| 【発明の名称】 |
核磁気共鳴を用いた撮影装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】越智 久晃
【氏名】谷口 陽
【氏名】岡島 健一
【氏名】▲高▼橋 哲彦
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| 【要約】 |
【課題】本発明の目的は、一般に臨床に用いられている磁気共鳴イメージング装置に用意されているＲＦパワーアンプでは、sinc関数で振幅変調したＲＦバーストのsinc関数の中心に位置するサブパルスとそれと隣り合わせたサブパルスを出力するには容量不足となるという問題点を解消し、コストを増大させることなしに、 sinc関数で振幅変調したＲＦバーストの sinc関数の中心に位置するサブパルスとそれと隣り合わせたサブパルスを出力する方法を提供する。
【解決手段】Ｓinc関数で振幅変調したＲＦバーストを構成するサブパルス群のうちの任意のサブパルスのパワーの積分値と、このサブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度の積分との積が一定となる条件での上、サブパルスの時間幅を任意に設定することにより、サブパルスのピークパワーと、これが印加される期間に印加するリードアウト傾斜磁場強度を小さく抑える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 所定の磁場空間に配置された被写体に、sinc関数で振幅変調したＲＦバーストからなる励起用ＲＦパルスとリードアウト方向の傾斜磁場をほぼ同時に印加した後、該被写体内に生じる核磁気共鳴にともなう信号を、リードアウト傾斜磁場を印加することによりスピンエコー群あるいはフィールドエコー群として取り出して、該被写体の断層像を作成する核磁気共鳴を用いた撮影装置において、前記sinc関数で振幅変調したＲＦバーストを構成するサブパルス群のうちの少なくとも１つのサブパルスのパワーの積分値と、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度の積分との積が一定となる上で、前記サブパルスの時間幅を任意に設定し、前記サブパルスのピークパワーと、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度を小さくする抑えることを特徴とする核磁気共鳴を用いた撮影装置。
【請求項２】 所定の磁場空間に配置された被写体に、sinc関数で振幅変調したＲＦバーストからなる励起用ＲＦパルスとリードアウト方向の傾斜磁場をほぼ同時に印加した後、該被写体内に生じる核磁気共鳴にともなう信号を、リードアウト傾斜磁場を印加することによりスピンエコー群あるいはフィールドエコー群として取り出して、該被写体の断層像を作成する核磁気共鳴を用いた撮影装置において、前記sinc関数で振幅変調したＲＦバーストを構成するサブパルス群のうちの少なくとも１つのサブパルスのパワーの積分値と、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度の積分との積が一定となる上で、前記サブパルスの時間幅を任意に設定し、また前記サブパルスと前記サブパルスに隣り合うサブパルスの間に印加する傾斜磁場の積分値が、前記サブパルスと前記サブパルスに隣り合うサブパルスに対応する２つのエコーの間に印加するリードアウト傾斜磁場の積分値と一致する上で、前記サブパルスと前記サブパルスに隣り合うサブパルスの時間間隔を設定し、前記サブパルスのピークパワーと、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度を小さく抑えることを特徴とする核磁気共鳴を用いた撮影装置。
【請求項３】 前記サブパルスが、前記sinc関数の中心に位置するサブパルスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の核磁気共鳴を用いた撮影装置。
【請求項４】 前記サブパルスが、前記sinc関数の中心に位置するサブパルスと隣り合うサブパルスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の核磁気共鳴を用いた撮影装置。
