| 【発明の名称】 |
磁気共鳴イメージング装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】越智 久晃
【氏名】谷口 陽
【氏名】塚田 啓二
【氏名】清水 博道
|
| 【要約】 |
【課題】リードアウト傾斜磁場の立ち上がり時間を少なくして撮影時間を短縮すること。
【解決手段】振幅変調ＲＦバースト１を被写体に照射するのと同時に印加する傾斜磁場を、直交３軸のうちの２軸の傾斜磁場発生装置を用いて合成磁場として発生させた後、前記２軸の傾斜磁場発生装置の傾斜磁場の極性を反転させ、その合成磁場によりエコー群を発生させることにより、前記２軸の傾斜磁場発生装置がそれぞれ発生する傾斜磁場の強度を小さくして、傾斜磁場の立上り時間を短縮する。その際に、エコー発生時の一方の傾斜磁場発生装置の傾斜磁場の振幅が、ＲＦバースト照射時に印加した該一方の傾斜磁場の振幅よりも大きく、エコー群発生時の他方の傾斜磁場発生装置の傾斜磁場の振幅が、ＲＦバースト照射時に印加した該他方の傾斜磁場の振幅よりも小さく設定する。 |
【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パルスと所定の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伴うエコーを、前記所定の方向の傾斜磁場とほぼ同じ方向の傾斜磁場を印加してスピンエコー又はフィールドエコーのエコー群として検出し、該検出したエコー群に基づいて前記被写体の断層像を作成する磁気共鳴イメージング装置において、前記励起用ＲＦパルスを前記被写体に印加するのと同時に印加する所定の方向の傾斜磁場を、直交３軸の内の２軸の傾斜磁場を発生する２つの傾斜磁場発生装置を駆動して合成磁場として発生させ、該２つの傾斜磁場発生装置の傾斜磁場の極性を反転させて前記エコー群を発生させ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２つの傾斜磁場発生装置によりそれぞれ発生させる前記エコー群発生時の傾斜磁場の振幅が、ほぼ同じで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３】 前記２つの傾斜磁場発生装置の一方の傾斜磁場発生装置により発生する第１の軸方向の傾斜磁場のエコー群発生時の振幅が、前記励起用ＲＦパルスの印加と同時に印加した第１の軸方向の傾斜磁場の振幅よりも大きく、他方の傾斜磁場発生装置により発生する第２の軸方向の傾斜磁場のエコー群発生時の振幅が、前記励起用ＲＦパルスの印加と同時に印加した第２の軸方向の傾斜磁場の振幅よりも小さく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４】 エコー群を最初に発生させた時に印加した２つの傾斜磁場発生装置から発生する傾斜磁場のそれぞれの振幅がゼロとなる時間が、両者で異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】 エコー群を最初に発生させた時に印加した第１の軸方向の傾斜磁場の出力がゼロとなる時間が、エコー群を最初に発生させた時に印加した第２の軸方向の傾斜磁場の出力がゼロとなる時間よりも遅く設定されていることを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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バーストを用いる磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴撮影装置又は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。すなわち、被写体内の原子核を励起するために、静磁場内に置かれた被写体に静磁場強度に比例した周波数の高周波磁場パルス（ＲＦパルス）を印加し、これに応じて被写体から発生する磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号に基づいて断層像を再構成する。
