角それぞれは、時刻
（１）〜（２）でフローエンコードパルスによりスピン
位相が流速に応じて変化した角度θv に等しい。したが
って、各磁化ベクトルｓ１１とｓ１２の位相差は、静止
部では１８０°、流速の増加に応じて０°（つまり重な
り合う状態）に近付く。各磁化ベクトルの振幅が等しく
なるとき、位相差１８０°では、見掛上信号総和が０と
なり、流速の増加に応じてｓ１１とｓ１２は１本化に近
付いていき、信号総和が増加していく。
【００２４】ｓ１１とｓ１２が同じ振幅（磁化ベクトル
の長さ）を持つように、２つの高周波反転パルスｍ２，
ｍ３のフリップ角が設定されている。例えば、第１回目
の高周波反転パルスｍ２のフリップ角α1 ＝１０９．５
°、第２高周波反転パルスｍ３のフリップ角α2 ＝１０
９．５°のように設定する。このように設定することに
より、時刻（７）における横磁化ベクトルの総和は、静
止部では０、さらに流速に対応して変化する。流速＝０
の場合、ｓ１１とｓ１２が相殺されて横磁化ベクトルが
なくなる。したがって時刻（７）で発生するエコーデー
タを用いてイメージングを行うと信号強度（絶対値）Ｉ
は、 Ｉ＝２・ｓｉｎθv となり、流速に対応して信号強度が変化する、つまり流
速変化がコントラストに反映される画像が得られる。図
２（ａ）では２ＤＦＴイメージングの場合を示している
がイメージング方法は、磁気共鳴イメージングとして用
いられるものなら何でもよい。
の長さ）を持つように、２つの高周波反転パルスｍ２，
ｍ３のフリップ角が設定されている。例えば、第１回目
の高周波反転パルスｍ２のフリップ角α1 ＝１０９．５
°、第２高周波反転パルスｍ３のフリップ角α2 ＝１０
９．５°のように設定する。このように設定することに
より、時刻（７）における横磁化ベクトルの総和は、静
止部では０、さらに流速に対応して変化する。流速＝０
の場合、ｓ１１とｓ１２が相殺されて横磁化ベクトルが
なくなる。したがって時刻（７）で発生するエコーデー
タを用いてイメージングを行うと信号強度（絶対値）Ｉ
は、 Ｉ＝２・ｓｉｎθv となり、流速に対応して信号強度が変化する、つまり流
速変化がコントラストに反映される画像が得られる。図
２（ａ）では２ＤＦＴイメージングの場合を示している
がイメージング方法は、磁気共鳴イメージングとして用
いられるものなら何でもよい。
【００２５】ここでは、α1 ＝１０９．５°、α2 ＝１
０９．５°の場合を示したが、第２回目の高周波反転パ
ルスｍ３以降に発生するスピンエコー成分の強度Ｉｓ
ｅ、スティミュレーティッドエコー成分の強度Ｉｓｔ
ｅ、α1 、α2 には以下のような関係がある。組織のＴ
1 ，Ｔ2 緩和の影響を無視し、（Ｔ1 ＝∞、Ｔ2 ＝∞と
考える）高周波励起パルスｍ１後の横磁化成分の大きさ
を１とすると、 Ｉｓｅ＝ sin2 （α1 /2）・ sin2 （α2 /2） Ｉｓｔｅ＝２sin(α1 /2）・cos(α1 /2）・sin(α2 /
2）・cos(α2 /2） となる。したがって、２つのエコー（横磁化）成分を等
しくＩｓｅ＝Ｉｓｔｅとするためには次式 sin(α1 ／２）・sin(α2 ／２）＝２・cos(α1 ／２）
・cos(α2 ／２） を満たすようα1 ，α2 を設定すればよい。ただし、実
際には、スライス特性は完全には矩形でないこと、Ｔ
1 ，Ｔ2 緩和が有限の値をもつこと等に起因してα1 ，
α2 には若干の誤差が生じる点に注意が必要である。
０９．５°の場合を示したが、第２回目の高周波反転パ
ルスｍ３以降に発生するスピンエコー成分の強度Ｉｓ
ｅ、スティミュレーティッドエコー成分の強度Ｉｓｔ
ｅ、α1 、α2 には以下のような関係がある。組織のＴ
1 ，Ｔ2 緩和の影響を無視し、（Ｔ1 ＝∞、Ｔ2 ＝∞と
考える）高周波励起パルスｍ１後の横磁化成分の大きさ
を１とすると、 Ｉｓｅ＝ sin2 （α1 /2）・ sin2 （α2 /2） Ｉｓｔｅ＝２sin(α1 /2）・cos(α1 /2）・sin(α2 /
