(57)【要約】【課題】ＳＡＲを低減すると共に、撮像時間を短縮することができる磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、励起パルスの後に複数のリフォーカスパルスが続くＦＳＥ系のパルスシーケンスであって、励起パルスに続いて印加される第１及び第２のパルス群に少なくとも分割され、第１のパルス群は、各リフォーカスパルスのフリップ角が所定の高フリップ角を有するリフォーカスパルス列から構成され、第２のパルス群は、各リフォーカスパルスのフリップ角が前記所定の高フロップ角からフリップ角ゼロに向かって減少するリフォーカスパルス列から構成される、パルスシーケンスを設定する設定部と、複数のリフォーカスパルスに夫々対応して収集される複数の磁気共鳴信号から、前記被検体の画像を生成する生成部と、を備える。【選択図】  図２
2018033913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起パルスの後に複数のリフォーカスパルスが続くＦＳＥ（Fast Spin Echo）系のパルスシーケンスであって、前記複数のリフォーカスパルスは、前記励起パルスに続いて印加される第１のパルス群と、前記第２のパルス群に続いて印加される第２のパルス群とに少なくとも分割され、前記第１のパルス群は、各リフォーカスパルスのフリップ角が所定の高フリップ角を有するリフォーカスパルス列から構成され、前記第２のパルス群は、各リフォーカスパルスのフリップ角が前記所定の高フロップ角からフリップ角ゼロに向かって減少するリフォーカスパルス列から構成される、パルスシーケンスを設定する設定部と、
前記パルスシーケンスを被検体に印加することで、前記複数のリフォーカスパルスに夫々対応して収集される複数の磁気共鳴信号から、前記被検体の画像を生成する生成部と、
を備える磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記設定部は、
前記複数のリフォーカスパルスが、前記第１のパルス群、第２のパルス群、及び前記第２のパルス群に続いて印加される第３のパルス群にさらに分割され、
前記第３のパルス群は、各リフォーカスパルスのフリップ角が所定の低フロップ角を有するリフォーカスパルス列から構成されるように、前記パルスシーケンスを設定する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記設定部は、
前記所定の低フロップ角がゼロ度以上５度未満となるように、前記パルスシーケンスを設定する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記設定部は、
前記高フリップ角を有するリフォーカスパルス列に対応する磁気共鳴信号がｋ空間の低周波領域に配置され、前記所定の低フロップ角を有するリフォーカスパルス列に対応する磁気共鳴信号がｋ空間の高周波領域に配置されるように、前記パルスシーケンスを設定する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記設定部は、
前記所定の低フロップ角を有するリフォーカスパルス列に対応する磁気共鳴信号が、ｋ空間の正又は負のいずれか一方の高周波領域に配置されるように、前記パルスシーケンスを設定する、
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記設定部は、
前記第２のパルス群において、各リフォーカスパルスのフリップ角が指数関数的に前記所定の高フロップ角からフリップ角ゼロに向かって減少するように、前記パルスシーケンスを設定する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記所定の高フリップ角、前記所定の低フリップ角、及び前記第１のパルス群に含まれるリフォーカスパルスの数が、ユーザ操作によって入力される入力部、をさらに備え、
前記設定部は、入力された前記所定の高フリップ角、前記所定の低フリップ角、及び前記第１のパルス群に含まれるリフォーカスパルスの数に基づいて、前記パルスシーケンスを設定する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記設定部は、
前記所定の高フリップ角、前記所定の低フリップ角、及び前記第１のパルス群に含まれるリフォーカスパルスの数に基づき、前記第２のパルス群内の各リフォーカスパルスのフリップ角が、前記所定の高フリップ角から前記所定の低フリップ角に向かって指数関数的に減少するように、前記パルスシーケンスを設定する、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記設定部は、
