(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なるスライスの撮像を行う磁気共鳴イメージング装置であって、
計測対象の全スライスの磁化を励起するプリパルスを印加するプリパルス印加手段と、
1のスライスについて位相エンコード量を付与して取得したエコー信号をk空間に配置する単位計測を行う計測手段と、
前記プリパルス印加手段と前記計測手段との動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記プリパルス印加後に、前記全スライスを所定の順序に従ってスライス毎に前記単位計測をそれぞれ実行する一繰り返し分の計測を、前記位相エンコード量を所定の順序で変化させて繰り返して、前記スライス毎のk空間をそれぞれ充填するように制御する第一の制御手段と、
前記計測対象のスライス数およびその倍数と異なる回数の前記単位計測が行われる毎に前記プリパルスを印加するよう前記プリパルス印加手段を制御する第二の制御手段と、
を備え、
前記第一の制御手段は、前記プリパルスの効果が大きいタイミングで前記k空間の低空間周波数領域の計測を行うよう、前記一繰り返し分の計測における各スライスの位相エンコード量を制御す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】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記プリパルスは、その効果が単調減少するパルスであり、
前記k空間は、前記一繰り返し分の計測内での前記単位計測の回数分のセグメントに分割され、
前記第一の制御手段は、前記単位計測をセントリックオーダで前記セグメント毎に行うように、前記位相エンコード量を変化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３】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記プリパルスは、印加後所定のタイミングで最大の効果を奏するパルスであり、
前記k空間は、前記一繰り返し分の計測内での前記単位計測の回数分のセグメントに分割され、
前記第一の制御手段は、前記単位計測をシーケンシャルオーダで前記セグメント毎に行うように、前記位相エンコード量を変化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４】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記プリパルスは、脂肪分子の水素プロトンからのエコー信号を抑制するパルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記プリパルスは、不要な組織を選択的に励起するパルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記プリパルスは、T2プリパレーションパルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記プリパルスは、IR(Inversion Recovery)パルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
複数の異なるスライスの撮像を行う磁気共鳴イメージング方法であって、
計測対象の全スライスの磁化を励起するプリパルスを印加するプリパルス印加ステップと、
1のスライスについて位相エンコード量を付与して取得したエコー信号をk空間に配置する単位計測を行う単位計測ステップと、
前記プリパルス印加ステップと前記単位計測ステップとの動作を制御する制御ステップと、
を備え、
前記制御ステップは、
前記プリパルス印加後に、前記全スライスを所定の順序に従ってスライス毎に前記単位計測をそれぞれ実行する一繰り返し分の計測を、前記位相エンコード量を所定の順序で変化させて繰り返して、前記スライス毎のk空間をそれぞれ充填するように制御する第一の制御ステップと、
前記計測対象のスライス数およびその倍数と異なる回数の前記単位計測が行われる毎に前記プリパルスを印加するよう前記プリパルス印加ステップを制御する第二の制御ステップと、
を備え、
前記第一の制御ステップは、前記プリパルスの効果が大きいタイミングで前記k空間の低空間周波数領域の計測を行うよう、前記一繰り返し分の計測における各スライスの位相エンコード量を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【請求項９】
請求項8に記載の磁気共鳴イメージング方法であって、
前記プリパルスは、その効果が単調減少するパルスであり、
前記k空間は、前記一繰り返し分の計測内での前記単位計測の回数分のセグメントに分割され、
前記第一の制御ステップは、前記単位計測をセントリックオーダで前記セグメント毎に行うように、前記位相エンコード量を変化させることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１０】
請求項8に記載の磁気共鳴イメージング方法であって、
前記プリパルスは、印加後所定のタイミングで最大の効果を奏するパルスであり、
前記k空間は、前記一繰り返し分の計測内での前記単位計測の回数分のセグメントに分割され、
前記第一の制御ステップは、前記単位計測をシーケンシャルオーダで前記セグメント毎に行うように、前記位相エンコード量を変化させることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１１】
請求項8に記載の磁気共鳴イメージング方法であって、
前記プリパルスは、脂肪分子の水素プロトンからのエコー信号を抑制するパルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１２】
請求項8に記載の磁気共鳴イメージング方法であって、
前記プリパルスは、不要な組織を選択的に励起するパルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１３】
請求項8に記載の磁気共鳴イメージング方法であって、