2）・cos(α2 /2） となる。したがって、２つのエコー（横磁化）成分を等
しくＩｓｅ＝Ｉｓｔｅとするためには次式 sin(α1 ／２）・sin(α2 ／２）＝２・cos(α1 ／２）
・cos(α2 ／２） を満たすようα1 ，α2 を設定すればよい。ただし、実
際には、スライス特性は完全には矩形でないこと、Ｔ
1 ，Ｔ2 緩和が有限の値をもつこと等に起因してα1 ，
α2 には若干の誤差が生じる点に注意が必要である。
【００２６】このように本実施例によれば、スピンエコ
ー成分とスティミュレーティッドエコー成分という勾配
磁場の感受性の異なる２つの成分を略等しい振幅比で発
生させ、それぞれ異なる大きさの速度エンコードを施こ
すことにより、静止部では両成分の位相差が１８０°と
なり信号レベルが見掛上０に、また移動部ではその流速
に応じて両成分の位相差が０°に近付き、信号レベルが
増加する。従来、複素差分処理を信号処理段階で行なっ
ていたが、本実施例では、エコーデータ収集段階（時刻
（７））で行うことが可能になったので、信号処理が簡
素化、短時間化される。従来、フローエンコード量の異
なる２種類のパルスシーケンスを走らせる必要があった
が、本実施例では１種類のパルスシーケンスでよいの
で、撮像時間が短縮化される。本実施例では、複素差分
する２組のエコーデータをほぼ同時に、差分した状態で
収集するので、被検体の動きや流速の変化等に対してア
ーチファクトが出にくくなる。アーチファクトが少ない
スピンエコー成分とスティミュレーティッドエコー成分
の位相差が少ない部分では、両成分が加算されるので、
Ｓ／Ｎが向上する。
ー成分とスティミュレーティッドエコー成分という勾配
磁場の感受性の異なる２つの成分を略等しい振幅比で発
生させ、それぞれ異なる大きさの速度エンコードを施こ
すことにより、静止部では両成分の位相差が１８０°と
なり信号レベルが見掛上０に、また移動部ではその流速
に応じて両成分の位相差が０°に近付き、信号レベルが
増加する。従来、複素差分処理を信号処理段階で行なっ
ていたが、本実施例では、エコーデータ収集段階（時刻
（７））で行うことが可能になったので、信号処理が簡
素化、短時間化される。従来、フローエンコード量の異
なる２種類のパルスシーケンスを走らせる必要があった
が、本実施例では１種類のパルスシーケンスでよいの
で、撮像時間が短縮化される。本実施例では、複素差分
する２組のエコーデータをほぼ同時に、差分した状態で
収集するので、被検体の動きや流速の変化等に対してア
ーチファクトが出にくくなる。アーチファクトが少ない
スピンエコー成分とスティミュレーティッドエコー成分
の位相差が少ない部分では、両成分が加算されるので、
Ｓ／Ｎが向上する。
【００２７】図４に本実施例の変形例によるパルスシー
ケンスを示し、フローエンコードパルスｍ４を第１、第
２高周波反転パルスｍ２，ｍ３の間に入れた場合の例で
ある。図５に図４のパルスシーケンスによる異なる速度
成分毎のスピン挙動の時間変化を示している。
ケンスを示し、フローエンコードパルスｍ４を第１、第
２高周波反転パルスｍ２，ｍ３の間に入れた場合の例で
ある。図５に図４のパルスシーケンスによる異なる速度
成分毎のスピン挙動の時間変化を示している。
【００２８】フローエンコードパルスによる位相シフト
が時刻（３）〜（４）間で起きている以外、図３とほぼ
同様の挙動を示すが、合成後の磁化ベクトルの位相が流
速に応じて変化してしまう点が異なる。ただし、この位
相変化は、実際には絶対値画像を用いるので問題はな
い。また、スティミュレーティッドエコー成分はフロー
エンコードパルスによる位相変化がないので、図２
（ａ）のパルスシーケンスに比べて流速の感度が低い。
が時刻（３）〜（４）間で起きている以外、図３とほぼ
同様の挙動を示すが、合成後の磁化ベクトルの位相が流
速に応じて変化してしまう点が異なる。ただし、この位
相変化は、実際には絶対値画像を用いるので問題はな
い。また、スティミュレーティッドエコー成分はフロー
エンコードパルスによる位相変化がないので、図２