前記第２のパルス群において、各リフォーカスパルスのフリップ角が１８０°、９０°、０°となるように、前記パルスシーケンスを設定する、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。
【０００３】
近年、磁気共鳴イメージング装置の静磁場の強度をより高める技術の開発が進められている。従来の１．５テスラ型の磁気共鳴イメージング装置に対して、静磁場強度を２倍に高めた３テスラ型の磁気共鳴イメージング装置は、既に普及し始めている。今後、さらに静磁場強度を高めた、超高磁場型（例えば、７テスラ型や１１テスラ型）の磁気共鳴イメージング装置の臨床実用化も予測される。
【０００４】
静磁場強度を高めることによってＭＲ信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）が高まる。ＳＮＲは、静磁場強度に概ね比例して高まると言われている。また、ＳＮＲが高まることによって、空間分解能や時間分解能を向上させることも可能となる。
【０００５】
一方、静磁場強度が高くなると縦緩和時間Ｔ１が長くなる。このため、例えば、ＦＳＥ（Fast Spin Echo）系のパルスシーケンス等で、複数の励起パルスを用いて撮像する場合、繰り返し時間ＴＲ（Repetition Time）を長くして縦緩和の回復を待つ必要がある。この結果、撮像時間が長くなる。
【０００６】
他方、人体への熱的な影響の大きさを表わす指標として、ＳＡＲ（Specific Absorption Rate）が知られている。ＳＡＲは、静磁場強度Ｂ０とＲＦパルスのフリップ角ＦＡの積の２乗、即ち、（Ｂ０・ＦＡ）２、に比例するとされている。したがって、静磁場強度の高い磁気共鳴イメージング装置では、ＳＡＲを抑制する方向の要請が働くことになる。特に、９０°パルスの後に、高フリップ角（例えば、１８０°のフリップ角）のリフォーカスパルスを連続して印加するＦＳＥ（Fast Spin Echo）系のパルスシーケンスでは、ＳＡＲ抑制のための要請が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２４０５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、ＳＡＲを低減すると共に、撮像時間を短縮することができる磁気共鳴イメージング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、励起パルスの後に複数のリフォーカスパルスが続くＦＳＥ（Fast Spin Echo）系のパルスシーケンスであって、前記複数のリフォーカスパルスは、前記励起パルスに続いて印加される第１のパルス群と、前記第２のパルス群に続いて印加される第２のパルス群とに少なくとも分割され、前記第１のパルス群は、各リフォーカスパルスのフリップ角が所定の高フリップ角を有するリフォーカスパルス列から構成され、前記第２のパルス群は、各リフォーカスパルスのフリップ角が前記所定の高フロップ角からフリップ角ゼロに向かって減少するリフォーカスパルス列から構成される、パルスシーケンスを設定する設定部と、前記パルスシーケンスを被検体に印加することで、前記複数のリフォーカスパルスに夫々対応して収集される複数の磁気共鳴信号から、前記被検体の画像を生成する生成部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の全体構成例を示す構成図。
【図２】実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置のパルスシーケンス生成に関する構成を含むブロック図。
【図３】実施形態の磁気共鳴イメージング装置の処理例を示すフローチャート。
【図４】３Ｄ型のパルスシーケンスの印加領域を模式的に示す図。
【図５】従来のＦＳＥ系パルスシーケンスを例示した図。
【図６】本実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスを例示する図。
【図７】実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスにおけるリフォーカスパルスのフリップ角の設定方法を示す図。
【図８】縦磁化回復が加速される理由を説明する第１の図。
【図９】縦磁化回復が加速される理由を説明する第２の図。
【図１０】本実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスで得られる磁気共鳴信号の収集順序とｋ空間への配置を説明する図。
【図１１】ｋ空間の全ての領域に磁気共鳴信号を配置する例を示す図。