【０００３】被写体内の原子核を励起する励起ＲＦパルスとして、時間軸上に離散して配列された複数の高周波磁場サブパルスの振幅を、sinc 関数等の関数で変調したＲＦバーストを用いる撮影方法が知られている（特願平７-１１７０１５）。例えば、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。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。したがって、Ｔ＝２ｕとした振幅変調ＲＦバーストの搬送周波数を、互いに１／（２ｕ）［Ｈｚ］だけシフト(変化)させた２つのＲＦバーストを用いると、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から、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。つまり、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に合成することにより、解像度を向上させることが知られている（特願平８-７４９６０）。
【０００４】このような振幅変調ＲＦバーストを用いた撮影シーケンスの従来例を図８に示す。図８の横軸は時間を、縦軸は振幅変調ＲＦバースト又は傾斜磁場等の強度を表し、各軸のタイミングチャートは上から順に高周波磁場ＲＦ、ｘ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚ、エコー echo を示している。励起ＲＦバースト１は、５個のＲＦサブパルスを sinc 関数で振幅変調したものとされている。図示のように、励起ＲＦバースト１とｘ方向の傾斜磁場３２-０を同一時に印加して被写体内の原子核を励起する。次に、１８０度パルス３１とｚ方向のスライス傾斜磁場４とを同時に被写体を印加すると、スライス傾斜磁場の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、ｘ軸方向のリードアウト傾斜磁場３２-１-１を印加することによりスピンエコー６-１が発生する。エコー６-１を観察した後、リードアウト傾斜磁場３２の極性を反転して傾斜磁場３２-２-１を印加すると、フィールドエコー６-２が発生する。このように５個のサブパルスに対応する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の繰り返して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。なお、リードアウト傾斜磁場３２の印加及び反転に合わせて、ｙ方向の傾斜磁場Ｇｙを位相エンコード傾斜磁場３３として反転繰返し印加する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図８に示した従来の撮影シーケンスにおいて、エコーを計測（サンプリング）できるのは、ｘ方向のリードアウト傾斜磁場３２の強度が一定の部分（３２-１-１，３２-２-１，・・・，３２-ｎ-１）のみであり、リードアウト傾斜磁場３２の強度が変化している部分（３２-１-２，３２-２-２，・・・，３２-ｎ-２）は、エコーを計測できない無駄な時間になる。ここで、傾斜磁場の強度が変化している立上り時間又は立下り時間（以下、立ち上がり時間と総称する）を少なくできれば撮影時間を短縮できることになる。
【０００６】図８において、立ち上がり時間を少なくするためには、傾斜磁場の反転時の変化速度を速くすればよいことが分かる。すなわち、リードアウト傾斜磁場３２の変化している部分（３２-１-２，３２-２-２，・・・，３２-ｎ-２）の傾きを大きくすればよい。しかし、傾斜磁場の反転に係る変化速度を速くするには、傾斜磁場電源の容量を大きくする必要があり、コストが増大するので限界がある。
【０００７】また、図８において、リードアウト傾斜磁場３２の振幅を小さくすれば、傾斜磁場の変化速度が同じでも立ち上がり時間が少なくなる。しかし、磁気共鳴イメージング装置における撮影視野は、リードアウト傾斜磁場強度とサンプリングレート（信号をサンプリングするときの時間間隔）の積に反比例するため、リードアウト傾斜磁場強度を小さくすれば視野が大きくなる。視野が大きくなると、画像の空間分解能が劣化する。一方、リードアウト傾斜磁場強度を小さくし、サンプリングレートを大きくして、両者の積を一定にすれば視野は変化しないが、サンプリングレートを大きくすることにより、サンプリングを行っているリードアウト傾斜磁場強度が一定の部分（３２-１-１，３２-２-１，・・・，３２-ｎ-１）の時間を長くすることになるため、撮影時間を短くするという目的に合致しない。
