(57)【要約】【課題】磁場の不均一性に左右されることなく、特定組織からの信号を抑制してコントラストの良い磁気共鳴画像を表示する抑制技術及びその抑制技術を適用することが可能なＭＲＩ装置を提供する。【解決手段】一様な静磁場中に置かれた被検体に、被検体の磁化を反転させる第１の電磁波と被検体のスライス面を特定する傾斜磁場とを印加する工程と、その工程で磁化が反転した被検体に、所定組織に係る磁化を倒す第２の電磁波を印加する工程と、その工程で所定組織に係る磁化を倒した被検体に、所定のタイミングで、磁化反転の工程で反転させた被検体の磁化を倒す第３の電磁波とスライス面を特定する傾斜磁場とを印加する工程とを有するハイブリッド法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一様な静磁場中に置かれた被検体に、該被検体の磁化を反転させる第１の電磁波と該被検体のスライス面を特定する傾斜磁場とを印加する磁化反転工程と、
前記磁化反転工程で磁化が反転した前記被検体に、該被検体の所定組織に係る磁化を倒す第２の電磁波を印加する磁化抑制工程と、
前記磁化抑制工程で前記所定組織に係る磁化を倒した前記被検体に、所定のタイミングで、前記磁化反転工程で反転させた該被検体の磁化を倒す第３の電磁波と前記スライス面を特定する傾斜磁場とを印加する磁化励起工程とを有し、
被検体から抑制された電磁波を受信することにより、コントラストのついた磁気共鳴画像用データを収集することを特徴とするハイブリッド法。
【請求項２】
前記磁化抑制工程は、前記第２の電磁波を印加後、前記所定組織に係る磁化の位相を分散させる傾斜磁場を印加するスポイリング工程を含むことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド法。
【請求項３】
前記第１の電磁波は、前記被検体に形成された縦磁化を反転させる１８０度ＲＦパルスにより生成され、前記第３の電磁波は、前記縦磁化を９０度倒す９０度ＲＦパルスにより生成されるものであって、該第３の電磁波は、遅くとも該第１の電磁波により反転させた前記所定組織に係る縦磁化がゼロに減衰するまでのタイミングで、該被検体に印加されることを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド法。
【請求項４】
前記所定組織は、前記被検体中の脂肪組織であり、前記第３の電磁波は、前記第１の電磁波が印加されてから８０ｍｓ乃至１４０ｍｓ経過後で、かつ前記スポイリング工程終了後に印加されることを特徴とする請求項２又は３記載のハイブリッド法。
【請求項５】
前記第２の電磁波は、前記所定組織に係る縦磁化を９０度から１１０度の範囲内に倒す、少なくとも１つの化学的飽和パルスにより生起されるものであることを特徴とする請求項１から４のうち何れか１項記載のハイブリッド法。
【請求項６】
前記第２の電磁波は、前記所定組織に係る縦磁化を９０度から１１０度の範囲内に倒す、少なくとも１つの化学的飽和パルスと、該所定組織に係る縦磁化を１６０度から１８０度の範囲内に倒す、少なくとも１つの化学的飽和パルスとにより生成されるものであることを特徴とする請求項１から４のうち何れか１項記載のハイブリッド法。
【請求項７】
前記第２の電磁波は、中心周波数又は周波数帯域が互いに異なる複数の化学的飽和パルスにより生起されるものであることを特徴とする請求項５又は６記載のハイブリッド法。
【請求項８】
一様な静磁場中に配置されて磁化が形成された被検体に電磁波及び傾斜磁場を印加し、該被検体から受信した電磁波により磁気共鳴画像を表示するＭＲＩ装置であって、
前記被検体に電磁波を印加し、該被検体から電磁波を受信するRFコイル部と、
前記被検体に所定の傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル部と、
前記ＲＦコイル部から印加される電磁波、前記傾斜磁場コイル部から印加される傾斜磁場、及び該ＲＦコイル部で受信される電磁波を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記被検体の磁化を反転させる第１の電磁波と該被検体のスライス面を特定する傾斜磁場とを印加させる磁化反転手順と、
前記磁化反転手順で磁化が反転した前記被検体に、該被検体の脂肪組織に係る磁化を倒す第２の電磁波を印加させる磁化抑制手順と、
前記磁化抑制手順で前記脂肪組織に係る磁化を倒した前記被検体に、所定のタイミングで、前記磁化反転手順で反転させた該被検体の磁化を倒す第３の電磁波と前記スライス面を特定する傾斜磁場とを印加させる磁化励起手順とを行うことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記磁化抑制手順の後に前記脂肪組織に係る磁化の位相を分散させる傾斜磁場を印加させるスポイリング手順を行うことを特徴とする請求項８記載のＭＲＩ装置。
【請求項１０】
前記第１の電磁波を生成する１８０度ＲＦパルスと前記第３の電磁波を生成する９０度ＲＦパルスとを前記ＲＦコイル部に送信するＲＦコイル駆動部を備え、前記制御部は、前記ＲＦコイル部に前記１８０度ＲＦパルスが送信されてから８０ｍｓ乃至１４０ｍｓ経過後に前記９０度ＲＦパルスが送信されるように前記ＲＦコイル駆動部を制御することを特徴とする請求項８又は９記載のＭＲＩ装置。
【請求項１１】