【請求項５】 所定の磁場空間に配置された被写体に、sinc関数で振幅変調したＲＦバーストからなる励起用ＲＦパルスとリードアウト方向の傾斜磁場をほぼ同時に印加した後、該被写体内に生じる核磁気共鳴にともなう信号を、リードアウト傾斜磁場を印加することによりスピンエコー群あるいはフィールドエコー群として取り出して該被写体の断層像を作成するパルスシーケンスを有する核磁気共鳴撮影装置において、前記sinc関数で振幅変調したＲＦバーストを構成するサブパルス群のうちの少なくとも１つのサブパルスのパワーの積分値と、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度の積分との積が一定となる上で、前記サブパルスと前記サブパルスに隣り合うサブパルスの時間幅を任意に設定し、前記サブパルスのピークパワーと、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度を小さく抑えることを特徴とするパルスシーケンスを有する核磁気共鳴を用いた撮影装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は核磁気共鳴を用いた画像の撮影装置に係わり、特に励起ＲＦパルスとして複数のサブパルスから構成されるＲＦバーストを印加する撮影装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置は、核磁気共鳴を利用して被写体の断層像を計測する装置である。図１０に磁気共鳴イメージング装置の構成の一例を示す。図１０において、１０１は静磁場を発生するマグネット、１０２は傾斜磁場を発生するコイル、１０３は被写体であり、これはマグネット１０１及びコイル１０２内に設置される。また、シーケンサ１０４は傾斜磁場電源１０５とＲＦパルス発生器１０６に命令を送り、傾斜磁場及びＲＦパルスをそれぞれコイル１０２及びプローブ１０７より発生する。通常、ＲＦパルスはＲＦパルス発生器１０６の出力をＲＦパワーアンプ１１５により増幅し、プローブ１０７を通じて被写体１０３に印加される。被写体１０３から発生した信号はプローブ１０７により受波され、受信器１０８で検波が行われる。検波の基準とする磁気共鳴周波数は、シーケンサ１０４によりセットされる。検波された信号は計算機１０９に送られ、ここで画像再構成等の信号処理が行われる。結果はディスプレイ１１０に表示される。必要に応じて、記憶媒体１１１に信号や測定条件を記憶させることもできる。静磁場均一度を調整する必要がある時は、シムコイル１１２を使う。シムコイル１１２は複数のチャネルからなり、シム電源１１３により電流が供給される。静磁場均一度調整時には、各コイルに流れる電流をシーケンサ１０４により制御する。シーケンサ１０４はシム電源１１３に命令を送り、静磁場不均一を補正するような付加的な磁場をコイル１１２より発生させる。なお、シーケンサ１０４は通常、予めプログラムされたタイミング、強度で各装置が動作するように制御を行う。このプログラムのうち、特にＲＦパルス、傾斜磁場、信号受信のタイミングや強度を記述したものは撮影パルスシーケンスと呼ばれている。
【０００３】磁気共鳴イメージング装置では被写体内の原子核を励起するために静磁場強度に比例した周波数のＲＦパルスを被写体に印加する。この励起ＲＦパルスとしては振幅を変調したＲＦバーストを印加する方法が知られている（特願平７−１１７０１５）。ここで、ＲＦバーストとは複数のサブパルスから構成される一連のＲＦパルスをいう。
【０００４】図１に示すようなsinc関数で振幅変調した時間軸上のＲＦバーストをフーリエ変換すると、周波数軸上では特定の幅を持った方形周期波となる。ここで、時間軸上のＲＦバーストを構成するサブパルスの間隔をu[秒]とすると、周波数軸上の方形周期波の周期は1/u[Hz]である。また、時間軸上のＲＦバーストを振幅変調したsinc関数の周期をT[秒]とすると、周波数軸上の方形周期波の幅は、1/T[Hz]となる。
【０００５】磁気共鳴イメージング装置では、傾斜磁場により計測される周波数帯域が実空間上の座標に割り振られるため、励起ＲＦパルスと同時に印加される傾斜磁場の強度がＲＦパルス印加期間において不変である場合、周波数軸上での波形はそのまま原子核の実空間上の励起プロファイル、すなわち横磁化の絶対値を表す。特に、T=2u として振幅変調したＲＦバーストを励起ＲＦパルスとして用いた場合、励起されている領域と励起されていない領域が同じ体積で交互に現れる。このT=2u とした振幅変調ＲＦバーストの搬送周波数を1/(2 u)[Hz]だけシフトしたＲＦバーストをフーリエ変換すると、図２に示すように、励起されている領域と励起されていない領域がちょうど入れ替わる。
【０００６】図２に示したような搬送周波数を1/(2 u)[Hz]だけシフトした２つの振幅変調ＲＦバーストを被写体に印加することにより、被写体の撮影断面内の原子核ほぼ全てを励起して撮影を行うことができる。その具体例として、上記２つの振幅変調ＲＦバーストのうちの第１の振幅変調ＲＦバーストを被写体に印加して撮影を行った直後、第２の振幅変調ＲＦバーストを被写体に印加して撮影を行い、それぞれを２次元逆フーリエ変換した後、合成する方法がある。この方法の詳細については、特願平８−７４９６０に述べられているが、以下の具体例をもとに簡単に説明する。例えば、第１の振幅変調ＲＦバーストを被写体に印加した時の励起プロファイルの方形周期波の幅が３ミリメートル、撮影画像のリードアウト傾斜磁場印加方向のピクセルサイズが６ミリメートルとなる条件で、図３に示した撮影シーケンスにより撮影し、得られた複数個のエコーを２次元逆フーリエ変換する。図３の横軸は時間を、縦軸はＲＦパルスや傾斜磁場等の強度を表す。