【０００８】上述したように、リードアウト傾斜磁場の立ち上がり時間を少なくするために、リードアウト傾斜磁場強度を小さくすると、視野が大きくなってしまうので、空間分解能が劣化するという欠点がある。また、傾斜磁場電源の容量を大きくすれば、リードアウト傾斜磁場の立ち上がり時間を少なく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。
【０００９】本発明は、上記の問題を解消し、コストを増大させることなしに、リードアウト傾斜磁場の立ち上がり時間を少なくし、撮影時間を短縮することを解決課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気共鳴イメージング装置は、上記課題を解決するため、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パルスと所定の方向の傾斜磁場をほぼ同時に印加した後、被写体内に生じる核磁気共鳴に伴うエコーを、前記所定の方向の傾斜磁場とほぼ同じ方向の傾斜磁場を印加してスピンエコー又はフィールドエコーのエコー群として検出し、検出したエコー群に基づいて被写体の断層像を作成するにあたり、励起用ＲＦパルスを被写体に印加するのと同時に印加する所定の方向の傾斜磁場を、直交３軸の内の２軸の傾斜磁場を発生する２つの傾斜磁場発生装置を駆動して合成磁場として発生させ、この２つの傾斜磁場発生装置の傾斜磁場の極性を反転させてエコー群を発生させることを特徴とする。
【００１１】直交２軸の２つの傾斜磁場発生装置の合成磁場の大きさは、１つの傾斜磁場発生装置が発生する磁場強度の√２倍になることから、合成磁場の大きさを必要な磁場強度になるように設定すれば、１つの傾斜磁場発生装置が発生する磁場強度は従来の１／√２倍でよい。これに応じて、立ち上がり時間も１／√２倍に短縮されるから、傾斜磁場発生装置の容量を大きくすることによるコスト増大をさせずに、リードアウト傾斜磁場の立ち上がり時間を少なくして、撮影時間を短縮することができる。
【００１２】ここで、２つの傾斜磁場発生装置によりそれぞれ発生させるエコー群発生時の傾斜磁場の振幅を、ほぼ同じとすることができる。
【００１３】また、２つの傾斜磁場発生装置の一方の傾斜磁場発生装置により発生する第１の軸方向の傾斜磁場のエコー群発生時の振幅が、励起用ＲＦパルスの印加と同時に印加した第１の軸方向の傾斜磁場の振幅よりも大きく、他方の傾斜磁場発生装置により発生する第２の軸方向の傾斜磁場のエコー群発生時の振幅が、励起用ＲＦパルスの印加と同時に印加した第２の軸方向の傾斜磁場の振幅よりも小さく設定することにより、ｋ空間における位相エンコード方向の位相のシフトを行わせることができる。この場合、エコー群を最初に発生させた時に印加した２つの傾斜磁場発生装置から発生する傾斜磁場のそれぞれの振幅がゼロとなる時間が、両者で異なることになる。また、エコー群を最初に発生させた時に印加した第１の軸方向の傾斜磁場の出力がゼロとなる時間が、エコー群を最初に発生させた時に印加した第２の軸方向の傾斜磁場の出力がゼロとなる時間よりも遅く設定されていることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）図１に、本発明の磁気共鳴イメージング装置の一実施の形態の撮影シーケンスを示し、図２に磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す。図２に示すように、磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を発生するマグネット１０１と、傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生コイル１０２とを備え、それらが形成する磁場内に被写体１０３が置かれる。一般に、傾斜磁場発生コイル１０２は、ｘ，ｙ，ｚの３軸の傾斜磁場コイルから構成される。そして、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、傾斜磁場発生コイル１０２により傾斜磁場を発生させ、プローブ１０７からＲＦパルスを発生させる。
【００１５】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、結果はディスプレイ１１０に表示される。また、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。