【図１２】本実施形態に係る他のＦＳＥ系パルスシーケンスの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１を、添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
（構成及び動作の概要）
図１は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の全体構成を示すブロック図である。実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、磁石架台１００、制御キャビネット３００、コンソール４００、寝台５００等を備えて構成される。
【００１３】
磁石架台１００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、ＷＢ（Whole Body）コイル１２等を有しており、これらの構成品は円筒状の筐体に収納されている。寝台５００は、寝台本体５０と天板５１を有している。また、磁気共鳴イメージング装置１は、被検体に近接して配設されるアレイコイル２０を有している。
【００１４】
制御キャビネット３００は、傾斜磁場電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、ＲＦ受信器３２、ＲＦ送信器３３、及びシーケンスコントローラ３４を備えている。
【００１５】
磁石架台１００の静磁場磁石１０は、概略円筒形状をなしており、被検体（例えば、患者）の撮像領域であるボア（即ち、静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。静磁場磁石１０は超電導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超電導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石１０は、励磁モードにおいて静磁場用電源（図示せず）から供給される電流を超電導コイルに印加することで静磁場を発生し、その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石１０は長時間、例えば１年以上に亘って、大きな静磁場を発生し続ける。なお、静磁場磁石１０を永久磁石として構成しても良い。
【００１６】
傾斜磁場コイル１１も概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル１１は、傾斜磁場電源（３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ）から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を被検体に印加する。
【００１７】
寝台５００の寝台本体５０は天板５１を上下方向に移動可能であり、撮像前に天板５１に載った被検体を所定の高さまで移動させる。その後、撮影時には天板５１を水平方向に移動させて被検体をボア内に移動させる。
【００１８】
ＷＢコイル１２は、傾斜磁場コイル１１の内側に被検体を取り囲むように概略円筒形状に固定されている。ＷＢコイル１２は、ＲＦ送信器３３から伝送されるＲＦパルスを被検体に向けて送信する一方、水素原子核の励起によって被検体から放出される磁気共鳴信号を受信する。
【００１９】
アレイコイル２０はＲＦコイルであり、被検体から放出される磁気共鳴信号を被検体に近い位置で受信する。アレイコイル２０は、例えば、複数の要素コイルから構成される。アレイコイル２０は、被検体の撮像部位に応じて、頭部用、胸部用、脊椎用、下肢用、或いは全身用など種々のタイプがあるが、図１では胸部用のアレイコイル２０を例示している。
【００２０】
ＲＦ送信器３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいて、ＷＢコイル１２にＲＦパルスを送信する。一方、ＲＦ受信器３２は、ＷＢコイル１２やアレイコイル２０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化して得られる生データをシーケンスコントローラ３４に送る。
【００２１】
シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００による制御のもと、傾斜磁場電源３１、ＲＦ送信器３３およびＲＦ受信器３２をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。そして、シーケンスコントローラ３４は、スキャンを行ってＲＦ受信器３２から生データを受信すると、その生データをコンソール４００に送る。
【００２２】
シーケンスコントローラ３４は、処理回路（図示を省略）を具備している。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成される。 