【０００７】図３において、１は励起ＲＦパルス、２はリードアウト傾斜磁場、３はエンコード傾斜磁場、４はスライス傾斜磁場、６はエコー（磁気共鳴信号）、３１は１８０度パルスである。励起ＲＦパルス1は、５個のサブパルス1-a, 1-b, 1-c, 1-d, 1-eから構成されている。リードアウト傾斜磁場２と同時に励起ＲＦパルス１を印加し、被写体内部の原子核を励起する。次に、スライス傾斜磁場４と１８０度パルス３１を同時に被写体を印加すると、スライス傾斜磁場印加方向に垂直な特定の幅を持った断面内（撮影断面）にある原子核の磁気モーメントは反転し、断面外にある原子核の磁気モーメントは位相がバラバラになる。次に、リードアウト傾斜磁場２を印加することによりエコー６が発生する。エコー6-1-e, 6-1-d, 6-1-c, 6-1-b, 6-1-a は、それぞれサブパルス1-e, 1-d, 1-c, 1-b, 1-aの180度パルスによるスピンエコーである。エコー6-1-e, 6-1-d, 6-1-c, 6-1-b, 6-1-a を観察した後、リードアウト傾斜磁場２の極性を反転すると、フィールドエコー6-2-a, 6-2-b, 6-2-c, 6-2-d, 6-2-e が発生する。エコー6-2-a, 6-2-b, 6-2-c, 6-2-d, 6-2-e は、それぞれエコー6-1-a, 6-1-b, 6-1-c, 6-1-d, 6-1-e の傾斜磁場反転によるフィールドエコーであるから、エコー6-2-a, 6-2-b, 6-2-c, 6-2-d, 6-2-e は、それぞれサブパルス1-a, 1-b, 1-c, 1-d, 1-eに対応している。
【０００８】このように５個のサブパルス1-a, 1-b, 1-c, 1-d, 1-eに対応する５個のエコーを１つのセットとして、リードアウト傾斜磁場反転を繰り返しによりｎセットのエコー群を発生し、画像再構成に必要な数のエコーを計測する。この画像の１ピクセルと励起プロファイルの位置関係を図４に示す。無限個のサブパルスから構成される振幅変調ＲＦバーストを励起ＲＦパルスとして用いれば、励起プロファイルは完全方形周期波となるが、図３の撮影シーケンスでは５個のサブパルスを用いているため、励起プロファイルは完全な方形周期波とはならない。
【０００９】しかし、ここではこの励起プロファイルをほぼ方形周期波と見なすことができるものとして説明する。この画像の１ピクセルには、実際には励起されている3ミリメートルの領域のみの情報を持っている。搬送周波数を1/(2 u)[Hz]だけシフトした第２の振幅変調ＲＦバーストを被写体に印加して撮影し、２次元逆フーリエ変換するすると、今度の画像の１ピクセルには先程励起されていなかった３ミリメートルの領域のみの情報を持っている。２つの画像を１ピクセルおきに交互に配列し合成すれば、リードアウト傾斜磁場印加方向の空間分解能３ミリメートルの画像ができる。すなわち、撮影画像のリードアウト傾斜磁場印加方向のピクセルサイズを６ミリメートルから３ミリメートルに改めることができる。第１の振幅変調ＲＦバーストと第２の振幅変調ＲＦバーストの印加において、それぞれ励起する領域が異なるため、２つの撮影の間には磁化の回復を待つための時間は必要ない。
【００１０】上述したように、５個のサブパルスを用いた場合、励起プロファイルは完全方形周期波とはならないため、隣のピクセルに若干の漏れ込みが生じるが、実用上問題のない程度である。以上示したように、第１の振幅変調ＲＦバーストと第２の振幅変調ＲＦバーストを励起ＲＦパルスとして用いて連続して撮影を行い、２つの画像を合成することによって、被写体の撮影断面内の原子核ほぼ全てを励起して撮影を行うことができる。
【００１１】Sinc関数で振幅変調したＲＦバーストの設計方法について述べる。図５(d)は、撮影に実際に用いる振幅変調したＲＦバーストの波形の例を示し、図５(a),(b),(c)は図５(d)に示した波形を要素分解した波形を示している。すなわち、図５(d)は、(a)〜(c)の積とコンボリューションとして考えることができ、このような図を用いると振幅変調ＲＦバーストの設計に便利である。