所定の傾斜磁場を生成するＲＦパルスを前記傾斜磁場コイル部に送信する傾斜磁場コイル駆動部を備え、前記制御部は、前記ＲＦコイル部に前記９０度ＲＦパルスが送信される前に、前記位相を分散させる傾斜磁場を前記傾斜磁場コイル部に印加させるＲＦパルスを前記傾斜磁場コイル駆動部に生成させる制御を行うことを特徴とする請求項１０記載のＭＲＩ装置。
【請求項１２】
前記ＲＦコイル駆動部は、前記第２の電磁波を生成する、前記脂肪組織に形成される縦磁化を９０度から１１０度の範囲内に倒す第１の化学的飽和パルス及び１６０度から１８０度の範囲内に倒す第２の化学的飽和パルスの何れか一方又は双方を生成するものであって、
前記制御部は、前記ＲＦコイル部に前記第１の化学的飽和パルス及び前記第２の化学的飽和パルスの何れか一方又は双方のうちの少なくとも１つが送信されるように前記ＲＦコイル駆動部を制御することを特徴とする請求項８から１１のうち何れか１項記載のハイブリッド法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の特定組織からのＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）における信号の抑制技術及びその抑制技術を適用したＭＲＩ装置に関し、より詳しくは、ＳＴＩＲ（Short TI Inversion Recovery)法とＣＨＥＳＳ（Chemical
Shift Selective）法とを組み合わせた ＳＴＩＲ-ＣＨＥＳＳ-Ｈｙｂｒｉｄ法（以下「ハイブリッド法」という）及びその方法を適用可能なＭＲＩ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、磁気共鳴現象を利用して被検体の検査部位における水素原子核のスピン（以下単に「核スピン」と称する。）の密度分布や磁化の緩和時間分布に関するデータを収集し、検査部位の断層画像を表示する装置である。
被検体に豊富に含まれる水分や脂肪分などに強い静磁場が作用すると、被検体の核スピンは、静磁場の強さに比例する周波数（ラーモア周波数）で歳差運動を行い、巨視的磁化が静磁場方向を向く。この核スピンにラーモア周波数の高周波パルス（以下「ＲＦパルス」と称する。）を印加するとそのエネルギーを吸収して核スピンが倒れる。核スピンが倒れる角度（以下「フリップ角」と称する）は、印加されるＲＦパルスの強さによって異なる。核スピンが９０度倒れる強さのＲＦパルスを９０度ＲＦパルスといい、核スピンが１８０度倒れ、反転するＲＦパルスを１８０度ＲＦパルスという。また、核スピンの磁化のうち、静磁場方向の磁化を「縦磁化」といい、静磁場方向に垂直な磁化を「横磁化」という。例えば、９０度ＲＦパルスの印加を止めると倒れた核スピンの横磁化が徐々に小さくなる一方、縦磁化が次第に大きくなり、再び静磁場方向を向いた定常状態に戻る。同様に、１８０度倒れた核スピンも、縦磁化が徐々に小さくなった後、再び大きくなる。そして静磁場方向を向いた定常状態に戻る。これを緩和現象といい、この緩和現象には縦緩和現象と横緩和現象とがある。縦磁化が当初の値の約６３％に回復する時間を縦緩和（Ｔ１緩和）時間、横磁化が最大値の約３7％に減少するまでの時間を横緩和（Ｔ２緩和）時間といい、Ｔ１時間、Ｔ２時間は、被検体の組織によって異なる。ＲＦパルスの照射時間間隔（ＴＲ）、ＲＦパルスが照射されてから横磁化をコイルでピックアップしたＭＲ信号を検知するまでの時間（ＴＥ）を調整すれば組織に応じてＭＲ信号強度が変化するので、コントラストのある検査部位のＴ１強調画像あるいはＴ２強調画像を画面表示することができる。
【０００３】
一般に、Ｔ２強調画像は、水分や多くの病変が高信号（白）になるので、病変の検出に有用であるとされている。しかし、Ｔ１強調画像に較べてＴＲが長いので、T1強調画像に較べて撮像時間が数倍になるという欠点がある。そこで、一回のＴＲの間に複数のＭＲ信号を測定することにより撮像時間が大幅に短縮された高速ＳＥ法などの高速撮像法が開発されている（特許文献1ほか参照）。
しかし、高速ＳＥ法（以下「ＦＳＥ法」又は「ＴSＥ法」という）は、Ｊカップリング効果とＭＴ効果の影響により、脂肪分からの信号が強調される。このため、脂肪組織に囲まれた病変のコントラストが低下し、Ｔ２強調画像本来の有用性が損なわれる場合がある。また、T１強調画像においては、脂肪分が高信号になり、画像上は白く表示されるので、造影等によって病変が高信号を示す場合には、高信号の部位が脂肪なのか病変なのか判別困難である。そこで、脂肪組織からのMR信号を抑制する、周波数選択的脂肪抑制方法や非選択的脂肪抑制方法が用いられる。
【０００４】
周波数選択的脂肪抑制方法としては、脂肪の共鳴周波数に一致した狭帯域の化学的飽和パルス（静磁場中の縦磁化を９０度〜１１０度倒すことができるパルス）を印加して脂肪組織の縦磁化を倒し、直後にスポイラーパルスを印加して横磁化の位相分散を図り、次にＲＦパルスを印加してＭＲ信号強度を測定するＣＨＥＳＳ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｈｉｆｔ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ）法、脂肪の共鳴周波数に一致した狭帯域の反転パルス（静磁場中の縦磁化を１１０度前後倒すことができるパルス）を印加した後、脂肪の縦磁化がゼロになる反転回復時間に、ＲＦパルスを印加してＭＲ信号強度を測定するＳＰＩＲ（spectral pre-saturation with inversion recovery）法、ＳＰＩＲ法における１１０度反転パルスの代わりに１８０度反転パルスを用いるＳＰＡＩＲ（spectral attenuated inversion recovery）法などが開発されている（特許文献２〜４参照）。