【００２３】
コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、ディスプレイ４２、及び入力デバイス４３を有するコンピュータとして構成されている。
【００２４】
記憶回路４１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の他、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である。記憶回路４１は、各種の情報やデータを記憶する他、処理回路４０が具備するプロセッサが実行する各種のプログラムを記憶する。
【００２５】
入力デバイス４３は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル等であり、各種の情報やデータを操作者が入力するための種々のデバイスを含む。ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイスである。
【００２６】
処理回路４０は、例えば、ＣＰＵや、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、記憶回路４１に記憶した各種のプログラムを実行することによって、後述する各種の機能を実現する。処理回路４０は、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）やＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても後述する各種の機能を実現することができる。また、処理回路４０は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組み合わせて、各種の機能を実現することもできる。
【００２７】
これらの各構成品によって、コンソール４００は、磁気共鳴イメージング装置１全体を制御する。具体的には、検査技師等の操作者による、マウスやキーボード等（入力デバイス４２）の操作によって撮像条件その他の各種情報や指示を受け付ける。そして、処理回路４０は、入力された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ３４にスキャンを実行させる一方、シーケンスコントローラ３４から送信された生データに基づいて画像を再構成する。再構成された画像はディスプレイ４２に表示され、或いは記憶回路４１に保存される。
【００２８】
さらに、実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、後述する所定のパルスシーケンスによるスキャンの実行によって得られるＭＲ信号を再構成して被検体の画像を生成する。特に、本実施形態では、ＳＡＲを低減すると共に、撮像時間を従来よりも短縮することができる、特徴的なパルスシーケンスを提供する。
【００２９】
図２は、この特徴的なパルスシーケンスを生成し、このパルスシーケンスに基づいて被検体のＭＲ画像を生成する磁気共鳴イメージング装置１のブロック図である。また、図３は、磁気共鳴イメージング装置１の処理例を示すフローチャートである。
【００３０】
図２に示すように、磁気共鳴イメージング装置１の処理回路４０は、設定機能４１０、画像生成機能４２０、及び表示制御機能４３０の各機能を実現する。
【００３１】
設定機能４１０は、パラメータ入力機能４１２、フリップ角算出機能４１４、及びパルスシーケンス設定機能４１６を含んでいる。また、画像生成機能４２０は、再構成機能４２２、及び画像処理機能４２４を含んでいる。上述したように、これらの各機能は、例えば、処理回路４０が具備するプロセッサが所定のプログラムを実行することによって実現される。
【００３２】
また、図１に示す磁気共鳴イメージング装置１の構成のうち、コンソール４０以外の構成品（制御キャビネット３００、磁石架台１００及び寝台５００）で、収集部６００を構成している。
【００３３】
記憶回路４１には、撮像目的や撮像部位に応じた各種の標準的なパルスシーケンスを設定するためのパラメータやデータが記憶されている。また、複数のパルスシーケンスを連続して実行する場合には、それらの標準的な実行順序等も記憶回路４１内にプロトコルデータとして記憶されている。
【００３４】
パラメータ入力機能４１２は、記憶回路４１から各パルスシーケンスを設定するためのパラメータや、各パルスシーケンスの実行順序に関するデータを読み込んで、パルスシーケンス設定機能４１６に送出する。また、パラメータ入力機能４１２は、各パルスシーケンスのパラメータや各パルスシーケンスの実行順序を、表示制御機能４３０を介してディスプレイ４２に表示する。操作者は、ディスプレイ４２の表示を確認し、必要に応じて入力デバイス４３を操作し、パラメータの値や実行順序を変更することができる。