【００１２】図５(d)のサブパルスのフリップ角の大きさは、通常、全サブパルスのフリップ角の合計が90度程度になるように決められる。図５(d)は、−１０度，３０度，４５度の３種類の大きさのサブパルス５つを用いた例であり、この場合、フリップ角の合計は−１０度＋３０度＋４５度＋３０度−１０度＝８５度である。フリップ角の合計が９０度の時に横磁化は最大となる。フリップ角の合計が小さいと、磁化も小さくなり、画像のＳ/Ｎが低下する。Ｓ/Ｎを向上するためには、フリップ角の合計をできるだけ９０度に近づけることが望ましい。
【００１３】図５(a)に示すように１個のサブパルスとしては３山のsinc波形を用いた。ここで重要なのは、この３山のsinc波形の有する周波数帯域が、計測領域の有する周波数帯域よりも大きくなるようにサブパルスの時間幅を決める必要があることである。この条件を満たさないで被写体を撮影すると、被写体のリードアウト傾斜磁場印加方向の両端が励起されず、両端が切れた画像が得られる。これは、サブパルスと同時にリードアウト傾斜磁場Ｇｒを印加しているため、リードアウト傾斜磁場印加方向にスライスを切ることになるためである。前記条件を満たそうとすると、SE法等の他の撮影法で用いる励起ＲＦパルスの時間幅に比べて、サブパルスの時間幅は非常に短くなる。例えば、図５(b)に示すようにサブパルスの時間間隔が１２８マイクロ秒である場合、周波数軸上の方形周期波の周期は７．８１２５キロHzである。
【００１４】先に述べた第１の振幅変調ＲＦバーストと第２の振幅変調ＲＦバーストを励起ＲＦパルスとして用いて連続して撮影し２つの画像を合成する方法で、64*64マトリクスの撮影画像を得る場合、サブパルスの有する周波数帯域は、7.8125*64/２＝２５０キロHz必要である。磁気共鳴イメージング装置では、この２５０キロHzの周波数帯域が傾斜磁場により実空間上の座標に割り振られる。今、頭部の撮影を想定し、画像の視野を１９センチメートルとする。１テスラにおける水素原子核の磁気共鳴周波数は約４３メガHzであるため、１９センチメートルの視野の両端で周波数が２５０キロHz異なるように傾斜磁場強度を決定すると、250/(43*103)/0.19= 0.0305 となり、約３０ミリテスラ/メートルである。この２５０キロHzの周波数帯域から逆算するとサブパルスの時間幅は１６マイクロ秒以下である必要がある。
【００１５】SE法等の他の撮影法で用いる励起ＲＦパルスの時間幅は通常、数百マイクロ秒である。一方、サブパルスのフリップ角の大きさはサブパルスの積分値に比例するため、サブパルスのフリップ角を一定にしてサブパルスの時間幅を短縮する場合、サブパルスの振幅を大きくする必要がある。ＲＦパワーアンプの容量が十分大きければ、サブパルスの振幅をいくらでも大きくすることができる。
【００１６】しかしながら、大容量のＲＦパワーアンプは一般に高価である。一般に臨床に用いられている磁気共鳴イメージング装置ではコスト低減のため、数百マイクロ秒の時間幅のＲＦパルスによりフリップ角１８０度の出力がだせる程度にＲＦパワーアンプの容量が決められるのが普通である。仮に１５０マイクロ秒の時間幅のＲＦパルスによりフリップ角１８０度の出力がだせる容量のＲＦパワーアンプがあったとする。サブパルスの波形が同じ場合、サブパルスのフリップ角はサブパルスの時間幅に比例する。従って、このＲＦパワーアンプを用いた時に、時間幅１６マイクロ秒のサブパルスのだせる最大フリップ角は、180/(150/16)=19.2度である。すなわち、このＲＦパワーアンプを用いた場合、図５(d)に示したサブパルスのうち、フリップ角３０度と４５度のものは出力できない。
【００１７】従って、一般に臨床に用いられている磁気共鳴イメージング装置に用意されているＲＦパワーアンプでは、sinc関数の中心に位置するサブパルスとそれと隣り合わせたサブパルスを出力するには容量不足である。ＲＦパワーアンプの容量を大きくすれば、sinc関数の中心に位置するサブパルスとそれと隣り合わせたサブパルスを出力することができるが、コストが増大するという欠点がある。
【００１８】一方、ＲＦバーストを用いて被写体を励起する場合に、サブパルス印加時にはリードアウト傾斜磁場Ｇｒ強度をゼロにし、サブパルスとサブパルスの間に大強度のＧｒを印加する方法が、特願平７−２４０４３９に述べられている。この方法であれば、サブパルスと同時にリードアウト傾斜磁場Ｇｒを印加していないため、リードアウト傾斜磁場印加方向にスライスを切ることはない。従って、短い時間幅のサブパルスを使う必要がなく、通常装置で使用されているＲＦパワーアンプを用いて撮影を行うことができる。