前記プリパルスは、T2プリパレーションパルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【請求項１４】
請求項8に記載の磁気共鳴イメージング方法であって、
前記プリパルスは、IR(Inversion Recovery)パルスであることを特徴とする磁気共鳴イメージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴(以下、「NMR」という)信号を検出し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する核磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」という)技術に関する。特に、画像化のためのNMR信号検出手順の実行に先立ち、NMR信号に所定の効果を与えるプリパルスを印加し、撮像を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織がMRI装置中の一様な静磁場空間(以下、B0と呼ぶ。なお、本明細書内ではB0方向をｚ方向と定義)におかれると、組織組成分子の原子核スピンの磁気モーメントは、B0方向を軸に、各スピン固有の共鳴周波数で歳差運動する。これらのスピンが、B0方向と直交する方向から共鳴周波数に近い周波数を有する磁場(照射高周波磁場B1)にさらされると正味の磁気モーメントMは、x-y面に向かって回転し(励起され)、正味の横磁気モーメントが生じる。この後、照射高周波磁場B1を切ると、励起されていた磁気モーメントは、エネルギー(NMR信号)を放出しながらもとの状態に戻っていく(緩和)。MRI装置は、この際、放出されるNMR信号(エコー信号)を検出し、信号処理することで、生体組織の画像を得る(本撮像)。【０００３】
このとき、放出されるエコー信号に何らかの効果を与えるため、本撮像に先立ち、特別な高周波磁場を有するプリパルスを印加する技術がある。例えば、CHESS(Chemical Shift Suppression)パルスと呼ばれるプリパルスを印加して脂肪分子の水素プロトン(以下、「脂肪プロトン」と略記する)からのエコー信号を抑制し、水分子からの信号のみを画像化する技術(CHESS法)がある(例えば、非特許文献1参照)。CHESS法では、本撮像に先行して、脂肪プロトンの共鳴周波数を有する一定磁場強度(ここでは、フリップ角が90°)の高周波磁場(以下、「RF」と略記する)パルスをCHESSパルスとして生体に印加して、脂肪プロトンのみを選択的に励起し、続いてクラッシャー傾斜磁場パルスを印加する。これにより、CHESSパルスにより選択励起された脂肪プロトンの横磁化を位相分散させて、本撮像直前に脂肪プロトンの磁化を消失させ、脂肪プロトンからの信号を抑制する。【０００４】
一般に、プリパルスの効果は、時間とともに低減する。例えば、CHESS法では、脂肪プロトンの縦磁化は、CHESSパルスを印加した直後から時間が経つにつれて、脂肪プロトンの縦緩和時間に基づいて回復するため、CHESSパルスを印加した直後に収集した信号は脂肪抑制効果が高く、CHESSパルスの印加から時間が経つにつれて、脂肪抑制効果が低下する。【０００５】
このようなプリパルスを用いたマルチスライス撮像が行われている。例えば、CHESSパルスを用いたマルチスライス撮像におけるシーケンス図を図12(a)に示す。ここでは、RF軸におけるパルス系列のみを示す。一般に、マルチスライス撮像では、1のスライスについての繰り返し時間TR内に他のスライスの信号取得を行い、撮像時間を短縮する。このとき、各スライスについて、CHESSパルスの効果を十分に得るためには、図12(a)に示すように、本撮像の各励起パルス202の印加直前にCHESSパルス201を印加する。なお、各励起パルス202に付与する数字は、計測対象のスライスのスライス順を示すスライス番号である。この例では、スライス番号が1からNのN枚のスライスを順に撮像する例である。【０００６】
図12(b)はマルチスライス撮像の繰り返しループの模式図であり、内側のループが下位のループになる。本図に示すように、1の位相エンコード量でスライス数回計測を行うことを、位相エンコード量を変化させて必要な位相エンコードステップ数、繰返す。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】A.Hasse, J.Frahm, et al: H1 NMR chemical shift selective(CHESS) imagin. Phys. Med. Biol. 30, 341 (1985)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記手法では、各スライスの励起パルスを印加する毎にCHESSパルスが印加されるため、全スライスに対して良好な脂肪抑制画像が得られる。しかしながら、CHESSパルスの挿入により繰り返し時間TRが長くなり、撮像時間が延長する。また、頻繁に印加されるCHESSパルスによりSAR(Specific Absorption Rate)も高くなる。【０００９】
撮像時間を短縮し、かつ、SARを低減するため、全スライスを1回計測する毎にCHESSパルスを1回印加する方式がある。図13(a)は、この方式のRF軸におけるシーケンス図とその時のCHESSパルス301で励起された脂肪の縦磁化Mz(303)の緩和の様子を示したものである。302は各スライスの励起パルス、付与される数字は、スライス番号である。また、図13(b)はこの方式での計測の繰り返しループを示したものである。【００１０】
図13に示す方式では、CHESSパルスを印加した直後に計測される前半のスライスは脂肪抑制効果が高く、良好な脂肪抑制画像が得られるが、CHESSパルスを印加してから時間が経って計測される後半のスライスは脂肪抑制効果が低く、所望の脂肪抑制画像が得られない。【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、プリパルスを併用するマルチスライス撮像において、プリパルスの印加回数を抑えつつ、全スライスに対して良好なプリパルスの効果を得る技術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】