また、非選択的脂肪抑制方法としては、水と脂肪のＴ１緩和時間の差を利用し、１８０度ＲＦパルスを印加した後、脂肪の縦磁化がゼロに達する反転時間に９０度ＲＦパルスを印加し、脂肪組織からの信号を抑制するＳＴＩＲ（Ｓhort Ｉnversion Ｔime Ｉnversion Ｒecovery）法が開発されている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８１１２４６号公報
【特許文献２】特許第３６８８７８２号公報
【特許文献３】特開２００８−２６４４９９号公報
【特許文献４】特開２００９−２０８号公報
【特許文献５】特許第３４３２５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＣＨＥＳＳ法は、水分と脂肪分との共鳴周波数の差を利用し、脂肪の共鳴周波数に一致した狭帯域の飽和高周波パルスを印加して脂肪組織のみを選択的に励起することで、脂肪の縦磁化をゼロにする方法である。従って、例えば検査部位の形状が複雑で作用する磁場が不均一となる場合には、ターゲットの共鳴周波数にずれが生じ、信号抑制が不完全になることがある。一方、ＳＴＩＲ法は、磁場の不均一性に左右されず、低磁場でも有効であるが、ＭＲ信号強度が低下し、ＳＮＲが悪化する。また脂肪組織と反転時間が同じ組織も脂肪と一緒に抑制されてしまう。
本発明は、上記事情に鑑み、磁場の不均一性に左右されることなく、特定組織からの信号を抑制してコントラストの良い磁気共鳴画像を表示する抑制技術及びその抑制技術を適用することが可能なＭＲＩ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のハイブリッド法は、一様な静磁場中に置かれた被検体に、該被検体の磁化を反転させる第１の電磁波と該被検体のスライス面を特定する傾斜磁場とを印加する磁化反転工程と、上記磁化反転工程で磁化が反転した上記被検体に、該被検体の所定組織に係る磁化を倒す第２の電磁波を印加する磁化抑制工程と、上記磁化抑制工程で上記所定組織に係る磁化を倒した上記被検体に、所定のタイミングで、上記磁化反転工程で反転させた該被検体の磁化を倒す第３の電磁波と上記スライス面を特定する傾斜磁場とを印加する磁化励起工程とを有し、被検体から抑制された電磁波を受信することにより、コントラストのついた磁気共鳴画像用データを収集することを特徴とする。
このように、本発明のハイブリッド法は、ＳＴＩＲ法による磁化工程及び励起工程と、ＣＨＥＳＳ法などによる磁化抑制工程とを組み合わせたもので、被検体の磁化を反転した後に、例えば脂肪組織など所定組織の磁化を倒して縦磁化抑制を行い、所定組織の反転時間前に全ての組織の縦磁化を横に倒し、そこから受信した電磁波から画像データを収集するので、脂肪組織などの所定組織と他の組織とのコントラストの大きい磁気共鳴画像を表示することができる。
ここで、上記磁化抑制工程は、上記第２の電磁波を印加後、上記所定組織に係る磁化の位相を分散させる傾斜磁場を印加するスポイリング工程を含んでいれば、磁化抑制工程で磁化を倒した脂肪組織などからの電磁波は受信されないので脂肪抑制を徹底できる。
【０００８】
また、上記第１の電磁波は、上記被検体に形成された縦磁化を反転させる１８０度ＲＦパルスにより生成され、上記第３の電磁波は、上記縦磁化を９０度倒す９０度ＲＦパルスにより生成されるものであって、該第３の電磁波は、遅くとも該第１の電磁波により反転させた上記所定組織に係る縦磁化がゼロに減衰するまでのタイミングで、該被検体に印加することにすれば、受信する電磁波から、より高い信号強度を得ることができる。
さらに上記所定組織は、上記被検体中の脂肪組織であり、上記第３の電磁波は、上記第１の電磁波が印加されてから８０ｍｓ乃至１４０ｍｓ経過後で、かつ上記スポイリング工程終了後に印加することにすれば、磁場不均一による影響を受けることなくコントラストの大きい磁気共鳴画像を表示することができる。
また、上記第２の電磁波は、上記所定組織に係る縦磁化を９０度から１１０度の範囲内に倒す、少なくとも１つの化学的飽和パルスにより生起されるものであっても、上記第２の電磁波は、上記所定組織に係る縦磁化を９０度から１１０度の範囲内に倒す、少なくとも１つの化学的飽和パルスと、該所定組織に係る縦磁化を１６０度から１８０度の範囲内に倒す、少なくとも１つの化学的飽和パルスとにより生成されるものであってもよく、さらに上記第２の電磁波は、中心周波数又は周波数帯域が互いに異なる複数の化学的飽和パルスにより生起されるものであれば、脂肪抑制をさらに徹底することができる。
【０００９】
本発明のＭＲＩ装置は、一様な静磁場中に配置されて磁化が形成された被検体に電磁波及び傾斜磁場を印加し、該被検体から受信した電磁波により磁気共鳴画像を表示するＭＲＩ装置であって、上記被検体に電磁波を印加し、該被検体から電磁波を受信するRFコイル部と、上記被検体に所定の傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル部と、上記ＲＦコイル部から印加される電磁波、上記傾斜磁場コイル部から印加される傾斜磁場、及び該ＲＦコイル部で受信される電磁波を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記被検体の磁化を反転させる第１の電磁波と該被検体のスライス面を特定する傾斜磁場とを印加させる磁化反転手順と、上記磁化反転手順で磁化が反転した上記被検体に、該被検体の脂肪組織に係る磁化を倒す第２の電磁波を印加させる磁化抑制手順と、上記磁化抑制手順で上記脂肪組織に係る磁化を倒した上記被検体に、所定のタイミングで、上記磁化反転手順で反転させた該被検体の磁化を倒す第３の電磁波と上記スライス面を特定する傾斜磁場とを印加させる磁化励起手順とを行うことを特徴とする。