【００１９】しかしながら、図５(b)に示すようにサブパルスの時間間隔が１２８マイクロ秒と短い場合、この間に大強度のＧｒを印加するには大容量の傾斜磁場電源が必要であり、やはりコストが増大する。また、大強度傾斜磁場の高速オン-オフを繰り返すと大きな騒音が発生するという欠点がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、一般に臨床に用いられている磁気共鳴イメージング装置に用意されているＲＦパワーアンプでは、sinc関数で振幅変調したＲＦバーストのsinc関数の中心に位置するサブパルスとそれと隣り合わせたサブパルスの合計３つのサブパルスを出力するには容量不足となるという欠点がある。ＲＦパワーアンプの容量を大きくすれば、sinc関数の中心に位置するサブパルスとそれと隣り合わせた３つのサブパルスを出力することができるが、コストが増大するという欠点がある。
【００２１】本発明はこの問題を解消し、コストを増大させることなしに、sinc関数で振幅変調したＲＦバーストのサブパルス、特にsinc関数の中心に位置するサブパルスとそれと隣り合わせたサブパルスを出力する方法を提供する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明によれば、所定の磁場空間に配置された被写体に、sinc関数で振幅変調したＲＦバーストからなる励起用ＲＦパルスとリードアウト方向の傾斜磁場をほぼ同時に印加した後、該被写体内に生じる核磁気共鳴にともなう信号を、リードアウト傾斜磁場を印加することによりスピンエコー群あるいはフィールドエコー群として取り出して、該被写体の断層像を作成する核磁気共鳴を用いた撮影装置において、前記sinc関数で振幅変調したＲＦバーストを構成するサブパルス群のうちの少なくとも１つのサブパルスのパワーの積分値と、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度の積分との積が一定となる上で、前記サブパルスの時間幅を任意に設定し、前記サブパルスのピークパワーと、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度を小さく抑えるようすることを特徴とするものである。
【００２３】また、本発明によれば、所定の磁場空間に配置された被写体に、sinc関数で振幅変調したＲＦバーストからなる励起用ＲＦパルスとリードアウト方向の傾斜磁場をほぼ同時に印加した後、該被写体内に生じる核磁気共鳴にともなう信号を、リードアウト傾斜磁場を印加することによりスピンエコー群あるいはフィールドエコー群として取り出して、該被写体の断層像を作成する核磁気共鳴を用いた撮影装置において、前記sinc関数で振幅変調したＲＦバーストを構成するサブパルス群のうちの少なくとも１つのサブパルスのパワーの積分値と、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度の積分との積が一定となる上で、前記サブパルスの時間幅を任意に設定し、また前記サブパルスと前記サブパルスに隣り合うサブパルスの間に印加する傾斜磁場の積分値が、該サブパルスと該サブパルスに隣り合うサブパルスに対応する２つのエコーの間に印加するリードアウト傾斜磁場の積分値と一致する上で、前記サブパルスと前記サブパルスに隣り合うサブパルスの時間間隔を任意に設定し、前記サブパルスのピークパワーと、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度を小さく抑えることを特徴とするものである。
【００２４】好ましくは、前記サブパルスが、前記sinc関数の中心に位置するサブパルスであることである。
【００２５】または、好ましくは、前記サブパルスが、前記sinc関数の中心に位置するサブパルスと隣り合うサブパルスであることである。
【００２６】さらに、本発明によれば、所定の磁場空間に配置された被写体に、sinc関数で振幅変調したＲＦバーストからなる励起用ＲＦパルスとリードアウト方向の傾斜磁場をほぼ同時に印加した後、該被写体内に生じる核磁気共鳴にともなう信号を、リードアウト傾斜磁場を印加することによりスピンエコー群あるいはフィールドエコー群として取り出して該被写体の断層像を作成するパルスシーケンスを有する核磁気共鳴撮影装置において、前記sinc関数で振幅変調したＲＦバーストを構成するサブパルス群のうちの少なくとも１つのサブパルスのパワーの積分値と、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度の積分との積ば一定となる上で、前記サブパルスの時間幅を任意に設定し、前記サブパルスのピークパワーと、前記サブパルスを被写体に印加する時間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度を小さく抑えるようにすることを特徴とするパルスシーケンスである。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施形態として、図６に示した撮影パルスシーケンスについて述べる。図６の横軸は時間を、縦軸はＲＦパルスや傾斜磁場等の強度を表す。図６において、６１は励起ＲＦパルス、６２はリードアウト傾斜磁場、３はエンコード傾斜磁場、４はスライス傾斜磁場、６はエコー、３１は１８０度パルスである。励起ＲＦパルス６１は、サブパルス61-a, 61-b, 61-c, 61-d, 61-eから構成される。傾斜磁場６２と同時に励起ＲＦパルス６１を印加し、被写体内部の原子核を励起する。