（ａ）のパルスシーケンスに比べて流速の感度が低い。
【００２９】図６はフローエンコードパルスをエンコー
ド方向に入れた場合、図７はスライス方向に入れた場合
の例である。図７では特開平６−２２９１９号、特願平
５−４６１８４号に記載されている１次のＧｒａｄｉｅ
ｎｔ Ｍｏｍｅｎｔ Ｎｕｌｌｉｎｇを行なっている例
である。
ド方向に入れた場合、図７はスライス方向に入れた場合
の例である。図７では特開平６−２２９１９号、特願平
５−４６１８４号に記載されている１次のＧｒａｄｉｅ
ｎｔ Ｍｏｍｅｎｔ Ｎｕｌｌｉｎｇを行なっている例
である。
【００３０】図８はＥｃｈｏ Ｐｌａｒａｒ Ｉｎａｇ
ｉｎｇ（ＥＰＩ）に適用した場合を示す。図８では位相
エンコードがかかっていないエコーを第２エコーとして
おり、エンコード方向の非対称サンプリングを用いてい
る。得られたエコー信号は、ハーフフーリエ法を用いて
複素共役データを利用してＫ空間上、未収集の部分を補
なうことが望ましい。図９は本発明を高速ＳＥ法に適用
した場合の例である。
ｉｎｇ（ＥＰＩ）に適用した場合を示す。図８では位相
エンコードがかかっていないエコーを第２エコーとして
おり、エンコード方向の非対称サンプリングを用いてい
る。得られたエコー信号は、ハーフフーリエ法を用いて
複素共役データを利用してＫ空間上、未収集の部分を補
なうことが望ましい。図９は本発明を高速ＳＥ法に適用
した場合の例である。
【００３１】図１０はフリップ角の最適値を求めるため
のプリスキャンのパルスシーケンスである。第４回目の
高周波反転パルスのフリップ角α1 を例えばα1 ＝１０
９．５°で固定とする。図１０（ａ）のように第２回目
の高周波反転パルスのフリップ角α2 を理論上最適と考
えられる１０９．５°前後で数〜数十度きざみに変化さ
せながら数回のプリスキャンを実行し、エコーデータの
ピークの振幅（絶対値）が最適となるα2 、ｏｐｔを求
める。このα2 ｏｐｔを実際の撮像で用いれば、ＲＦパ
ルスのパワー調整の不完全、送信コイルのＢ1 分布の不
均一及び、組織のＴ1 ，Ｔ2 緩和の影響によるフリップ
角の誤差を抑制することができる。
のプリスキャンのパルスシーケンスである。第４回目の
高周波反転パルスのフリップ角α1 を例えばα1 ＝１０
９．５°で固定とする。図１０（ａ）のように第２回目
の高周波反転パルスのフリップ角α2 を理論上最適と考
えられる１０９．５°前後で数〜数十度きざみに変化さ
せながら数回のプリスキャンを実行し、エコーデータの
ピークの振幅（絶対値）が最適となるα2 、ｏｐｔを求
める。このα2 ｏｐｔを実際の撮像で用いれば、ＲＦパ
ルスのパワー調整の不完全、送信コイルのＢ1 分布の不
均一及び、組織のＴ1 ，Ｔ2 緩和の影響によるフリップ
角の誤差を抑制することができる。
【００３２】ここではα1 を固定とし、α2 を変化させ
て最適値α1 ，ｏｐｔを求めてもよい。その他本発明は
上述した実施例に限定されることなく種々変形して実施
可能である。
て最適値α1 ，ｏｐｔを求めてもよい。その他本発明は
上述した実施例に限定されることなく種々変形して実施
可能である。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、１回の高周波励起パルス印加
の後、少なくとも２回の高周波反転パルスを印加するパ
ルス系列を１または複数回行うことにより一画像の再構
成に必要なエコーデータを収集する磁気共鳴イメージン
グ装置において、２回目の高周波反転パルス印加後発生
するスピンエコー成分とスティミュレーティッドエコー
成分とが略等しい振幅比をもつように第１回目及び第２
回目の高周波反転パルスのフリップ角が設定されている
ことを特徴とした。これにより、スピンエコー成分とス
ティミュレーティッドエコー成分という勾配磁場の感受
性の異なる２つの成分を略等しい振幅比で発生させ、そ
れぞれ異なる大きさの速度エンコードを施こすことによ
り、静止部では両成分ベクトルが反極性となり信号レベ