【００３５】
また、記憶回路４１はルックアップテーブル４１１を記憶する。ルックアップテーブル４１１には、後述する、本実施形態の撮像で使用する特徴的なＦＳＥ系のパルスシーケンスのフリップ角を算出するためのパラメータが記憶されている。ルックアップテーブル４１１には、ＦＳＥ系のパルスシーケンスのフリップ角の値自体が記憶されてもよい。
【００３６】
パラメータ入力機能４１２は、ルックアップテーブル４１１から、ＦＳＥ系のパルスシーケンスのフリップ角を算出するためのパラメータ、或いは、ＦＳＥ系のパルスシーケンスのフリップ角の値を入力する。
【００３７】
上述したパラメータ入力機能４１２が行う処理は、図３のステップＳＴ１００の処理に対応する。
【００３８】
フリップ角算出機能４１４は、ルックアップテーブル４１１に記憶されているパラメータに基づいて、ＦＳＥ系のパルスシーケンスにおける各リフォーカスパルスのフリップ角を算出してパルスシーケンス設定機能４１６に供給する。或いは、フリップ角算出機能４１４は、ルックアップテーブル４１１に記憶されている各リフォーカスパルスのフリップ角を読み出して、パルスシーケンス設定機能４１６に供給する。
【００３９】
上記のフリップ角算出機能４１４の処理は、図３のステップＳＴ１０１の処理に対応する。フリップ角算出機能４１４の、より具体的な処理については、後述する。
【００４０】
パルスシーケンス設定機能４１６は、フリップ角算出機能４１４から供給される各リフォーカスパルスのフリップ角と、パラメータ入力機能４１２から供給される、フリップ角以外のパラメータを用いて、パルスシーケンスの種々のパラメータを設定する。設定するパルスシーケンスが、例えば、ＦＳＥ系シーケンスの場合、フリップ角以外のパラメータとして、ＥＴＳ（Echo Train Spacing）、ＥＴＬ（Echo Train Length）、実効エコー時間ＴＥeff、繰り返し時間ＴＲ，マトリクスサイズ、ＦＯＶ（Field of View）サイズ、位相エンコード方向及びリードアウト方向等がある。
【００４１】
上記のパルスシーケンス設定機能４１６の処理は、図３のステップＳＴ１０２の処理に対応する。パルスシーケンス設定機能４１６で設定するパルスシーケンスの具体例についても、後述する。
【００４２】
パルスシーケンス設定機能４１６で設定されたパルスシーケンスのパラメータは、シーケンスコントローラ３４に送出される。シーケンスコントローラ３４は、例えば、入力デバイス４３を介した、ユーザからの撮像開始の指令を受けて、設定されたパルスシーケンスを実行する。具体的には、設定されたパルスシーケンスに基づく、ＲＦパルス（即ち、励起パルス及びリフォーカスパルス）や傾斜磁場パルスを被検体に印加することにより、被検体の撮像を実行する。被検体の撮像の実行は、図３のステップＳＴ１０３の処理に対応する。
【００４３】
パルスシーケンスの印加に応じて、被検体から磁気共鳴信号が発せられる。この磁気共鳴信号はＷＢコイル１２或いはアレイコイル２０で受信され、シーケンスコントローラ３４を介して再構成機能４２２に入力される。再構成機能４２２に入力される磁気共鳴信号は、生データ或いはｋ空間データとも呼ばれる。
【００４４】
再構成機能４２２は、入力された磁気共鳴信号（即ち、ｋ空間データ）に対して、２次元又は３次元の逆フーリエ変換処理を行うことにより、実空間画像を再構成する。再構成機能４２２の処理は、図３のステップＳＴ１０４の処理に対応する。
【００４５】
再構成された実空間画像は、画像処理機能４２４によって、所定の画像処理、例えば、ＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）処理や所定のレンダリング処理等が施される。画像処理機能４２４の処理も、図３のステップＳＴ１０４の処理に対応する。
【００４６】
非造影ＭＲＡ（Magnetic Resonance Angiography）の撮像法の中に、心電同期とＦＳＥ系パルスシーケンスを併用したＦＢＩ（Fresh Blood Imaging）法と呼ばれる撮像法がある。ＦＢＩ法では、例えば、収縮期と拡張期とで収集された２つの画像を差分処理することによって、動脈と静脈とが良好に分離された画像を生成することができる。ＦＢＩ法で使用される差分処理も、画像処理機能４２４で行われる。
【００４７】
また、同じく非造影ＭＲＡの分野で、Ｔｉｍｅ−ＳＬＩＰ（Time-Spatial Labeling Inversion Pulse）法と呼ばれる撮像法が知られている。Ｔｉｍｅ−ＳＬＩＰ法の中には、ラベリングパルスとしての領域選択的反転パルスを印加して収集される画像と、ラベリングパルスの印加なしで収集される画像とを差分処理して、背景が良好に抑圧された血管画像を得ることができる撮像法がある。この撮像法における差分処理も、画像処理機能４２４で行われる。