【００１２】
本発明は、プリパルス併用マルチスライス撮像において、k空間を位相エンコード方向にスライス数と異なる数のセグメントに分割し、プリパルスの印加毎に計測するスライスおよびセグメントを、それぞれ予め定めた順に変化させて、計測するセグメントが一巡するまで計測を行う。このとき、セグメントの計測順は、プリパルスの効果が最も高いタイミングに、k空間の低空間周波数領域のセグメントの計測が行われるよう設定する。【００１３】
具体的には、複数の異なるスライスの撮像を行う磁気共鳴イメージング装置であって、計測対象の全スライスの磁化を励起するプリパルスを印加するプリパルス印加手段と、1のスライスについて位相エンコード量を付与して取得したエコー信号をk空間に配置する単位計測を行う計測手段と、前記プリパルス印加手段と前記計測手段との動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記プリパルス印加後に、前記全スライスを所定の順序に従ってスライス毎に前記単位計測をそれぞれ実行する一繰り返し分の計測を、前記位相エンコード量を所定の順序で変化させて繰り返して、前記スライス毎のk空間をそれぞれ充填するように制御する第一の制御手段と、前記計測対象のスライス数およびその倍数と異なる回数の前記単位計測が行われる毎に前記プリパルスを印加するよう前記プリパルス印加手段を制御する第二の制御手段と、を備え、前記第一の制御手段は、前記プリパルスの効果が大きいタイミングで前記k空間の低空間周波数領域の計測を行うよう、前記一繰り返し分の計測における各スライスの位相エンコード量を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【００１４】
また、複数の異なるスライスの撮像を行う磁気共鳴イメージング方法であって、計測対象の全スライスの磁化を励起するプリパルスを印加するプリパルス印加ステップと、1のスライスについて位相エンコード量を付与して取得したエコー信号をk空間に配置する単位計測を行う単位計測ステップと、前記プリパルス印加ステップと前記単位計測ステップとの動作を制御する制御ステップと、を備え、前記制御ステップは、前記プリパルス印加後に、前記全スライスを所定の順序に従ってスライス毎に前記単位計測をそれぞれ実行する一繰り返し分の計測を、前記位相エンコード量を所定の順序で変化させて繰り返して、前記スライス毎のk空間をそれぞれ充填するように制御する第一の制御ステップと、前記計測対象のスライス数およびその倍数と異なる回数の前記単位計測が行われる毎に前記プリパルスを印加するよう前記プリパルス印加ステップを制御する第二の制御ステップと、を備え、前記第一の制御ステップは、前記プリパルスの効果が大きいタイミングで前記k空間の低空間周波数領域の計測を行うよう、前記一繰り返し分の計測における各スライスの位相エンコード量を制御することを特徴とする磁気共鳴イメージング方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マルチスライス撮像において、プリパルスの印加回数を抑えつつ、全スライスに対して良好なプリパルス効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態のMRI装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】CHESSパルスを用いた撮像シーケンスのシーケンス図である。
【図３】(a)は、本発明の実施形態の撮像シーケンスのシーケンス図であり、(b)は、k空間の計測領域を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態の撮像シーケンスのシーケンス図である。
【図５】本発明の実施形態の計測制御の繰り返しループの模式図である。
【図６】(a)は、本発明の実施形態の3スライスの場合の撮像シーケンスのシーケンス図であり、(b)は、その繰り返しループの模式図である。
【図７】本発明の実施形態の3スライスの場合のk空間の計測領域を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態の他のプリパルスを用いた撮像シーケンスのシーケンス図であり、(a)は、T2プリパレーションパルス、(b)は、プレサチュレーションパルス、(c)は、IRパルスのシーケンス図である。
【図９】(a)は、本発明の実施形態において、シーケンシャルオーダで計測を行う場合のシーケンス図であり、(b)は、そのk空間の計測領域を説明するための図である。
【図１０】(a)は、本発明の実施形態において、シーケンシャルオーダで計測を行う場合の他のシーケンス図であり、(b)は、そのk空間の計測領域を説明するための図である。
【図１１】(a)は、本発明の実施形態の撮像シーケンスの他のシーケンス図であり、(b)は、そのk空間の計測領域を説明するための図である。
【図１２】(a)は、従来のCHESSパルスを用いたマルチスライス撮像のシーケンス図であり、(b)は、その繰り返しループの模式図である。
【図１３】(a)は、従来のCHESSパルスを用いたマルチスライス撮像のシーケンス図であり、(b)は、その繰り返しループの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する実施形態について説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
まず、本実施形態のMRI装置の全体構成について説明する。図1は、本実施形態のMRI装置100の全体構成を示すブロック図である。本実施形態のMRI装置100は、NMR現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、静磁場発生系2と、傾斜磁場発生系3と、送信系5と、受信系6と、信号処理系7と、シーケンサ4と、中央処理装置(CPU)8とを備える。
【００１９】