【００２８】ここで、従来の撮影パルスシーケンスを示した図３においては、 傾斜磁場2の強度はＲＦパルス1を印加する間、同じであったが、本実施形態では、 sinc関数で振幅変調したＲＦバーストの sinc関数の中心に位置するサブパルス61-cとそれと隣り合わせたサブパルス61-b, 61-dの合計３つのサブパルスを印加する間に印加する傾斜磁場62-2の強度が、他のサブパルスを印加する間に印加する傾斜磁場62-1の強度よりも小さくなっている。次に、スライス傾斜磁場４と１８０度パルス３１を同時に被写体を印加すると、スライス傾斜磁場印加方向に垂直な特定の幅を持った断面内にある原子核の磁気モーメントは反転し、断面外にある原子核の磁気モーメントは位相がバラバラになる。次に、リードアウト傾斜磁場2を印加することによりエコー６が発生する。
【００２９】従来の撮影パルスシーケンスを示した図３と本実施形態のパルスシーケンスを示した図６とは、励起ステップを除けばすべて同じである。図７は撮影シーケンスのうちの励起ステップの拡大図を示しており、図７(a)は従来例、図７(b)は本実施形態の場合を示している。頭部の撮影を想定し、画像の視野を19センチメートルとすると、前述したようにリードアウト傾斜磁場強度は約３０ミリテスラ/メートルとなる。図７(b)において、サブパルス61-b, 61-c, 61-dを印加する間に同時に印加する傾斜磁場62-2の強度は、図７(a)においてＲＦパルス1を印加する間に同時に印加する傾斜磁場2の強度の３分の１に設定されている。すなわち、傾斜磁場62-2の強度は、30/3=10ミリテスラ/メートルである。また、図７(b)におけるサブパルス61-b, 61-c, 61-dの時間幅は、図７(a)におけるサブパルスの時間幅の３倍に設定されている。すなわち、サブパルス61-b, 61-c, 61-dの時間幅は16*3=48マイクロ秒である。１５０マイクロ秒の時間幅のＲＦパルスによりフリップ角１８０度の出力がだせる容量のＲＦパワーアンプを用いた時に、時間幅４８マイクロ秒のサブパルスのだせる最大フリップ角は、180/(150/48)=57.6 度であり、４５度を超えている。
【００３０】また、図７(b)におけるサブパルス61-bと61-c、およびサブパルス 61-cと 61-dの間隔は、図７(a)におけるサブパルスの間隔の３倍に設定されている。すなわち、サブパルス61-bの中心と61-cの中心、およびサブパルス 61-cの中心と 61-dの中心の間に印加する傾斜磁場の積分値は、サブパルス1-bの中心と1-cの中心、およびサブパルス1-cの中心と 1-dの中心の間に印加する傾斜磁場の積分値と一致するように、サブパルスの間隔を設定している。同様に、サブパルス61-aの中心と61-bの中心、およびサブパルス 61-dの中心と 61-eの中心の間に印加する傾斜磁場の積分値は、サブパルス1-aの中心と1-bの中心、およびサブパルス 1-dの中心と 1-eの中心の間に印加する傾斜磁場の積分値と一致するように、サブパルスの間隔を設定している。
【００３１】これらから分かるように、それぞれサブパルスの設定条件は、サブパルスのパワーの積分値と、サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度の積分との積が一定となる条件で設定され、この条件の上でサブパルスの時間幅を任意に設定することにより、サブパルスのピークパワーと、これが印加される期間に印加するリードアウト傾斜磁場強度を小さく抑えることができる。従って、一般に臨床に用いられている磁気共鳴イメージング装置に用意されているＲＦパワーアンプを用いても、ＲＦバーストのsinc関数の中心に位置するサブパルスとそれと隣り合わせたサブパルスの時間間隔を広げ全体のサブパルスを出力することが可能になる。