このように、制御部の手順を構成することにより、磁場不均一による影響を受けることなく、所定組織と他の組織とのコントラストの大きい磁気共鳴画像を表示することができる。
ここで、上記制御部は、上記磁化抑制手順の後に上記脂肪組織に係る磁化の位相を分散させる傾斜磁場を印加させるスポイリング手順を行うことが好ましく、また上記第１の電磁波を生成する１８０度ＲＦパルスと上記第３の電磁波を生成する９０度ＲＦパルスとを上記ＲＦコイル部に送信するRFコイル駆動部を備え、上記制御部は、上記RFコイル部に上記１８０度ＲＦパルスが送信されてから８０ｍｓ乃至１４０ｍｓ経過後に上記９０度パルスが送信されるように上記RFコイル駆動部を制御することも、さらに所定の傾斜磁場を生成する高周波パルスを上記傾斜磁場コイル部に送信する傾斜磁場コイル駆動部を備え、上記制御部は、上記ＲＦコイル部に上記９０度ＲＦパルスが送信される前に、上記位相を分散させる傾斜磁場を上記傾斜磁場コイル部に印加させる高周波パルスを上記傾斜磁場コイル駆動部に生成させる制御を行うことも好ましい。
このようにすれば、ＳＴＩＲ法によって脂肪抑制する場合よりも撮像時間を短縮し、しかもよりコントラストの大きい磁気共鳴画像を表示することができる。
また、上記ＲＦコイル駆動部は、上記第２の電磁波を生成する、上記脂肪組織に形成される縦磁化を９０度から１１０度の範囲内に倒す第１の化学的飽和パルス及び１６０度から１８０度の範囲内に倒す第２の化学的飽和パルスの何れか一方又は双方を生成するものであって、上記制御部は、上記ＲＦコイル部に上記第１の化学的飽和パルス及び第２の化学的飽和パルスの何れか一方又は双方のうちの少なくとも１つが送信されるように上記ＲＦコイル駆動部を制御することも好ましい。
このように、種類の異なるＣＨＥＳＳパルスなどを組み合わせて用いれば、脂肪抑制をより徹底できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のハイブリッド法又は本発明のMRI装置によれば、反転時間を所定範囲内に設定することにより、特定組織からの信号を磁場の不均一性に左右されずに抑制し、コントラストの大きい磁気共鳴画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態のＭＲＩ装置を一例として示す概略構成図である。
【図２】図２は、本実施形態の制御部から出力される制御信号で実行されるハイブリッド法のパルスシーケンスを示す図である。
【図３】図３は、反転時間（ＴＩ）を変化させたときのＮｉＣl水溶液の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である。
【図４】図４は、ＳＴＩＲ法において、反転時間（ＴＩ）を変化させたときの６ｍＭのＮｉＣl水溶液、脂肪、筋肉、水の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である。
【図５】図５は、本実施形態のハイブリッド法において、反転時間（ＴＩ）を変化させたときの６ｍＭのＮｉＣl水溶液、脂肪、筋肉、水の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である。
【図６】図６は、ＣＨＥＳＳ法において、ＣＨＥＳＳパルスの中心周波数がずれたときのＮｉＣl水溶液（５ｍＭ、６ｍＭ、７ｍＭ、８ｍＭ）、水、脂肪、筋肉の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である。
【図７】図７は、ハイブリッド法において、ＣＨＥＳＳパルスの中心周波数がずれたときのＮｉＣl水溶液（５ｍＭ、６ｍＭ、７ｍＭ、８ｍＭ）、水、脂肪、筋肉の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である（反転時間５０ｍｓ）。
【図８】図８は、ハイブリッド法において、ＣＨＥＳＳパルスの中心周波数がずれたときのＮｉＣl水溶液（５ｍＭ、６ｍＭ、７ｍＭ、８ｍＭ）、水、脂肪、筋肉の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である（反転時間８０ｍｓ）。
【図９】図９は、ハイブリッド法において、ＣＨＥＳＳパルスの中心周波数がずれたときのＮｉＣl水溶液（５ｍＭ、６ｍＭ、７ｍＭ、８ｍＭ）、水、脂肪、筋肉の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である（反転時間１１０ｍｓ）。
【図１０】図１０は、ハイブリッド法において、ＣＨＥＳＳパルスの中心周波数がずれたときのＮｉＣl水溶液（５ｍＭ、６ｍＭ、７ｍＭ、８ｍＭ）、水、脂肪、筋肉の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である（反転時間１４０ｍｓ）。
【図１１】図１１は、ハイブリッド法において、ＣＨＥＳＳパルスの中心周波数がずれたときのＮｉＣl水溶液（５ｍＭ、６ｍＭ、７ｍＭ、８ｍＭ）、水、脂肪、筋肉の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である（反転時間１７０ｍｓ）。