静磁場発生系2は、垂直磁場方式であれば、被検体1の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、被検体1の体軸方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検体1の周りに配置される永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源により実現される。
【００２０】
傾斜磁場発生系3は、MRI装置100の座標系(静止座標系)であるX、Y、Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とを備える。後述のシ-ケンサ4からの命令に従ってそれぞれの傾斜磁場コイルの傾斜磁場電源10を駆動することにより、X、Y、Zの3軸方向に傾斜磁場Gx，Gy，Gzを印加する。撮像時には、スライス面(撮像断面)に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス(Gs)を印加して被検体1に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの2つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス(Gf)とを印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。
【００２１】
送信系5は、被検体1の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検体1に高周波磁場(RF)パルスを照射するもので、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル(送信コイル)14aとを備える。高周波発振器11から出力されたRFパルスは後述するシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調され、高周波増幅器13で増幅され、被検体1に近接して配置された送信コイル14aから被検体1に照射される。
【００２２】
受信系6は、被検体1の生体組織を構成する原子の原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出するもので、受信側の高周波コイル(受信コイル)14bと信号増幅器15と直交位相検波器16と、A/D変換器17とを備える。送信コイル14aから照射されたRFパルスによって誘起された応答のNMR信号は、被検体1に近接して配置された受信コイル14bで検出され、信号増幅器15で増幅され、後述するシーケンサ4からの指令によるタイミングで直交位相検波器16により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがA/D変換器17でディジタル量に変換されて、計測データとして信号処理系7に送られる。
【００２３】
シーケンサ4は、所定のパルスシーケンスに従って、RFパルスと傾斜磁場パルスとを繰り返し印加するよう制御するもので、CPU8の制御で動作し、被検体1の断層画像を再構成するためのデータ収集に必要な種々の命令を送信系5、傾斜磁場発生系3、および受信系6に送る。送信系5および傾斜磁場発生系3は、シーケンサ4からの指示に従って、RFパルスの印加タイミング、期間および強度、傾斜磁場パルスの印加タイミング、期間および強度をそれぞれ制御する。また、受信系6は、シーケンサ4からの指示に従って、エコー信号を検出する。パルスシーケンスは、計測の目的に従って予め作成され、プログラムおよびデータとして後述する記憶装置18等に格納される。
【００２４】
信号処理系7は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、CPU8と、ROM、RAM等の記憶装置18と、光ディスク、磁気ディスク等の外部記憶装置19と、表示装置20とにより構成される。受信系6からの計測データがCPU8に入力されると、CPU8が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体1の断層画像を表示装置20に表示すると共に、記憶装置18または外部記憶装置19に記録する。
【００２５】
操作部25は、MRI装置100自体の各種制御情報および信号処理系7で行う処理の各種制御情報の入力を受け付けるもので、トラックボール又はマウス23、および、キーボード24を備える。操作部25は表示装置20に近接して配置され、オペレータは、表示装置20を見ながら操作部25を介してインタラクティブにMRI装置100の各種処理に必要な情報を入力する。
【００２６】
なお、図1において、送信コイル14aと傾斜磁場コイル9とは、被検体1が挿入される静磁場発生系2の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体1に対向して、水平磁場方式であれば被検体1を取り囲むようにして設置される。また、受信コイル14bは、被検体1に対向して、或いは被検体1を取り囲むように設置される。
【００２７】
現在MRI装置の撮像対象核種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質である水素原子核(プロトン)である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を2次元もしくは3次元的に撮像する。
【００２８】
本実施形態では、プリパルス併用マルチスライス撮像において、各スライスのk空間の低空間周波空間領域のデータをプリパルスの効果が最も高いタイミングで取得できるようパルスシーケンスを構築し、撮像を制御する。以下、それを実現する本実施形態のパルスシーケンスについて説明する。ここでは、プリパルスとしてCHESSパルスを用いる場合を例にあげて説明する。
【００２９】