【００１６】また、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。静磁場均一度の調整時には、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シーケンスと呼ばれている。
【００１７】ここで、図１に示した本発明の一実施の形態の撮影シーケンスを説明する。図１の横軸は時間を、縦軸はＲＦパルスや傾斜磁場等の振幅（強度）を表し、ＲＦは高周波磁場、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚはそれぞれｘ、ｙ、ｚ軸方向の傾斜磁場、echoはエコーを表す。図示のように、ｘ方向の傾斜磁場２-０とｙ方向の傾斜磁場３-０と同時に励起ＲＦパルス１を印加して被写体内の原子核を励起する。ここで、傾斜磁場２-０と傾斜磁場３-０の振幅は等しい。次いで、１８０度パルス３１とスライス傾斜磁場としてｚ方向の傾斜磁場４を同時に被写体を印加すると、ｚ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２-１-１及び傾斜磁場３-１-１を印加することによりエコー６-１が発生する。エコー６-１を観察した後、傾斜磁場の極性を反転して傾斜磁場２-2-１及び傾斜磁場３-２-１を印加すると、フィールドエコー６-２が発生する。
【００１８】ここで、励起ＲＦパルス１は、図３に示すように、５個の高周波磁場のサブパルス１１を sinc 関数１２で振幅変調たものである。そして、それらのサブパルス１１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２，３の反転の繰り返しによりｎセットのエコー群６を発生し、画像再構成に必要な数のエコーを計測する。すなわち、ｓｉｎｃ関数で振幅変調したＲＦバーストを被写体に照射するのと同時に印加する傾斜磁場を、ｘ，ｙ，ｚの３軸の内の２軸の傾斜磁場コイルを用いて合成磁場として発生させ、さらに、前記２軸の傾斜磁場コイルを用いて傾斜磁場の極性を反転させることによりエコー群を発生させている。そして、そのエコー群を計測して画像の再構成を行う。
【００１９】図１と、従来例である図８の撮影シーケンスを比較すると、エコーを計測する時間、すなわち、例えば、図１における傾斜磁場２-１-１あるいは３-１-１の印加時間と、図８における傾斜磁場３２-１-１の印加時間は同じである。一方、図１における傾斜磁場の立ち上がり時間は、図８における立ち上がり時間の約７１％になっている。これは、図１におけるｘ方向とｙ方向の傾斜磁場の合成磁場の強度が、図８におけるｘ方向の傾斜磁場強度と等しく設定されているためである。つまり、直交する大きさの等しい２つのベクトルを合成すると、大きさが√２倍で、向きが前記２つの両ベクトルに対して４５度の方向のベクトルとなる。そして、立ち上がり時間を短縮した分だけ、図１に示したシーケンスは図８に示したシーケンスに比べて撮影時間を短くすることが可能であることが分かる。例えば、１枚の画像の撮影時間を、約１５％短縮することができる。
【００２０】また、リードアウト傾斜磁場強度とサンプリングレートは、図１と図８の両者とも同じなので、視野は同じであり、同じ数のエコーを計測した場合、空間分解能も同じである。ただし、図８に示したシーケンスで得られたエコーを２次元フーリエ変換して得られた画像が、図６（ａ）に示す画像である場合、図１に示したシーケンスで得られたエコーを２次元フーリエ変換して得られた画像は図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）を４５度回転したものとなる。
【００２１】図１の撮影シーケンスについて、さらに詳しく述べる。前述したように、図１に示したシーケンスは、ｓｉｎｃ関数で振幅変調したＲＦバーストを被写体に照射するのと同時に印加する傾斜磁場を、ｘ，ｙ，ｚの３軸の内の２軸の傾斜磁場コイルを用いて合成磁場として発生させ、さらに、前記２軸の傾斜磁場コイルを用いて傾斜磁場の極性を反転させることによりエコー群を発生させている。図１において、破線で示した傾斜磁場５２と５３は、それぞれ傾斜磁場２-０と３-０と振幅の等しい傾斜磁場を同時に極性反転したものを示している。すなわち、傾斜磁場５２と５３の出力がゼロとなる時間は等しい。