【図１２】図１２は、ハイブリッド法において、ＣＨＥＳＳパルスの中心周波数がずれたときのＮｉＣl水溶液（５ｍＭ、６ｍＭ、７ｍＭ、８ｍＭ）、水、脂肪、筋肉の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である（反転時間２００ｍｓ）。
【図１３】図１３は、ハイブリッド法において、ＣＨＥＳＳパルスの中心周波数がずれたときのＮｉＣl水溶液（５ｍＭ、６ｍＭ、７ｍＭ、８ｍＭ）、水、脂肪、筋肉の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である（反転時間２３０ｍｓ）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本実施形態のＭＲＩ装置を一例として示す概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のＭＲＩ装置１は、静磁場形成部２と、寝台部３と、ＲＦコイル部４と、ＲＦ駆動部１４と、傾斜磁場コイル部５と、傾斜磁場コイル駆動部１５と、データ収集部１６と、データ処理部３０と、制御部２０と、操作部３１と、表示部３２とを有する。
静磁場形成部２は、被検体４０を収容するトンネル状の撮像空間１０に静磁場を形成する。静磁場は、一対の永久磁石又は電磁石により、トンネル内の被検体４０の身長方向に均一に形成される。なお、電磁石は超伝導磁石を用いて構成することができる。
寝台部３は、被検体４０を載置する台であり、図示しない駆動手段により駆動されて、撮像空間１０の内外間を移動する。ＲＦコイル部４は、送信用と受信用とを兼ね、静磁場形成部２により静磁場が形成された撮像空間１０の被検体４０の検査部位に配置され、被検体４０にＲＦパルスによる電磁波をTR時間間隔で繰り返し印加し、被検体４０のプロトンの核スピンを励起する。そして、ＲＦパルスを印加したときからＴＥ時間（エコー時間）経過後に被検体４０のプロトンから発する電磁波により誘起される電圧又は電流をＭＲ信号として受信する。
ＲＦ駆動部１４は、変調器、増幅器、発振器を有し、後述する、制御部２０からの制御信号に基づいて、各種のＲＦパルスや飽和高周波パルスを生成し、ＲＦコイル部４に出力する。
【００１３】
傾斜磁場コイル部５は、ＲＦコイル部４が受信するＭＲ信号に空間的な位置情報を付加するためのもので、３系統のコイルを有する。そして静磁場形成部２により均一な静磁場が形成された撮像空間１０に、スライス選択方向Ｇｓ、位相エンコード方向Ｇｐ、周波数エンコード方向Ｇｒに勾配を持ったスライス選択傾斜磁場Ｇｚ、位相エンコード傾斜磁場Ｇｙ、周波数エンコード傾斜磁場Ｇｘそれぞれを印加することができる。すなわち、ＲＦパルスによる電磁波を印加する被検体４０のスライス位置（Ｚ軸方向）に応じて強さに勾配をつけたスライス選択磁場Ｇｒを印加して、ＭＲ信号にスライス位置の情報を付加する。そして、そのスライス位置からのＭＲ信号を受信するタイミングで位相（Ｙ軸方向）及び周波数（Ｘ軸方向）に勾配をつけたそれぞれ位相エンコード傾斜磁場Ｇｙ及び周波数エンコード傾斜磁場Ｇｘを印加する。
傾斜磁場駆動部１５は、傾斜磁場コイル部５の３系統のコイルに対応した３系統の駆動回路を有し、後述する、制御部２０からの制御信号に基づいて、傾斜磁場コイル部１５を駆動するパルスを生成し、３系統のコイルそれぞれから静磁場が形成されている撮像空間１０の被検体４０に、スライス選択傾斜磁場Ｇｚ、位相エンコード傾斜磁場Ｇｙ、周波数エンコード傾斜磁場Ｇｘそれぞれを印加させる。
【００１４】
データ収集部１６は、位相検波器、ＡＤ変換器を有し、後述する、制御部２０からの制御信号に基づいて、ＲＦコイル部４で受信したＭＲ信号を位相検波し、ＡＤ変換してデータ処理部３０に出力する。
データ処理部３０は、コンピュータにより構成され、操作部３１から入力された指令に基づいて演算処理を行い制御部２０に出力し、データ収集部１６から入力されるＭＲ信号にフーリエ変換処理を施して被検体４０の画像データを生成し、生成された画像データを表示部３２に出力する。
操作部３１は、キーボードやマウスなどの操作デバイスで構成され、オペレータによって、撮像条件や適用するパルスシーケンスが入力され又は選択されると、その指令をデータ処理部３０に送る。
表示部３２は、ディスプレイ装置などにより構成され、データ処理部３０から送られた被検体４０に係る画像データを画像表示する。
【００１５】
制御部２０は、コンピュータ及びコンピュータを機能させるプログラムで構成される。プログラムは、ＲＦ制御機能、傾斜磁場制御機能、及びデータ収集制御機能それぞれを実行するサブプログラム、並びにパルスシーケンス制御機能を実行するメインプログラムからなり、データ処理部３０から入力された指令に基づいてプログラムの実行処理を行い、ＲＦ駆動部１４、傾斜磁場コイル駆動部１５、及びデータ収集部１６を制御する制御信号を出力する。ＲＦ制御機能は、ＲＦ駆動部１４からＲＦコイル部４に送信する各種のＲＦパルス、飽和高周波パルスなどを生成するための機能であり、パルスの強さ、幅、印加タイミング、中心周波数、周波数帯域などを設定する機能である。傾斜磁場制御機能は、傾斜磁場コイル部５から各種の傾斜磁場を印加するための各種の駆動パルスを傾斜磁場コイル駆動部１５に生成させるための機能であり、パルスの強さ、幅、印加タイミングなどを設定する機能である。