まず、CHESSパルスを用いた脂肪抑制撮像シーケンスについて説明する。図2は、一般的なCHESSパルスを用いた脂肪抑制撮像シーケンスのシーケンスチャートである。本図に示すように、脂肪抑制撮像シーケンスは、CHESSパルスを用いた脂肪プロトンからのエコー信号を抑制するための脂肪抑制パルス部412と、脂肪組織からの信号が抑制された被検体画像を取得するためのエコー信号を計測する本撮像パルス部413とを備える。本図において、RF、Gr、Gs、Gpはそれぞれ、RFパルス、読み出し傾斜磁場、スライス傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場印加のタイミングを示す。また、echoは、エコー信号検出のタイミングを示す。脂肪抑制撮像シーケンスでは、それぞれ、RFパルス(RF)と、スライス傾斜磁場(Gs)と、位相エンコード傾斜磁場(Gp)と、読み出し傾斜磁場(Gr)と、がシーケンスチャートに記載されたタイミングで印加され、その結果、本撮像パルス部でエコー信号(echo)が計測される。
【００３０】
脂肪抑制パルス部412は、撮像領域中の脂肪プロトンの磁化を消失させるためのパルスシーケンス部である。脂肪プロトンを選択的に励起するためのCHESSパルス401が、非スライス選択で、即ち、スライス傾斜磁場の印加無しに、印加される。そのCHESSパルス401のフリップ角は、所定の角度(α°)とされる。CHESSパルス401は、非スライス選択で印加されるので、マルチスライス撮像の場合、撮像対象の全てのスライスに対してCHESSパルス401が印加されることになる。この様な脂肪抑制パルス部412により、脂肪抑制パルス部412の直後において、即ち、本撮像パルス部413の直前において、撮像領域中の脂肪プロトンの磁化が消失される。
【００３１】
このCHESSパルス401によって励起された脂肪プロトンの横磁化を位相分散させるためのスポイラー傾斜磁場パルス404がその後に続く。なお、図2では、脂肪抑制パルス部412のスポイラー傾斜磁場パルス404は、Gr、Gs、及びGpの3軸に印加されているが、少なくとも1軸に印加されればよい。
【００３２】
本撮像パルス部413は、被検体1の画像を再構成するためのエコー信号を計測するパルスシーケンス部であり、任意のパルスシーケンスを適用することができる。ここでは、一例として公知のスピンエコーシーケンスを用いた例を示す。このスピンエコーシーケンスでは、90°励起パルス402、180°再収束パルス403、スライス選択傾斜磁場405、406、読み出し傾斜磁場408、409、位相エンコード傾斜磁場410、が印加されてエコー信号411が計測される。また、エコー信号411の計測後は、スポイラー傾斜磁場407が3軸に印加される。この本撮像パルス部413により、直前の脂肪抑制パルス部412により脂肪プロトンの磁化が消失された状態で、被検体1の画像用のエコー信号411が計測される。その結果、脂肪組織からの信号が抑制された、脂肪抑制画像を取得できる。
【００３３】
従来の脂肪抑制撮像におけるマルチスライス撮像では、図13に示すように、脂肪抑制パルス部412(CHESSパルス301)の後に、本撮像パルス部413(励起パルス302)が、位相エンコード量を同じにしてスライス枚数(ここではN枚)分繰り返される。そして、その組み合わせを、位相エンコードステップ数だけ繰り返し、各スライス断面の脂肪抑制画像を得る。このようなシーケンスにすることで、上述のように、繰り返し時間TR間に他のスライスの計測を行うことができるため、全体の計測時間は短縮できる。しかし、CHESSパルスの印加から時間が経過するに従って、CHESSパルスの効果が薄れるため、計測タイミングが遅いスライスほど、脂肪抑制効果の低い画像となってしまう。
【００３４】
本実施形態では、繰り返し時間TRを有効に使いつつ、いずれのスライスであっても、画像のコントラストなどに影響の大きいk空間の低空間周波数領域に、CHESSパルスの効果の高いタイミングで取得したデータを充填する。これを実現するため、本実施形態では、CHESSパルス印加直後の最もCHESSパルスの効果の高いタイミングに、各スライスのk空間の低空間周波数領域の計測を行うよう位相エンコード量およびCHESSパルス印加タイミングを制御する。以下、具体的な計測制御手法を説明する。
【００３５】
図3は、本実施形態の計測制御を説明するための図である。図3(a)は、本実施形態の計測制御における、撮像シーケンスのシーケンス図である。図3(b)は、本実施形態の計測制御における、本撮像の計測対象となるk空間領域610の時間的な変化を説明するための図である。以後、1のスライスについて1の位相エンコード量でエコー信号を検出し、エコー信号のデータをk空間に配置することを計測と呼ぶ。また、以後の撮像シーケンスを説明するためのシーケンス図では、RFパルス系列のタイミングのみ示す。また、本撮像パルス部413の各計測については、RFパルスを1の励起パルスで示す。例えば、本撮像パルス部413で用いる撮像シーケンスが、SEシーケンスであれば、図4に示すように、励起パルス602は、90°パルスと180°パルスとを備える。これを、図3(a)では、1の励起パルス602で代表して示す。なお、図3(a)では、本撮像の計測対象となるスライスの時間的な変化を説明するため、シーケンス図と併せて、CHESSパルス601印加後からの脂肪プロトンの縦磁化Mzの回復状態も示す。
【００３６】
図3はスライス数がN枚の例であり、計測するスライス順はms[i](計測するスライス数をNとすると、ここではi＝1〜N)で定義されているものとする。具体的には、1のスライスを計測する度にiをインクリメントしながら計測を進め、iがNまで終了したら、i＝1から再び繰返し、マルチスライス計測を実行する。なお、スライス順はユーザが設定する撮像条件(スライス計測順序)で決定される。以後、i番目に計測するようスライス順が決定されているスライスms[i]を、スライスiと呼ぶ。
【００３７】
本実施形態では、各スライスの計測順は固定し、かつ、CHESSパルス601の印加直後に各スライスのk空間の低空間周波数領域を計測するため、全スライスを一巡する計測回数(N)と、隣接する、すなわち、最近の2つのCHESSパルス601を印加する間(印加間隔)に行う計測回数とが異なるよう設定する。ここでは、一例として、CHESSパルス601をスライス枚数Nに1を加えた回数の計測毎に印加する場合を例にあげて説明する。本実施形態では、CHESSパルス601を、N(スライス数)＋1回の計測を実行する間隔で挿入する。
【００３８】