【００２２】図１において、ｘ方向の傾斜磁場２のエコー群発生時の部分（２-１-１，２-２-１，・・・，２-ｎ-１）の振幅は、ＲＦバースト照射と同時に印加したｘ方向の傾斜磁場の振幅よりも小さく設定されていることが分かる。これとは逆に、ｙ方向の傾斜磁場３のエコー群発生時の部分（３-１-１，３-２-１，・・・，３-ｎ-１）の振幅は、ＲＦバースト照射と同時に印加したｙ方向の傾斜磁場の振幅よりも大きく設定されていることが分かる。さらに、エコー群を最初に発生させた時に印加するｙ軸方向の傾斜磁場３-１-１の出力がゼロとなる時間（傾斜磁場が変化している部分３-２-２が時間軸と交差する時間）が、エコー群を最初に発生させた時に印加するｘ軸方向の傾斜磁場２-１-１の出力がゼロとなる時間（傾斜磁場が変化している部分２-２-２が時間軸と交差する時間）よりも遅く設定されていることが分かる。このような関係に傾斜磁場の振幅を設定する理由は、ｋ空間におけるスキャン位置に対応させて、空間情報を付与するためである。
【００２３】ところで、図１の撮影シーケンスでは、エコー群発生時のｙ軸方向の傾斜磁場の振幅（３-１-１，３-２-１，・・・，３-ｎ-１部分の振幅）が、ＲＦバースト照射と同時に印加したｙ方向の傾斜磁場３-０の振幅よりも大きく設定されているため、傾斜磁場の変化速度が同じならば傾斜磁場３-０の立ち上がり時間よりも、エコー群発生時の傾斜磁場の立ち上がり時間の方が長くなる。しかし、図１の撮影シーケンスで得られる画像の画素数が、例えば１２８個の場合、エコー群発生時の傾斜磁場の振幅は、ＲＦバースト照射時の傾斜磁場３-０の振幅に対して１％程度大きいだけである。したがって、エコー群発生時の傾斜磁場の立ち上がり時間は、傾斜磁場３-０の立ち上がり時間に対して１％程度長くなるだけである。この１％程度立ち上がり時間が長くなる効果よりも、ＲＦバーストを被写体に照射するのと同時に印加する傾斜磁場をｘ，ｙの２軸の傾斜磁場コイルを用いて合成磁場として発生させることにより、立ち上がり時間を約３０％短くできる効果の方がはるかに大きい。この効果は、画像の画素数が多くなるほど顕著になる。
【００２４】以上、述べたように、ｓｉｎｃ関数で振幅変調したＲＦバーストを被写体に照射するのと同時に印加する傾斜磁場を、ｘ，ｙ，ｚの３軸の内の２軸の傾斜磁場コイルを用いて合成磁場として発生させ、さらに、前記２軸の傾斜磁場コイルを用いて傾斜磁場の極性を反転させることによりエコー群を発生させ、前記２軸のうちの、いずれか一方の第１の軸の傾斜磁場コイルから発生する第１の軸方向の傾斜磁場のエコー群発生時の振幅が、ＲＦバースト照射と同時に印加した前記第１の軸方向の傾斜磁場の振幅よりも大きく、他方第２の軸の傾斜磁場コイルから発生する第２の軸方向の傾斜磁場のエコー群発生時の振幅が、ＲＦバースト照射と同時に印加した前記第２の軸方向の傾斜磁場の振幅よりも小さく設定し、さらに、エコー群を最初に発生させた時に印加した前記第１の軸方向の傾斜磁場の出力がゼロとなる時間が、エコー群を最初に発生させた時に印加した前記第１の軸方向の傾斜磁場の出力がゼロとなる時間よりも遅く設定することにより、傾斜磁場の立ち上がり時間を約３０％短縮でき、その結果、撮影時間を従来に比べて短縮できるという効果がある。
【００２５】なお、図１においては、リードアウト傾斜磁場印加方向をｘ方向に、エンコード傾斜磁場印加方向をｙ方向に、スライス傾斜磁場印加方向をｚ方向に、それぞれ選んでいるが、これらは任意の方向に選ぶことができる。例えば、リードアウト傾斜磁場印加方向をｙ方向に、エンコード傾斜磁場印加方向をｘ方向に、スライス傾斜磁場印加方向をｚ方向に選択しても同じ断面が撮影できる。あるいは、リードアウト傾斜磁場印加方向をｚ方向に、エンコード傾斜磁場印加方向をｘ方向に、スライス傾斜磁場印加方向をｙ方向に選択すれば、別の断面を撮影できる。
【００２６】ところで、従来技術で説明したように、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、図５に示すように、周波数軸上では特定の幅を持った方形周期波１３となる。ここで、図３に示すように、サブパルス１１の間隔をｕ［秒］とすると、方形周期波１３の周期は１／ｕ［Ｈｚ］になる。また、sinc関数の周期をＴ［秒］とすると、方形周期波１３の幅は１／Ｔ［Ｈｚ］となる。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。そのため、励起ＲＦパルスと同時に印加される傾斜磁場の強度がＲＦパルスの印加期間において不変の場合、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ことになる。特に、Ｔ＝２ｕとした励起ＲＦパルスを用いた場合、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。