【００４８】
画像処理機能４２４で画像処理された画像は、表示制御機能４３０において、ディスプレイ４２の所望の表示形態に対応させるための表示制御が行われる。表示制御機能４３０の処理は、図３のステップＳＴ１０５の処理に対応する。
【００４９】
（本実施形態のパルスシーケンス）
以下、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１で設定し、使用するＦＳＥ系パルスシーケンスについて具体的に説明する。
【００５０】
本実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスは、２次元でマルチスライスから信号を収集する２Ｄ型でもよいし、３次元で所定の厚みのスラブを励起し、スラブ内をエンコードしつつ信号を収集する３Ｄ型でもよい。
【００５１】
図４は、３Ｄ型のパルスシーケンスの印加領域を模式的に示したものである。以下の説明では、３Ｄ型のＦＳＥ系パルスシーケンスを例に挙げて説明する。このパルスシーケンスでは、図４に示すように、スライス方向に所定の厚みを有するスラブを励起し、スライスエンコードＳＥ（１）〜ＳＥ（Ｎ）で、スライス方向にエンコードしている。また、ＦＳＥ系パルスシーケンスでは、励起パルス（例えば、フリップ角９０度の励起パルス）に続いて、複数のリフォーカスパルスが印加されるが、位相エンコードは、リフォーカスパルス毎に異なる値に設定される。図４に示す例では、図の横方向（例えば、被検体の左右方向）を位相エンコード（ＰＥ）方向として、図の縦方向（例えば、被検体の頭足方向）をリードアウト（ＲＯ）方向としている。
【００５２】
図５は、本実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスとの比較のために、従来から一般に用いられているＦＳＥ系パルスシーケンスを例示した図である。図５に示す従来のＦＳＥ系パルスシーケンスは、例えばフリップ角９０度の励起パルスに続いて、高フリップ角（例えば、フリップ角１８０°）の複数のリフォーカスパルスが設けられている。ここで、従来のＦＳＥ系パルスシーケンスでは、各リフォーカスパルスのフリップ角は一定である。
【００５３】
図５に示すように、最初の９０度励起パルスによって、縦磁化はゼロとなり、その一方で横磁化が発生する。そして、最初の９０度励起パルスに続く各リフォーカスパルスの間で、スライスエンコードＳＥ（１）に対応するスライスの磁気共鳴信号が収集される。図５に示すパルスシーケンスは、１つの９０度励起パルスに続く複数のリフォーカスパルスの間で、１スライス分の磁気共鳴信号が全て収集される、ワンショット型のＦＳＥ系パルスシーケンスを例示している。
【００５４】
一方、最初の９０度励起パルスによって一旦ゼロとなった縦磁化は、その後、縦緩和時間Ｔ１に相当する時定数で、指数関数的に回復していく。そして、縦磁化が十分に回復した時点で、２つ目の９０度励起パルスが印加され、スライスエンコードＳＥ（２）に対応するスライスの磁気共鳴信号が収集される。
【００５５】
縦磁化が十分に回復する前に、２つ目以降の９０度励起パルスを印加すると、その時の縦磁化は、初期の縦磁化よりも小さいため、それに応じて横磁化の値も小さくなる。その結果、収集される磁気共鳴信号の大きさも小さくなり、ＳＮＲが低下することになる。そこで、従来のＦＳＥ系パルスシーケンスでは、９０度励起パルスと次の９０度励起パルスとの間に、縦磁化回復のための待ち時間を設けるものとしている。この結果、９０度励起パルスと次の９０度励起パルスとの間隔、即ち、繰り返し周期ＴＲが長くなっていた。また、この結果、撮像時間が長くなっていた。特に、３Ｔ以上の高磁場下では、縦緩和時間Ｔ１が長くなるため、広く普及している１．５Ｔの磁気共鳴イメージング装置に比べて、繰り返し周期ＴＲを長く設定する必要があった。
【００５６】
なお、図５では（図６も同様）、繰り返し周期ＴＲの長さを直感的に例示するために、心電信号のＲ波も併記している。例えば、従来のＦＳＥ系パルスシーケンスでは、繰り返し周期ＴＲが３Ｒ−Ｒ（３つのＲ波に相当する期間）程度であり、このうち、約２／３の期間が、信号を収集することのない、縦磁化回復のための待ち時間となっている。
【００５７】
一方、図６は、本実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスを例示する図である。図６には、図５と同様に、Ｒ波を併記しているが、実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスは、心電同期撮像を必ずしも前提とするものではない。心電同期撮像を行っても良いし、心電同期撮像を行わなくても良い。