また、図3(a)に示すように、CHESSパルス601印加直後の時間をT＝0として、スライスiの励起パルス602の印加タイミングをT＝tiとする。本実施形態では、上述のように、CHESSパルス601の印加間隔に、N＋1回の計測が行われる。例えば、T＝t1ではスライス1が励起される場合、T＝t2ではスライス2が、T＝tNではスライスNが励起される。そして、T＝tN＋1では、また、スライス1が励起される。つまり、T＝tN＋1の時間に印加される励起パルス602が励起するスライスは、CHESSパルス601印加後に最初(T＝t1)に励起されたスライスと同じものとなる。なお、繰り返し時間TRは、脂肪抑制パルス部412のRFパルス(CHESSパルス601)のピークから本撮像パルス部413の計測開始までの時間をd、スライス間での励起間隔(CHESSパルス無しの場合の繰り返し時間TRをスライス数Nで割った値)をtrとすると、TR＝tr×N＋dとなる。
【００３９】
さらに、CHESSパルス601の印加直後にk空間の低空間周波数領域を計測するよう、位相エンコード量を調整する。具体的には、まず、k空間を位相エンコード方向に、隣接するCHESSパルス601の印加間隔に行われる計測の回数(N＋1)のセグメントに分割し、CHESSパルス601が印加される毎に、CHESSパルス601の印加からの時間が早い順に計測毎にセグメントの中で低空間周波数領域のものから順に空間周波数領域が高くなる方に計測対象セグメントを変化させて計測を進める。ここでは、k空間を、位相エンコード方向に、スライス数Nに1を加えた数のセグメントに分割する。そして、図3(b)に示すように、スライス毎にセグメント単位でセントリックオーダで位相エンコード量を変更し計測を行う。
【００４０】
分割して得られた各セグメントに、k空間の中心領域から、順にセントリックオーダで番号を付与する。具体的には、図3(b)に示すように、kx軸を中心に、正負領域を交互に、それぞれ、Seg＃1、Seg＃2、・・Seg＃i、・・Seg＃N、Seg＃N＋1と番号を付与する。なお、Nが偶数の場合、(N＋1)は奇数になるので、Seg＃1は、k空間の中心を含む領域となる。一方、Nが奇数の場合、(N＋1)は偶数になるので、Seg＃1とSeg＃2とが最もk空間の中心に近い領域となり、Seg＃2はk空間の中心に対してSeg＃1と対象な領域となる。
【００４１】
なお、各セグメント内の位相エンコードステップは以下のとおりである。1スライスの画像を再構成するのに必要な位相エンコードステップ数(全位相エンコードステップ数)をPsとすると、本実施形態では、これを(N＋1)のセグメントに分割する。従って、1セグメント内の位相エンコードステップ数Psnは、Psを(N＋1)で除算することにより得られる。基本的には、Psnは、Psを(N＋1)で除算した結果の整数部分となる。Psを(N＋1)で割った余りは、計測順の早いセグメント、ここでは、低空間周波数領域側のセグメント、から順に割り当てる。従って、各セグメントの位相エンコードステップ数Psnは、Ps／(N＋1)の整数部分int(Ps／(N＋1))またはint(Ps／(N＋1))＋1である。
【００４２】
図3(b)に示すように、本実施形態の計測制御では、最初のCHESSパルス601の印加後、時間T＝t1の時間に励起パルス602によって励起されるスライスms[1]は、k空間の低空間周波数領域であるSeg＃1の領域を計測する。ここでは、Seg＃1に含まれる上記位相エンコードステップint(Ps／(N＋1)(またはint(Ps／(N＋1)＋1)のいずれかの位相エンコード量を印加し、計測を行う。次の時間T＝t2の時間に励起パルス602によって励起されるスライスms[2]は、Seg＃2の領域を計測する。次の時間T＝t3の時間に励起されるスライスms[3]は、Seg＃3の領域を計測する。同様にして、時間Tが大きい時間になるにつれて、k空間の高空間周波数領域を計測するように制御する。時間T＝tNでは、スライスms[N]のSeg＃Nの領域を計測し、時間T＝tN+1では、スライスms[1]のSeg＃N＋1の領域を計測する。なお、この時間T＝tN＋1において励起されるスライスは、CHESSパルス601の印加直後の時間T＝t1の時間に励起されたスライスと同じスライスms[1]である。
【００４３】
スライスms[1]のSeg＃N＋1の領域の計測を終えると、2回目のCHESSパルス601が印加される。印加直後の時間TをT＝0に再設定する。そして、次のスライス、すなわち、ms[2]から順に、Seg＃1からSeg＃N＋1まで順に、スライス毎に計測するセグメント領域を変更しながら、N＋1スライスの計測を行う。最後の(N＋1)回目に計測されるのはスライスms[2]の、Seg＃N＋1の領域となる。すなわち、2回目のCHESSパルス601印加後は、1回目のCHESSパルス601印加時に比べ、時間Tに対して励起されるスライスの関係が1つシフトする形で同様の計測が繰り返される。一方、k空間のデータ収集領域については、時間Tに対し、1回目と同じセグメントで特定される領域が計測される。
【００４４】
図5に、本実施形態の計測制御における繰り返しループの模式図を示す。本図に示すように、本実施形態では、脂肪抑制パルス部412としてCHESSパルス601を印加する毎に、本撮像パルス部413として、各スライスに対して1の位相エンコード量を付与し励起パルス602の印加によるマルチスライス計測を行う。本撮像パルス部413では、1回前のCHESSパルス601の印加時からスライスは1つシフトさせたものから、セグメントは同じ領域から計測を開始し、その後、スライスは予め定めた計測順で変化させ、セグメントはセントリックオーダで変化させ、励起パルス602を印加するN＋1回の計測を行う。このような脂肪抑制パルス部412と本撮像パルス部413とによる計測を、全てのスライスのk空間が充填されるまでPN回(PNはPs×N/(N＋1)以上の最小の自然数。Psは1スライスの位相エンコードステップ数)繰り返し、得られた結果を用いて画像を再構成する。なお、同一スライスの同一セグメント内を計測する際、それまでに計測されていない位相エンコード量を付与する。
【００４５】
ここで、図6、図7を用いて、スライス数が3枚の場合を例に、本実施形態の具体的な計測制御を説明する。図6(a)は、本実施形態のRFパルス(701、702)のみを示したシーケンス図である。合わせて、CHESSパルス701印加後からの脂肪プロトンの縦磁化回復状態も示す。図6(b)は、この計測制御における繰り返しループの模式図である。一方、図7には、各CHESSパルスからの印加時間Tに応じた、k空間の計測領域を示す。