そこで、図３に示すように、Ｔ＝２ｕのＲＦバーストの搬送周波数を、互いに１／（２ｕ）［Ｈｚ］だけシフト(変化)させた２つのＲＦバーストを用いると、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から、被写体の撮影断面内の原子核のほぼ全てを励起して撮影を行うことができる。そして、その２つのＲＦバーストに対応するエコー群を、それぞれを２次元逆フーリエ変換した後に合成することにより、画像の解像度を向上させることが知られている。なお、ＲＦバーストを振幅変調する関数としては厳密にｓｉｎｃ関数である必要はなく、フーリエ変換したときに方形状となる関数であれば良い。
【００２７】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。この方法により撮影して得られる画像の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。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１３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１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。このとき、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。しかし、図１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が、ここでは、図４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／（２ｕ）［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。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、図１の撮影シーケンスの励起ＲＦパルス１として、第１の振幅変調ＲＦバーストと第２の振幅変調ＲＦバーストを用い、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。
【００２８】（第２の実施の形態）図７に、本発明の特徴にかかる撮影シーケンスの他の実施の形態を示す。図７において、各軸は図１の場合と同一であることから説明を省略する。図示のように、本実施の形態が図１の撮影シーケンスと異なる点は、リードアウト時のｘ軸方向の傾斜磁場２とｙ軸方向の傾斜磁場３の極性を逆の関係にしたこと、及び励起時のｘ、ｙ軸方向の傾斜磁場強度は図１と同様に同じであるが、リードアウト時のｘ軸方向の傾斜磁場強度は励起時より小さく、ｙ軸方向の傾斜磁場強度は励起時より大きく設定している点で相違する。
【００２９】図７と、従来例である図８の撮影シーケンスとを比較すると、エコーを計測する時間、すなわち、例えば図７におけるリードアウト時の傾斜磁場２，３の印加時間と、図８における傾斜磁場３２-１-１の印加時間は同じである。しかし、図１の場合と同様に、図７における傾斜磁場の立ち上がり時間は、図８における立ち上がり時間の約７１％になっている。したがって、立ち上がり時間を短縮した分だけ図７に示したシーケンスは図８に示したシーケンスに比べて撮影時間を短くすることが可能であることが分かる。
【００３０】本実施の形態の撮影シーケンスについて、さらに詳しく述べる。図７に示したシーケンスは、ｓｉｎｃ関数で振幅変調したＲＦバースト１を被写体に照射するのと同時に印加する傾斜磁場を、ｘ，ｙ，ｚの３軸の内の２軸の傾斜磁場コイルを用いて合成磁場として発生させている。そして、前記２軸の傾斜磁場コイルを用いて傾斜磁場の極性を反転させることによりエコー群を発生させている。図７において、破線で示す傾斜磁場６２、６３は、それぞれ傾斜磁場２-０と３-０と振幅の等しい傾斜磁場を同時に極性反転したものを示している。すなわち、傾斜磁場６２、６３の出力がゼロとなる時間は等しい。図７より、ｘ方向の傾斜磁場２のエコー群発生時の部分（２-１-１，２-２-１，・・・，２-ｎ-１）の振幅は、ＲＦバースト照射と同時に印加したｘ方向の傾斜磁場２-０の振幅よりも大きく設定されていることが分かる。また、ｙ方向の傾斜磁場３のエコー群発生時の部分（３-１-１，３-２-１，・・・，３-ｎ-１）の振幅は、ＲＦバースト照射と同時に印加したｙ方向の傾斜磁場３-０の振幅よりも小さく設定されていることが分かる。さらに、エコー群を最初に発生させた時に印加するｘ軸方向の傾斜磁場２-１-１の出力がゼロとなる時間（傾斜磁場が変化している部分２-２-２が時間軸と交差する時間）が、エコー群を最初に発生させた時に印加するｙ軸方向の傾斜磁場３-１-１の出力がゼロとなる時間（傾斜磁場が変化している部分３-２-２が時間軸と交差する時間）よりも遅く設定されていることが分かる。