すなわち、ＲＦコイル部４がＲＦパルスを繰り返し送信する時間内に、傾斜磁場コイル駆動部１５が、例えばスライス選択方向、位相エンコード方向、周波数エンコード方向それぞれの傾斜磁場の時間積分値がゼロになるようなパルスを生成させる機能であり、それによって傾斜磁場コイル部５は、位置情報となる傾斜磁場を印加したり、被検体４０の横磁化を消去する傾斜磁場を印加する。データ収集制御機能は、ＲＦコイル部４からＲＦパルスが印加され、そのＭＲ信号がＲＦコイル部４で受信されるタイミングで、ＲＦコイル部４の送受を切り換え、データ収集部１６にＭＲ信号を収集させる機能である。
【００１６】
本実施形態のＭＲＩ装置１を用いて被検体４０の断層画像を撮像するときは、先ず、被検体４０を寝台３０に載せ、検査部位にＲＦコイル部４を設置する。オペレータが操作部３１に撮像条件を入力すると、データ処理部３０を介して制御部２０に指令が送られる。
オペレータは、例えば機種に応じて決まっている最大傾斜磁場の大きさや最小バンド幅の範囲内で傾斜磁場の大きさやバンド幅を選択し、操作部３１に入力し、撮像野（ＦＯＶ）を設定する。また、実行するパルスシーケンスを選択し、反転時間ＴＩ、縦緩和時間Ｔ１及び横緩和時間Ｔ２、繰り返し時間ＴＲ、傾斜磁場のバンド幅ＢＷ、スライス間隔、周波数エンコードステップ数Ｎｘ、位相エンコードステップ数Ｎｙ、エコートレイン数ＥＴＬなどの撮像条件を入力する。本実施形態においては、ハイブリッド法を実行するパルスシーケンスを選択する。
操作部３１に入力された撮像条件に基づいて、被検体４０は静磁場が形成された撮像空間に移動する。制御部２０は、ＲＦ駆動部１４、傾斜磁場コイル駆動部１５、及びデータ収集部１６それぞれに制御信号を出力し、被検体４０に高周波磁場と傾斜磁場とを印加して、その被検体４０から発生するＭＲ信号を収集する制御を行う。
本実施形態の制御部２０は、ＲＦ制御機能及び傾斜磁場制御機能及びデータ収集制御機能により予め設定されたハイブリッド法の予備パルス及び画像データ収集用パルスで構成されるパルスシーケンスを実行する制御信号を出力する。
表示部３２は、データ処理部３０から送られた検査部位の画像データを表示部３２に画像表示する。
【００１７】
図２は、本実施形態の制御部から出力される制御信号で実行されるハイブリッド法のパルスシーケンスを示す図である。
図２において、横軸は、時間の経過を表し、上段のＲＦは、ＲＦコイル部４から印加される電磁波を示し、それより下段は傾斜磁場コイル部５から印加される傾斜磁場６１を示し、Ｇｒｘは、周波数エンコード傾斜磁場Ｇｘを、Ｇｒｙは、位相エンコード傾斜磁場Ｇｙを、Ｇｒｚは、スライス選択傾斜磁場Ｇｚをそれぞれ示す。
【００１８】
はじめに、ＲＦコイル部４は、１８０度ＲＦパルスによる電磁波５１を印加し、それと同時に、傾斜磁場コイル部５は、傾斜磁場パルス６１によるスライス選択傾斜磁場Ｇｚを印加する。これによって、被検体４０のスライス面におけるプロトンの核スピンが反転し、スライス選択傾斜磁場ＧｚによってエンコードされたＭＲ信号を発生させ、特定のスライス面を選択することが可能になる。なお、後続の９０度ＲＦパルスによる電磁波５２を印加する際にも、同様の趣旨で傾斜磁場６２によるスライス選択傾斜磁場Ｇｚが印加される。
【００１９】
次に、ＲＦコイル部４は、脂肪と共鳴周波数が一致する、フリップ角が９０度から１１０度の狭帯域の化学的飽和パルス（以下「ＣＨＥＳＳパルス」という。）による電磁波５３を印加する。これにより、１８０度ＲＦパルスによる電磁波５１を印加して反転した脂肪組織の磁化を横転させ、脂肪組織の縦磁化を低減する。一方、傾斜磁場コイル部５は、スポイラーパルスによるによるスライス選択傾斜磁場Ｇｚ、位相エンコード傾斜磁場Ｇｙ、周波数エンコード傾斜磁場Ｇｘ、スポイラ傾斜磁場（spoiler-gradient）６５を印加し、１８０度ＲＦパルスによる電磁波５１の印加によって倒した脂肪組織の横磁化を位相分散させ、脂肪組織からのＭＲ信号を消去するグラディエントスポイリングを行う。
ここで、本実施形態のハイブリッド法では、スポイラーパルスによって３方向のスポイラ傾斜磁場６５を印加しているが、スポイラ傾斜磁場６５は必ずしも３方向同時に印加する必要はなく、１方向であっても、２方向であっても、ＭＲ信号の強度に影響させずに横磁化の位相分散が図れればよい。
【００２０】
ここで、本実施形態のグラディエントスポイリングでは、１個のＣＨＥＳＳパルスによる電磁波５３を印加しているが、ＣＨＥＳＳパルスは、必ずしも１個である必要はなく、複数個印加してもよい。
一般に、脂肪の反転時間ＴＩは、磁場の強さが０．５Ｔのときは約１００ｍｓ、１．５Ｔのときは約１４０ｍｓであり、本実施形態においては、８０ｍｓから１４０ｍｓに設定されている。これに対し、ＣＨＥＳＳパルスの幅は、１０ｍｓから１５ｍｓであることから、脂肪の反転時間ＴＩの間に複数のＣＨＥＳＳパルスを印加することができる。その場合、水と脂肪の共鳴周波数差は３．５ｐｐｍであるから、水と脂肪の周波数差は、静磁場の強さが１．５Ｔであれば２２４Ｈｚとなり、静磁場の強さが０．５Ｔになると、７５Ｈｚになる。そこで、静磁場の強さが１．５Ｔのときに帯域幅が２００ＨｚのＣＨＥＳＳパルスを印加すれば、水だけを励起することができる。しかし静磁場の強さが０．５Ｔのときに帯域幅が２００ＨｚのＣＨＥＳＳパルスを印加すれば、水だけではなく、脂肪の一部も励起されてしまう。そこで、帯域幅のより狭いＣＨＥＳＳパルスを、周波数シフトを行うなどして複数印加すれば磁場の不均一性による影響を低減させることができる。また、複数のＣＨＥＳＳパルスそれぞれが印加される時間がずれることにより、検査部位内に反転時間Ｔ１の異なる脂肪組織が存在する場合であっても、縦磁化を広範囲に低減することができる。