【００４６】
ここでは、スライス数Nが3のため、k空間を4つ(スライス数N＋1)に分割する。また、各セグメントを、低空間周波数領域から順にSeg＃1、Seg＃2、Seg＃3、Seg＃4とする。図7は、k空間の計測領域の変化を説明するための図である。横軸をCHESSパルス701からの時間T、縦軸を隣接するCHESSパルス701の印加間隔として、上から順に、3回分の印加間隔におけるk空間の計測領域を示す。
【００４７】
図6に示すように、スライス枚数は3枚であり、計測するスライス順はms[i](i＝1〜3)で定義されている。まず、最初にCHESSパルス701が印加され、それに続いて、各時間T＝t1、t2、t3、t4において、それぞれ、本撮像の励起パルス702が印加され、スライスms[1]、スライスms[2]、スライスms[3]、スライスms[1]の順で励起する。このとき、CHESSパルス701の印加直後の時間Tに基づいて計測するk空間の領域は、図7に示すように、1回目のCHESSパルス701の印加後の印加間隔721では、時間T＝t1、t2、t3、t4において、それぞれ、Seg＃1、Seg＃2、Seg＃3、Seg＃4の領域が計測される。
【００４８】
この例では、一回目のCHESSパルス701の印加後の印加間隔721では、時間T＝t1にスライスms[1]が励起され、スライスms[1]のSeg＃1の領域が計測され、時間T＝t2にスライスms[2]が励起され、スライスms[2]のSeg＃2の領域が計測され、時間T＝t3にスライスms[3]が励起され、スライスms[3]のSeg＃3の領域が計測される。そして、時間T＝t4にスライスms[1]が励起され、スライスms[1]のSeg＃4の領域がそれぞれ計測される。
【００４９】
2回目のCHESSパルス701の印加後の印加間隔722では、同時間Tにおいて励起されるスライスが1つシフトされ、同様の計測が繰り返される。すなわち、時間T＝t1に、スライスms[2]が励起され、スライスms[2]のSeg＃1の領域が計測され、時間T＝t2に、スライスms[3]が励起され、励起されたスライスのSeg＃2の領域が計測され、時間T＝t3に、スライスms[1]が励起され、励起されたスライスのSeg＃3の領域が計測され、時間T＝t4に、スライスms[2]が励起され、励起されたスライスのSeg＃4の領域が計測される。
【００５０】
同様にして、3回目のCHESSパルス701印加後の印加間隔723には、時間T＝t1に、スライスms[3]が励起され、励起されたスライスのSeg＃1の領域が計測され、時間T＝t2に、スライスms[1]が励起され、励起されたスライスのSeg＃2の領域が計測され、時間T＝t3に、スライスms[2]が励起され、励起されたスライスのSeg＃3の領域が計測され、時間T＝t4に、スライスms[3]が励起され、励起されたスライスのSeg＃4の領域が計測される。
【００５１】
この例では、以上により、全てのスライスにおいて、各k空間の各セグメントに関し、1つのエンコードデータが収集されたことになる。これを、各セグメント内に含まれる位相エンコード数回、位相エンコード量を変化させて繰り返し、全てのスライスのk空間が充填された時点で計測を終了する。そして、得られたk空間データから3スライス分の画像を再構成する。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態によれば、CHESSパルスといったプリパルスの印加を併用するマルチスライス撮像において、繰り返し時間TRを利用し、各スライスについて、CHESSパルスの印加後、脂肪抑制効果が高い時間帯は、k空間の低空間周波数領域を計測し、脂肪抑制効果が低い時間帯はk空間の高空間周波数領域を計測するよう計測を制御する。従って、本実施形態によれば、全スライスについて、コントラストなどに影響の大きいk空間の低空間周波数領域は、プリパルスの効果の大きいタイミングに取得したデータが配置される。このため、本実施形態によれば、本撮像の励起パルスの印加(計測)毎にCHESSパルスを印加しなくても、全スライスについて良好な脂肪抑制画像を得ることができる。また、本撮像の励起パルスの印加(計測)毎にCHESSパルスを印加する場合に比べ、同程度の品質の画像を、少ないCHESSパルスの印加回数で得ることができ、全体の撮像時間を短縮できるとともに、SARも低減できる。
【００５３】
なお、本実施形態では、プリパルスとしてCHESSパルスを用い、脂肪を抑制する場合を例にあげて説明しているが、これに限られない。抑制対象各種は、ケミカルシフトイメージング時では水であってもよい。さらに、抑制パルスを印加する場合を例にあげて説明しているが、プリパルスはこれに限られない。例えば、T2コントラストを付与する公知のT2プリパレーションパルス、スライス面内または面外の信号を抑制するプリサチュレーションパルス、T1コントラストを付与する公知のIR(Inversion recovery)パルス等であっても良い。これらをプリパルスとする場合の、撮像シーケンス例を図8に示す。ここで、図8(a)は、T2プリパレーションパルスの例、図8(b)は、上記プリサチュレーションパルスの例、図8(c)は、IRパルスの例である。
【００５４】
また、上記実施形態では、プリパルスがCHESSパルスの場合を例にあげて説明している。このように、プリパルスが、その印加直後の効果が最も高く、その後単調減少するものの場合、上述のようにセントリックオーダで各セグメントを計測していく手法が適している。しかし、プリパルスによっては、シーケンシャルオーダ、アンチセントリックオーダなど種々の計測順が考えられる。いずれであっても、プリパルスの効果が最も高いタイミングで、各スライスのk空間の低周波領域が計測されるよう制御されていればよい。
【００５５】