【００３１】以上、述べたように、ｓｉｎｃ関数で振幅変調したＲＦバーストを被写体に照射するのと同時に印加する傾斜磁場を、ｘ，ｙ，ｚの３軸の内の２軸の傾斜磁場コイルを用いて合成磁場として発生させ、さらに、前記２軸の傾斜磁場コイルを用いて傾斜磁場の極性を反転させることによりエコー群を発生させ、前記２軸のうちの、いずれか一方の第１の軸の傾斜磁場コイルから発生する第１の軸方向の傾斜磁場のエコー群発生時の振幅が、ＲＦバースト照射と同時に印加した前記第１の軸方向の傾斜磁場の振幅よりも大きく、他方第２の軸の傾斜磁場コイルから発生する第２の軸方向の傾斜磁場のエコー群発生時の振幅が、ＲＦバースト照射と同時に印加した前記第２の軸方向の傾斜磁場の振幅よりも小さく設定し、さらに、エコー群を最初に発生させた時に印加した前記第１の軸方向の傾斜磁場の出力がゼロとなる時間が、エコー群を最初に発生させた時に印加した前記第２の軸方向の傾斜磁場の出力がゼロとなる時間よりも遅く設定することにより、傾斜磁場の立ち上がり時間を約３０％短縮でき、その結果、撮影時間を従来に比べて短縮できるという効果がある。
【００３２】以上、本発明に係る撮影シーケンスを実施の形態に基づいて説明したが、上記以外の撮影シーケンスについても同様に、ＲＦバーストを被写体に照射するのと同時に印加する傾斜磁場を、ｘ，ｙ，ｚの３軸の内の２軸の傾斜磁場コイルを用いて合成磁場として発生させ、さらに、前記２軸の傾斜磁場コイルを用いて傾斜磁場の極性を反転させることによりエコー群を発生させ、前記２軸のうちの、いずれか一方の第１の軸の傾斜磁場コイルから発生する第１の軸方向の傾斜磁場のエコー群発生時の振幅が、ＲＦバースト照射と同時に印加した前記第１の軸方向の傾斜磁場の振幅よりも大きく、他方第２の軸の傾斜磁場コイルから発生する第２の軸方向の傾斜磁場のエコー群発生時の振幅が、ＲＦバースト照射と同時に印加した前記第２の軸方向の傾斜磁場の振幅よりも小さく設定し、さらに、エコー群を最初に発生させた時に印加した前記第１の軸方向の傾斜磁場の出力がゼロとなる時間が、エコー群を最初に発生させた時に印加した前記第２の軸方向の傾斜磁場の出力がゼロとなる時間よりも遅く設定することにより、傾斜磁場の立ち上がり時間を約３０％短縮でき、その結果、撮影時間を従来に比べて短縮することが可能である。
【００３３】例えば、１セット目のエコー６-１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。また、ｚ方向にエンコード量を多段階に変化させながら位相エンコード傾斜磁場を印加しながら、エコーを計測し、それらを３次元逆フーリエ変換することにより３次元画像を得る３次元撮影においても、本発明を用いることにより撮影時間を短縮することができる。また、ｘ，ｙ，ｚの各傾斜磁場印加方向は、目的に応じて任意の方向に選ぶことができる。例えば、スライス傾斜磁場印加方向をｙ方向に選択すれば、別の断面を撮影できる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、傾斜磁場の立ち上がり時間を短縮でき、その短縮できた分だけ従来に比べて撮影時間を短縮することが可能である。
|
| 【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
|
| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月１８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜沼 辰之
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−２６２４７８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）９月２８日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−６７９７０ |
|