その場合、グラディエントスポイリングは、それぞれのＣＨＥＳＳパルスを印加するたびごとに行ってもよいし、全てのＣＨＥＳＳパルスを印加した後にまとめて行ってもよい。
【００２１】
次に、ＲＦコイル部４は、１８０度ＲＦパルスによる電磁波５１の印加後、所定の反転回復時間ＴＩ（inversion-time）が経過した後に、９０度ＲＦパルスによる電磁波５２を印加する。それと同時に、傾斜磁場コイル部５は、スライス選択傾斜磁場Ｇｚの印加を行う。９０度ＲＦパルスによる電磁波５２が印加されると、脂肪の縦磁化が抑止された検査部位における磁化が倒されて横磁化になり、それと同時に印加されるスライス選択傾斜磁場Ｇｚにより、スライス面がエンコードされたＭＲ信号が発生する。
【００２２】
本実施形態のハイブリッド法においては、脂肪の反転時間は、８０ｍｓから１４０ｍｓに設定される。脂肪の反転時間ＴＩは、磁場の強さにもよるが、約１００ｍｓから２００ｍｓ程度であり、人体で最もＴＩが短いのは脂肪であると言われている(BydderGM.,et al；1985）ことから、それよりも短い反転時間ＴＩとすれば、脂肪と一緒に信号強度が抑制されてしまう組織をなくすることができる。また、反転時間ＴＩを短くすれば、ＳＴＩＲ法あるいはＳＴＩＲ法に先駆けてＣＨＥＳＳ法を適用する場合に比べ、格段に撮像時間を短縮できる。
【００２３】
次に、ＲＦコイル部４は、ＭＲ信号のうち強度が最大となるエコーを受信して画像データを得るためのパルスシーケンス（ＴＳＥ readout）を実行するデータ収集用電磁波５０を印加する。また傾斜磁場コイル部５は、ＭＲ信号に位置情報を付加するため、ＲＦコイル部４でエコーが受信されるタイミングで、周波数エンコード傾斜磁場Ｇｘを印加し、１８０度ＲＦパルスによる電磁波５１が印加されてからＲＦコイル部４によりエコーが受信されるまでのタイミング、あるいは９０度ＲＦパルスによる電磁波５２が印加されてからＲＦコイル部４によりエコーが受信されるまでのタイミングで位相エンコード傾斜磁場Ｇｙを印加する。
【００２４】
ここで、本実施形態のパルスシーケンスは、１つのＴＲの間に複数の９０度ＲＦパルスを送る一方、それぞれの９０度ＲＦパルスに対し複数の１８０度再収束パルスを送って収束させたそれぞれのＭＲ信号からそれぞれ複数のエコーを得るマルチショットのターボスピンエコー法（ＴＳＥ）を行うが、必ずしもこれに限定する必要はなく、９０度ＲＦパルスの印加を繰り返す時間（ＴＲ）毎に１つの１８０度再収束パルスを送って横磁化を収束させ、強度を高めたＭＲ信号から複数のエコーを得るＳＥ（Spin Echo）法や、１つのＴＲの間に１つの９０度ＲＦパルスを送る一方、１８０度再収束パルスを複数送り、収束させたそれぞれのＭＲ信号からそれぞれ複数のエコーを得るシングルショットのＴＳＥ法を適用することもできる。なお、これらのＳＥ法は、すでに周知の方法であり、ここでは詳細な説明を省略する。
データ収集部１６は、オペレータが操作部３１に入力した周波数エンコードステップ数に対応するサンプリング間隔で、ＲＦコイル部からＭＲ信号を収集し、データ処理部３０に出力する。データ処理部３０は、ＭＲ信号から画像データを生成し、生成された画像データを表示部３２に画像表示する。
【００２５】
次に、本実施形態のハイブリッド法の特質を、ＳＴＩＲ法及びＣＨＥＳＳ法との比較において説明する。
ＳＴＩＲ法は、静磁場の不均一には強いが、脂肪と同じ反転時間（ＴＩ）を持つ物質の信号が抑制されるという短所がある。本実施形態のハイブリッド法がその短所を補えるか否かは、脂肪と同じ反転時間（ＴＩ）を持った物質により検証する必要がある。そこで、濃度の異なるＮｉＣl水溶液を用意し、反転時間（ＴＩ）を変化させたときの信号強度（ＳＩ）を測定した。
【００２６】
図３は、反転時間（ＴＩ）を変化させたときのＮｉＣl水溶液の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である。
図３において、縦軸は信号強度（ＳＩ）、横軸は反転時間ＴＩ（ｍｓ）を表し、図中の折れ線グラフは、白丸が付された実線は、濃度が５ｍＭのＮｉＣl水溶液、白四角が付された破線は、濃度が６ｍＭのＮｉＣl水溶液、白三角が付された実線は、濃度が７ｍＭのＮｉＣl水溶液、×印が付された鎖線は、濃度が８ｍＭのＮｉＣl水溶液、黒四角が付された実線は、脂肪についての反転時間と信号強度との関係を示す実測値である。
図から明らかなように、脂肪は、反転時間（ＴＩ）１７０ｍｓのときに信号強度（ＳＩ）が最小になり、濃度が６ｍＭのＮｉＣl水溶液（白四角）がそれと同様の傾向を示すので、脂肪と同じ反転時間（ＴＩ）を持つ物質であることがわかる。
【００２７】
図４は、ＳＴＩＲ法において、反転時間（ＴＩ）を変化させたときの６ｍＭのＮｉＣl水溶液、脂肪、筋肉、水の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である。
図４において、縦軸は信号強度ＳＩ、横軸は反転時間ＴＩ（ｍｓ）を表し、図中の折れ線グラフは、白菱形が付された実線は、濃度が６ｍＭのＮｉＣl水溶液、白四角が付された実線は、脂肪、白三角が付された実線は、筋肉、×印が付された実線は、水についての反転時間と信号強度との関係を示す実測値である。
図から明らかなように、脂肪の信号強度（ＳＩ）と水の信号強度（ＳＩ）との差が最も大きく、画像表示される脂肪と水とのコントラストが最も高くなるのは、反転時間（ＴＩ）が約１７０ｍｓである。なお、このとき濃度が６ｍＭのＮｉＣl水溶液も信号強度（ＳＩ）が最小になり、脂肪と同じように抑制されることがわかる。