ルが見掛上０に、また移動部ではその速度に応じて信号
レベルが増加する。従来、複素差分処理を信号処理段階
で行なっていたが、本発明では、エコーデータ収集段階
で行うことが可能になったので、信号処理が簡素化、短
時間化される。従来、フローエンコード量の異なる２種
類のパルスシーケンスを走らせる必要があったが、本発
明では１種類のパルスシーケンスでよいので、撮像時間
が短縮化される。本発明では、複素差分する２組のエコ
ーデータをほぼ同時に、差分した状態で収集するので、
被検体の動きや流速の変化等に対してアーチファクトが
出にくくなる。アーチファクトが少ないスピンエコー成
分とスティミュレーティッドエコー成分の位相差が少な
い部分では、両成分が加算されるので、Ｓ／Ｎが向上す
る。
の後、少なくとも２回の高周波反転パルスを印加するパ
ルス系列を１または複数回行うことにより一画像の再構
成に必要なエコーデータを収集する磁気共鳴イメージン
グ装置において、２回目の高周波反転パルス印加後発生
するスピンエコー成分とスティミュレーティッドエコー
成分とが略等しい振幅比をもつように第１回目及び第２
回目の高周波反転パルスのフリップ角が設定されている
ことを特徴とした。これにより、スピンエコー成分とス
ティミュレーティッドエコー成分という勾配磁場の感受
性の異なる２つの成分を略等しい振幅比で発生させ、そ
れぞれ異なる大きさの速度エンコードを施こすことによ
り、静止部では両成分ベクトルが反極性となり信号レベ
ルが見掛上０に、また移動部ではその速度に応じて信号
レベルが増加する。従来、複素差分処理を信号処理段階
で行なっていたが、本発明では、エコーデータ収集段階
で行うことが可能になったので、信号処理が簡素化、短
時間化される。従来、フローエンコード量の異なる２種
類のパルスシーケンスを走らせる必要があったが、本発
明では１種類のパルスシーケンスでよいので、撮像時間
が短縮化される。本発明では、複素差分する２組のエコ
ーデータをほぼ同時に、差分した状態で収集するので、
被検体の動きや流速の変化等に対してアーチファクトが
出にくくなる。アーチファクトが少ないスピンエコー成
分とスティミュレーティッドエコー成分の位相差が少な
い部分では、両成分が加算されるので、Ｓ／Ｎが向上す
る。
【図１】本発明による磁気共鳴イメージング装置の一実
施例の構成図。
施例の構成図。
【図２】図１のシーケンサにより実行されるパルスシー
ケンスを示す図。
ケンスを示す図。
【図３】図２のパルスシーケンスによる異なる速度成分
毎のスピン挙動の時間変化を示す図。
毎のスピン挙動の時間変化を示す図。
【図４】変形された図２のパルスシーケンスを示す図。
【図５】図４のパルスシーケンスによる異なる速度成分
毎のスピン挙動の時間変化を示す図。
毎のスピン挙動の時間変化を示す図。
【図６】フローエンコードパルスをエンコード方向に入
れるように変形された図２のパルスシーケンスを示す
図。
れるように変形された図２のパルスシーケンスを示す
図。
【図７】フローエンコードパルスをスライス方向に入れ
るように変形された図２のパルスシーケンスを示す図。
るように変形された図２のパルスシーケンスを示す図。
【図８】Ｅｃｈｏ Ｐｌａｒａｒ Ｉｎａｇｉｎｇ（Ｅ
ＰＩ）に適用するように変形された図２のパルスシーケ
ンスを示す図。
ＰＩ）に適用するように変形された図２のパルスシーケ
ンスを示す図。
【図９】高速ＳＥ法に適用するように変形された図２の
パルスシーケンスを示す図。
パルスシーケンスを示す図。
【図１０】フリップ角の最適値を求めるためのプリスキ
ャンのパルスシーケンスを示す図。
ャンのパルスシーケンスを示す図。
【図１１】従来のＰｈａｓｅ Ｃｏｎｔｒａｓｔ法の説
明図。
明図。
１…静磁場磁石ユニット、 ２…勾配磁場コイ
ル、３…ＲＦコイル、 ４…静磁場制御
装置、５…送信器、 ６…受信器、
７…Ｘ軸勾配磁場電源、 ８…Ｙ軸勾配磁場電
源、９…Ｚ軸勾配磁場電源、 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。