【００５８】
また、図６の本実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスにおいても、従来のＦＳＥ系パルスシーケンスとの対比のために、１つの９０度励起パルスに続く複数のリフォーカスパルスの間で、１スライス分の磁気共鳴信号が全て収集される、ワンショット型のＦＳＥ系パルスシーケンスを例示している。そして、リフォーカスパルスの数は、本実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスと従来のＦＳＥ系パルスシーケンスとの間で、同じであるとして図示している。
【００５９】
図６に示す本実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスは、励起パルスに続く複数のリフォーカスパルスの中に、各リフォーカスパルスのフリップ角が所定の高フロップ角（例えば１８０°）からフリップ角ゼロに向かって減少するリフォーカスパルス列から構成される、フリップ角減少領域を設けている点に特徴がある。
【００６０】
フリップ角減少領域を設けたことにより、図６の下段に示すように、縦磁化の回復が加速される効果を生み出す。フリップ角減少領域を設けられていない従来のＦＳＥ系シーケンスでは、図６の下段に点線で示したように、縦磁化回復の速度が縦緩和時間Ｔ１に応じたゆっくりしたものであるのに対して、フリップ角減少領域を設けた本実形態のＦＳＥ系シーケンスでは、図６の下段に実線で示したように、縦磁化回復の速度が加速されることになる。縦磁化回復が加速される理由については、図８及び図９を用いて、後述する。
【００６１】
縦磁化回復が加速されることによって、縦磁化回復のための待ち時間を短くしても、即ち、繰り返し時間ＴＲを短くしても、２つ目以降の９０度励起パルスの印加時に十分な大きさの縦磁化が得られるため、ＳＮＲの低下をもたらすことがない。この結果、実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスは、従来のＦＳＥ系パルスシーケンスに比べて、撮像時間を大幅に短縮することが可能となる。例えば、図６に例示するように、従来３Ｒ―Ｒ程度の時間を要していた繰り返し時間ＴＲを、１Ｒ―Ｒ（Ｒ波１つの間隔）にまで短縮することができる。
【００６２】
なお、実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスにおいても、ある程度の縦磁化回復のための待ち時間を設けることによって、縦磁化を初期値により一層近づけることができる。例えば、１Ｒ―Ｒ程度の待ち時間を設けて、繰り返し時間ＴＲを２Ｒ−Ｒ程度とすることもできる。この場合であっても、従来のＦＳＥ系パルスシーケンスに比べると、繰り返し時間ＴＲを短縮することが可能であり、撮像時間は短縮される。
【００６３】
図７は、実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスにおけるリフォーカスパルスのフリップ角の設定方法を示す図である。図７に示すグラフの横軸は、リフォーカスパルスの時間的な印加順を示しており、縦軸はリフォーカスパルスのフリップ角を示している。
【００６４】
前述したように、実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスは、各リフォーカスパルスのフリップ角が所定の高フリップ角を有するリフォーカスパルス列から構成される第１のパルス群と、各リフォーカスパルスのフリップ角が所定の高フロップ角からフリップ角ゼロに向かって減少するリフォーカスパルス列から構成される第２のパルス領域とを少なくとも有している。第１のパルス群が高フリップ角領域に対応し、第１のパルス群に続いて印加される第２のパルス群が、前述したフリップ角減少領域に相当する。
【００６５】
ここで、所定の高フリップ角とは、例えば、１８０度のフリップ角である。所定の高フリップ角は、１８０度よりも若干大きなフリップ角、例えば、２００度のフリップ角でもよい。
【００６６】
第２のパルス群に続いて、フリップ角が所定の低フリップ角を有するリフォーカスパルス列から構成される第３のパルス群が印加される。ここで、所定の低フリップ角とは、例えば、ゼロ度以上５度未満のようにゼロ度に近いフリップ角である。また例えば、所定の低フリップ角とは、約１度のフリップ角である。
【００６７】
フリップ角減少領域におけるフリップ角の減少パターンは、例えば、指数関数的にフリップ角が減少するパターンを利用することができる。この場合、高フリップ角からフリップ角を指数関数的に減少させていき、フリップ角が低フリップ角とほぼ同じになった時点で、低フリップ角領域に移行させればよい。