【００３２】従来の撮影パルスシーケンスを示した図３においては、ＲＦパルス１印加と同時に印加する傾斜磁場の強度とエコー取得時に印加するリードアウト傾斜磁場２の強度は同じである。また、従来の撮影パルスシーケンスを示した図３と本実施形態のパルスシーケンスを示した図６とは、励起ステップを除けばすべて同じである。従って、図６において、サブパルス61-bの中心と61-cの中心の間に印加する傾斜磁場の積分値は、それらサブパルスに対応する２つのエコー、例えばエコー6-1-bの中心と6-1-ｃの中心の間に印加するリードアウト傾斜磁場の積分値と一致するようにサブパルスの間隔を設定していると言える。同様に、他のサブパルスについても、該サブパルスの中心と該サブパルスに隣り合うサブパルスの中心の間に印加する傾斜磁場の積分値が該サブパルスと該サブパルスに隣り合うサブパルスに対応する２つのエコーの中心の間に印加するリードアウト傾斜磁場の積分値と一致するように該サブパルスと該サブパルスに隣り合うサブパルスの間隔を設定していると言える。この時、リードアウト傾斜磁場印加方向の励起プロファイルは、従来例と同じく図４に示したような方形周期波になる。
【００３３】以上述べたように、図６に示した本実施形態のシーケンスを用いれば、一般に臨床に用いられている磁気共鳴イメージング装置に用意されているＲＦパワーアンプを用いて、ＲＦバーストの sinc関数の中心に位置するサブパルスとそれと隣り合わせたサブパルスを出力することが可能であるという効果がある。また、サブパルス印加時にはリードアウト傾斜磁場Ｇｒ強度をゼロにし、サブパルスとサブパルスの間に大強度のＧｒを印加する従来法（特願平７−２４０４３９）と比較し、励起ステップにおける傾斜磁場の切り替えが少ないため、励起ステップにおいて発生する騒音が小さいという効果がある。
【００３４】本発明の第二の実施形態として、図８(b)に示した励起ステップについて述べる。図８(a)は従来の励起ステップを示している。図８(b)においては、サブパルスを印加する間に同時に印加する傾斜磁場82の強度は、図８(a)においる傾斜磁場の強度の３分の１に設定されている。また、図８(b)におけるサブパルスの時間幅は全て、図８(a)におけるサブパルスの時間幅の３倍に設定されている。すなわち、図８(b)におけるサブパルスの時間幅は16*3=48マイクロ秒であり、傾斜磁場強度は30/3=10ミリテスラ/メートルである。
【００３５】この第二の実施形態も第一の実施形態と同様に、サブパルスの中心と該サブパルスに隣り合うサブパルスの中心の間に印加する傾斜磁場の積分値が該サブパルスと該サブパルスに隣り合うサブパルスに対応する２つのエコーの中心の間に印加するリードアウト傾斜磁場の積分値と一致するように該サブパルスと該サブパルスに隣り合うサブパルスの間隔を設定していると言える。この時、リードアウト傾斜磁場印加方向の励起プロファイルは、従来例と同じく図４に示したような方形周期波になる。１５０マイクロ秒の時間幅のＲＦパルスによりフリップ角１８０度の出力がだせる容量のＲＦパワーアンプを用いた時に、時間幅４８マイクロ秒のサブパルスのだせる最大フリップ角は、180/(150/48)=57.6 度であり、４５度を超えている。
【００３６】すなわち、ＲＦバーストを構成する全てのサブパルスの時間幅を広げ及びピークパワーを下げたことにより、一般に臨床に用いられている磁気共鳴イメージング装置に用意されているＲＦパワーアンプを用いて、これらサブパルスを出力することが可能であるという効果がある。
【００３７】また、図７(b)に示した第一の実施形態と比較して、図８(b)に示した励起ステップを用いれば、励起ステップにおける傾斜磁場の切り替えが少ないため、励起ステップにおいて発生する騒音が小さいという効果がある。ただし、図８(b)に示した励起ステップを用いると、図８(a)に示した従来の励起ステップと比較して、励起に必要な時間が大幅に長くなる。撮影時間短縮を優先させるならば、図７(b)に示した励起ステップを用いた方が良い。
【００３８】本発明の第三の実施形態として、図９(b)に示した励起ステップについて述べる。図９(a)は従来の励起ステップを示している。図９(b)においては、サブパルス91-cを印加する間に同時に印加する傾斜磁場92-3の強度は、図９(a)における傾斜磁場の強度の４分の１、すなわち30/4=7.5ミリテスラ/メートルに設定されている。また、サブパルス91-c の時間幅は、図９(a)におけるサブパルスの時間幅の４倍、すなわち16*4=64マイクロ秒に設定されている。また、サブパルス91-b, 91-dを印加する間に同時に印加する傾斜磁場92-2の強度は、図９(a)においる傾斜磁場の強度の３分の１、すなわち30/3=10ミリテスラ/メートルに設定されている。また、サブパルス91-b, 91-dの時間幅は、図９(a)におけるサブパルスの時間幅の３倍、すなわち16*3=48マイクロ秒に設定されている。