ル、３…ＲＦコイル、 ４…静磁場制御
装置、５…送信器、 ６…受信器、
７…Ｘ軸勾配磁場電源、 ８…Ｙ軸勾配磁場電
源、９…Ｚ軸勾配磁場電源、 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 (7)
- 【請求項１】 １回の高周波励起パルス印加の後、少な
くとも２回の高周波反転パルスを印加するパルス系列を
１または複数回行うことにより一画像の再構成に必要な
エコーデータを収集する磁気共鳴イメージング装置にお
いて、 ２回目の高周波反転パルス印加後発生するスピンエコー
成分とスティミュレーティッドエコー成分とが略等しい
振幅比をもつように第１回目と第２回目の高周波反転パ
ルスそれぞれのフリップ角が設定されていることを特徴
とする磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項２】 前記第１回目と第２回目の高周波反転パ
ルスのフリップ角をそれぞれα1 ，α2 とすると、α
1 ，α2 は、 sin(α1 ／２）・sin(α2 ／２）＝２・cos(α1 ／２）
・cos(α2 ／２） を満たすことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イ
メージング装置。 - 【請求項３】 前記高周波励起パルスの印加後から第２
回目の高周波反転パルスの印加直前までの間に１つまた
は複数のフローエンコードパルスを印加することによ
り、第２回目の高周波反転パルス以降のスピンエコー成
分とスティミュレーテッドエコー成分に撮像対象の動き
に応じた位相差を生じさせることを特徴とする請求項１
に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項４】 前記第２回目の高周波反転パルス以降に
発生するスピンエコー成分とスティミュレーティッドエ
コー成分を同時に収集し、再構成し、絶対値画像または
位相画像を作成することを特徴とする請求項１に記載の
磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項５】 前記第２回目の高周波反転パルス印加以
降に生じるスピンエコー成分とスティミュレーティッド
エコー成分の位相差が撮像対象が静止している場合に１
８０度となるように前記高周波励起パルスと後続の高周
波反転パルスの印加位相が設定されていることを特徴と
する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項６】 高周波反転パルスの位相をφ0 、第１回
目と第２回目の高周波反転パルスの位相をそれぞれφ
1 ，φ2 とすると、 ２・φ0 −３・φ1 ＋φ2 ＝２・ｎ・π （ｎは整
数） を満たす関係にあることを特徴とする請求項１に記載の
磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項７】 撮像以前に前記第１回目と第２回目の高
周波反転パルスのいずれか一方又は両方のフリップ角を
数回変化させてエコーデータを収集し、そのデータの情
報を用いて最適なフリップ角を求めることを特徴とする
請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6202436A JPH0856925A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 磁気共鳴イメージング装置 |
| US08/518,201 US5565776A (en) | 1994-08-26 | 1995-08-23 | Magnetic resonance imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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