【００２８】
図５は、本実施形態のハイブリッド法において、反転時間（ＴＩ）を変化させたときの６ｍＭのＮｉＣl水溶液、脂肪、筋肉、水の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である。
図５において、縦軸は信号強度ＳＩ、横軸は反転時間ＴＩ（ｍｓ）を表し、図中の折れ線グラフは、白菱形が付された実線は、濃度が６ｍＭのＮｉＣl水溶液、白四角が付された実線は、脂肪、白三角が付された実線は、筋肉、×印が付された実線は、水についての反転時間と信号強度との関係を示す実測値である。
図から明らかなように、脂肪は、反転時間ＴＩには無関係に信号強度（ＳＩ）が小さくなり、十分抑制されていることがわかる。また、反転時間が１４０ｍｓ以下であれば、脂肪、筋肉、水それぞれの間で大きなコントラストが生じ、画像上でそれらを容易に区別することができることがわかる。
【００２９】
ＣＨＥＳＳ法では、脂肪組織のみを選択的に抑制できるが、脂肪の共鳴周波数と一致する狭帯域のＲＦパルスを検査部位に印加する必要がある。しかし、共鳴周波数は磁場の強さに応じて変動するので、ＣＨＥＳＳ法は静磁場の不均一性に弱いという短所がある。そこで、共鳴周波数のずれをＲＦパルスの中心周波数（Ｈｚ）のずれと擬制し、中心周波数（Ｈｚ）のずれに対し信号強度（ＳＩ）がどの程度抑制されるかを測定した。
【００３０】
図６は、ＣＨＥＳＳ法において、ＣＨＥＳＳパルスの中心周波数がずれたときのＮｉＣl水溶液（５ｍＭ、６ｍＭ、７ｍＭ、８ｍＭ）、水、脂肪、筋肉の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である。
図６において、縦軸は信号強度ＳＩ、横軸は反転時間ＴＩ（ｍｓ）を表し、図中の折れ線グラフは、黒丸が付された実線は、濃度が５ｍＭのＮｉＣｌ、白四角が付された破線は、濃度が６ｍＭのＮｉＣｌ、×印が付された実線は、濃度が７ｍＭのＮｉＣｌ、黒三角が付された破線は、濃度が８ｍＭのＮｉＣｌ、黒四角が付された実線は脂肪、白丸が付された破線は筋肉、白三角が付された鎖線は水についての中心周波数（Ｈｚ）の変化量と信号強度（ＳＩ）との関係を示す実測値である。
図から明らかなように、中心周波数のずれが１５０Ｈｚ以上になると脂肪の信号強度（ＳＩ）が水の信号強度（ＳＩ）よりも高くなり、コントラストが反転することがわかる。
【００３１】
図７から図１３は、ハイブリッド法において、ＣＨＥＳＳパルスの中心周波数がずれたときのＮｉＣl水溶液（５ｍＭ、６ｍＭ、７ｍＭ、８ｍＭ）、水、脂肪、筋肉の信号強度（ＳＩ）のグラフを示す図である。
図７から図１３において、縦軸は信号強度ＳＩ、横軸は反転時間ＴＩ（ｍｓ）を表し、図中の折れ線グラフは、黒丸が付された実線は、濃度が５ｍＭのＮｉＣｌ、白四角が付された破線は、濃度が６ｍＭのＮｉＣｌ、×印が付された実線は、濃度が７ｍＭのＮｉＣｌ、黒三角が付された破線は、濃度が８ｍＭのＮｉＣｌ、黒四角が付された実線は脂肪、白丸が付された破線は筋肉、白三角が付された鎖線は水についての中心周波数（Ｈｚ）の変化量と信号強度（ＳＩ）との関係を示す実測値である。
図から明らかなように、反転時間が８０ｍｓから１４０ｍｓの範囲内であれば、中心周波数のずれが１５０Ｈｚ以上になっても水の信号強度（ＳＩ）より脂肪の信号強度（ＳＩ）が常に高くなり、ＣＨＥＳＳ法のようにコントラストが反転することはない。
したがって、静磁場が不均一であっても本実施形態のハイブリッド法を用いれば安定した脂肪抑制が可能になる。
本実施形態のハイブリッド法について、反転時間ＴＩを８０ｍｓから１４０ｍｓとする脂肪組織の信号抑制技術を説明したが、反転時間ＴＩは、必ずしもこの範囲に限定する必要はなく、被検体の特定組織も、必ずしも脂肪組織に限定する必要はない。
【符号の説明】
【００３２】
１    ＭＲＩ装置
２    静磁場形成部
３    寝台部
４    ＲＦコイル部
５    傾斜磁場コイル部
１０    撮像空間    
１４    ＲＦコイル駆動部
１５    傾斜磁場コイル駆動部
１６    データ収集部
２０    制御部
３０    データ処理部
３１    操作部
３２    表示部
５０    データ収集用電磁波
５１    １８０度ＲＦパルスによる電磁波
５２    ９０度ＲＦパルスによる電磁波
５３    ＣＨＥＳＳパルスによる電磁波
６１、６２    傾斜磁場  
６５    スポイラ傾斜磁場
【図１】
2010233799.tif 000003
【図２】
2010233799.tif 000004
【図３】
2010233799.tif 000005
【図４】
2010233799.tif 000006
【図５】
2010233799.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010233799.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010233799.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2010233799.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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