【００３９】この第三の実施形態も第一の実施形態と同様に、サブパルスの中心と該サブパルスに隣り合うサブパルスの中心の間に印加する傾斜磁場の積分値が該サブパルスと該サブパルスに隣り合うサブパルスに対応する２つのエコーの中心の間に印加するリードアウト傾斜磁場の積分値と一致するように該サブパルスと該サブパルスに隣り合うサブパルスの間隔を設定している。この時、リードアウト傾斜磁場印加方向の励起プロファイルは、従来例と同じく図４に示したような方形周期波になる。図９(b)に示した励起ステップを用いれば、２５０マイクロ秒の時間幅のＲＦパルスによりフリップ角１８０度の出力がだせる容量のＲＦパワーアンプを用いて、ＲＦバーストを構成する全てのサブパルスを出力することが可能である。
【００４０】２５０マイクロ秒の時間幅のＲＦパルスによりフリップ角１８０度の出力がだせる容量のＲＦパワーアンプを用いた時に、時間幅６４マイクロ秒のサブパルスのだせる最大フリップ角は、180/(250/64)=46.08 度であり、４５度を超えている。すなわち、サブパルス91-cを出力することが可能である。また、２５０マイクロ秒の時間幅のＲＦパルスによりフリップ角１８０度の出力がだせる容量のＲＦパワーアンプを用いた時に、時間幅４８マイクロ秒のサブパルスのだせる最大フリップ角は、180/(250/48)=34.56 度であり、３０度を超えている。すなわち、サブパルス91-b, 91-dを出力することが可能である。また、２５０マイクロ秒の時間幅のＲＦパルスによりフリップ角１８０度の出力がだせる容量のＲＦパワーアンプを用いた時に、時間幅１６マイクロ秒のサブパルスのだせる最大フリップ角は、180/(250/16) =11.52 度であり、１０度を超えている。すなわち、サブパルス91-a , 91-eを出力することが可能である。
【００４１】以上から、図９(b)に示した励起ステップを用いれば、図７(b)に示した第一の実施形態と比較して、任意のサブパルスの時間幅を広げピークパワーを下げたことにより、第一の実施形態の説明で述べたＲＦパワーアンプよりも容量の小さいＲＦパワーアンプを用いた場合でも、ＲＦバーストを構成する全てのサブパルスを出力することが可能となる。
【００４２】以上、本発明を特定の撮影パルスシーケンスについて説明したが、上記以外の撮影パルスシーケンスについても同様に、sinc関数で振幅変調したＲＦバーストを構成するサブパルス群のうちの任意のサブパルスのパワーの積分値と、このサブパルスを被写体に印加するのと同時に印加する傾斜磁場強度の積分との積が一定となる上で、このサブパルスとこのサブパルスに隣り合うサブパルスの時間間隔を任意に設定し、このサブパルスのピークパワーと、前記サブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度とを小さくするように設定することにより、一般に臨床に用いられている磁気共鳴イメージング装置に用意されているＲＦパワーアンプを用いて、ＲＦバーストを構成する全てのサブパルスを出力することが可能になる。例えば、１セット目のエコーは、１８０度パルスにより発生するスピンエコーである必要はなく、リードアウト傾斜磁場の反転により発生するフィールドエコーであっても良い。同様に２セット目以降のエコーは、リードアウト傾斜磁場の反転により発生するフィールドエコーである必要はなく、１８０度パルスにより発生するスピンエコーであっても良い。
【００４３】
【発明の効果】Ｓinc関数で振幅変調したＲＦバーストを構成するサブパルス群のうち少なくとも１つのサブパルスのパワーの積分値と、このサブパルスを被写体に印加するのと同時に印加する傾斜磁場強度の積分との積が一定となる上で、このサブパルスの時間幅を任意に設定し、このサブパルスの時間幅を広げピークパワーを下げ、このサブパルスを被写体に印加する期間に印加するリードアウト方向の傾斜磁場強度を小さくするように設定することにより、一般に臨床に用いられている磁気共鳴イメージング装置に用意されているＲＦパワーアンプを用いて、ＲＦバーストを構成する全てのサブパルスを出力することが可能になるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９０００２４０４
【氏名又は名称】技術研究組合医療福祉機器研究所
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月１８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜沼 辰之
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| 【公開番号】 |
特開平１１−４８１７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月１２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１６０８０５ |
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