ここで、シーケンシャルオーダで、計測対象セグメントを移動する場合の例を図9に示す。ここでは、プリパルスとしてIRパルス901を用いる場合を例にあげて説明する。図9(a)は、セグメント単位でシーケンシャルオーダで計測するよう計測制御を行う場合の、計測対象のスライスの時間的な変化を示すシーケンス図であり、IRパルス901印加後からの脂肪プロトンの縦磁化の回復状態を併せて示す。図9(b)は、本計測制御例における本撮像の計測対象となるk空間領域910の時間的な変化を説明するための図である。ここでは、スライス数をN、位相エンコードステップをN＋1のセグメントに分割するものとする。ここでは、IRパルス901の脂肪抑制効果が、印加後、N／2回目の計測時に最も高くなるよう、IRパルス901の印加強度が調整されているものとする。また、IRパルス901の印加間隔に、N＋1回励起パルス902を印加し、N＋1のスライスを計測するものとする。
【００５６】
ここでも、図9に示すように、1回のIRパルス901の印加から、次のIRパルス901の印加までの間に、計測対象スライスを1つづつ変更し、スライスの変更に伴い、計測対象セグメントをシーケンシャルオーダで1ずつ変化させ、スライス数N＋1回計測を行う。これを繰り返し、全スライスのk空間を充填する。
【００５７】
なお、シーケンシャルオーダで計測対象セグメントを変化させる場合、必ずしも端のセグメントから計測を行う必要はない。上記図9の例では、IRパルス901の印加間隔の中間(N/2回目の計測時)に、IRパルス901の効果が最も高くなるようIRパルス901の強度を調整し、最も高くなるとき、k空間の最も低い空間周波数領域を計測するよう制御している。IRパルス901の効果が最も高くなるタイミングとは、脂肪プロトンの縦磁化がゼロになるタイミングである。しかし、これに限られない。例えば、プリパルスの効果が最も高くなるタイミングが、M回目の計測タイミングである場合、M回目に最も低い空間周波数領域を含むセグメントを計測するよう、開始セグメントを調整してもよい。
【００５８】
この場合の撮像シーケンスを図10(a)に示す。ここでは、プリパルスとして、IRパルス1001を用いる場合を例にあげて説明する。また、上記同様、IRパルス1001の印加間隔に、スライス枚数N＋1回励起パルス1002を印加し、N＋1回の計測を行うものとする。
【００５９】
IRパルスでは、再構成画像に望むコントラストによって、印加後、最も効果の高い時間が異なる。図10(b)に示すように、時間Tに従って、セグメント領域をシーケンシャルに計測を行うが、所望のTＩ時間(T＝tM)に、k空間1010の中心となるセグメント領域(図10(b)の例ではSeg＃N／2)を計測するよう、開始セグメントを調整する。TＩがM×TR／(N＋1)より大きい場合、すなわち、TＩ時間に、M回(MはN/2以下の整数)しか計測できない場合、図10(b)に示すように、T＝t1において、スライスms[1]のSeg＃(N／2-M)から計測を開始し、スライスとセグメントを上記同様に変化させて、T＝tN／2＋M＋1にスライスms[N/2＋M＋1]のSeg＃(N＋1)の計測を実行し、その後、スライスms[N/2＋M＋2]からスライスms[1]の、それぞれ、Seg＃1からSeg＃(N／2-M-1)の領域の計測を実行するよう制御する。
【００６０】
また、上記実施形態では、CHESSパルスなどのプリパルスの印加間隔に、スライス数N＋1回の計測を行うよう構成しているが、これに限られない。スライス数Nと同数でなければよく、スライス数N＋Ｌ(Ｌは0以外の整数であって、-N＜Ｌ＜Nを満たす整数)であればよい。この場合、計測回数分、位相エンコードステップを分割する。このときの撮像シーケンスを図11(a)に、k空間1110の計測セグメントの変化を図11(b)に示す。本図に示すように、ここでは、プリパルス1101の印加間隔に、N＋Ｌ回励起パルス1102を印加し、予め定められた順序でスライスを変更し、N＋Ｌ回の計測を行う。また、プリパルス1101の印加間隔に行われる計測回数分のセグメントに、位相エンコードステップを分割し、印加間隔に行われる計測毎にセグメント単位で位相エンコード量を変化させる。
【００６１】
なお、図11には、セグメント単位でシーケンシャルオーダで計測を行う場合を示す。なお、プリパルスが、その効果が印加直後が最も大きく、その後は単調減少するものである場合、同様にセントリックオーダで計測を行う。
【００６２】
図11に示す例において、Ｌを、上記を満たす2以上の整数とすることにより、上記実施形態よりさらにCHESSパルスの印加回数を減らすことができ、よりSARを低減することができる。また、全体の撮像時間も短縮することができる。
【符号の説明】
【００６３】
1  被検体、2  静磁場発生系、3  傾斜磁場発生系、4  シーケンサ、5  送信系、6  受信系、7  信号処理系、8  中央処理装置(CPU)、9  傾斜磁場コイル、10  傾斜磁場電源、11  高周波発振器、12  変調器、13  高周波増幅器、14a  高周波コイル(送信コイル)、14b  高周波コイル(受信コイル)、15  信号増幅器、16  直交位相検波器、17  A/D変換器、18  記憶装置、19  外部記憶装置、20  表示装置、23  トラックボール又はマウス、24  キーボード、25  操作部、201  CHESSパルス、202  励起パルス、301  CHESSパルス、302  励起パルス、401  CHESSパルス、402  励起パルス、403  再収束パルス、404  スポイラー傾斜磁場パルス、405  スライス選択傾斜磁場、406  スライス選択傾斜磁場、407  スポイラー傾斜磁場、408  読み出し傾斜磁場、409  読み出し傾斜磁場、410  位相エンコード傾斜磁場、411  エコー信号412  脂肪抑制パルス部、413  本撮像パルス部、601  CHESSパルス、602  励起パルス、610  k空間領域、701  CHESSパルス、702  励起パルス、721  印加間隔、722  印加間隔、723  印加間隔、901  CHESSパルス、902  励起パルス、910  k空間領域、1001  CHESSパルス、1002  励起パルス、1010  k空間領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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