【００６８】
フリップ角の減少パターンは、指数関数的な現象パターンに限定されるものではなく、例えば、直線的な減少パターンでもよいし、或いは、ｎ次関数（ｎは２以上）の一部を切り取った減少パターンでも良い。
【００６９】
フリップ角減少領域のフリップ角は、高フリップ角領域のフリップ角α及びパルス数Ｍ、低フリップ角領域のフリップ角β、指数関数の低減係数等のパラメータを設定することにより、算出機能４１４が算出することができる。上記のパラメータのうち、例えば、高フリップ角の値αだけを操作者が入力できるようにしておき、その他のパラメータは、ルックアップテーブル４１１に内部データとして、予め保持させておくこともできる。また、フリップ角減少領域のフリップ角を含めたすべてのリフォーカスパルスのフリップ角をルックアップテーブル４１１に記憶させておき、フリップ角算出機能４１４がこれらのフリップ角をルックアップテーブル４１１から読み出すようにしてもよい。
【００７０】
図８及び図９は、フリップ角減少領域を設けたことにより、縦磁化の回復が加速される理由を、回転座標系におけるスピン（即ち、巨視的磁化）の振る舞いを示すベクトルを用いて説明する図である。このうち、図８は、高フリップ領域におけるスピンの振る舞いを示す図であり、図９は、フリップ角減少領域におけるスピンの振る舞いを示す図である。
【００７１】
図８及び図９の上段はＲＦパルス列を示す図であり、励起パルスをＥＰと略記し、リフォーカスパルスをＲＰと略記している。また、リフォーカスパルスの印加順序ｎをＲＰ（ｎ）のように（）内の番号で示している。また、各ＲＦパルスのフリップ角をＦＡで略記し、ＲＦパルスの印加方向（ｘ軸方向又はｙ軸方向）を、ＦＡ＝１８０°ｙのように、フリップ角ＦＡの値に付記している。
【００７２】
また、図８及び図９において、破線で囲んだ枠内には、各ＲＦパルスの印加直後、及び印加直前におけるスピンの振る舞いを図示している。そして、各枠内の上段には、回転座標系で見た、Ｘ’−Ｚ’平面におけるスピンの振る舞いを示し、各枠内の下段には、回転座標系で見た、Ｘ’−Ｙ’平面におけるスピンの振る舞いを示している。Ｘ’−Ｚ’平面におけるスピンのＺ’方向成分が、縦磁化成分、即ち、縦磁化の大きさを表す。また、Ｘ’−Ｙ’平面には、スピンの横磁化の振る舞いが表される。
【００７３】
なお、図８及び図９において、励起パルスのフリップ角ＦＡは９０度であるとし、高フリップ角領域のリフォーカスパルスのフリップ角は１８０度であるとしている。また、図９に示すように、フリップ角減少領域におけるリフォーカスパルスのフリップ角は、１６０度、１２０度、６０度と減少するものとしている。
【００７４】
図８の最左列にしめすように、励起パルスＥＰの印加によって、Ｚ’方向を向いていたスピン（縦磁化の初期状態）は、Ｘ’軸周りに９０度回転し、Ｙ’軸に倒れて横磁化となる。この横磁化は、静磁場の不均一性ΔＢ０によって、ＥＴＳ／２の間に、Ｘ’−Ｙ’平面を位相φ（φ＝γ・ΔＢ０・（ＥＴＳ／２）、γは磁気回転比）だけ回転し、１番目のリフォーカスパルスＲＰ（１）の印加直前において、スピンは図８の左から２列目に示す状態となる。
【００７５】
このスピンは、リフォーカスパルスＲＰ（１）の印加によって、Ｙ’軸周りを１８０度回転する。その結果、１番目のリフォーカスパルスＲＰ（１）の印加直後において、スピンは図８の左から３列目に示す状態となる。
【００７６】
この状態から、ＥＴＳだけ時間が経過すると、横磁化は再び静磁場の不均一性ΔＢ０によって、ＥＴＳの間に、Ｘ’−Ｙ’平面を位相２φだけ回転する。そして、２番目のリフォーカスパルスＲＰ（２）の印加直前において、スピンは図８の左から４列目に示す状態となる。そして、このスピンは、リフォーカスパルスＲＰ（２）の印加によって、Ｙ’軸周りを１８０度回転する。その結果、２番目のリフォーカスパルスＲＰ（２）の印加直後において、スピンは図８の左から５列目に示す状態となる。
【００７７】
以下、高フロップ領域における各リフォーカスパルスの印加ごとに、スピンは、図８の左から４列目に示す状態と、左から５列目の状態とを交互に繰り返す。なお、図８では、高フロップ領域における縦磁化の回復が、無視できる程度に小さいと仮定している。つまり、高フロップ領域における縦磁化成分はゼロとみなせる程度に小さい仮定している。
【００７８】
次に、フリップ角減少領域におけるスピンの振る舞いを、図９を用いて説明する。図９の最左列は、高フリップ角領域の最後のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ）が印加された後に、ＥＴＳだけ経過したときのスピンの状態を示す図である。即ち、フリップ角減少領域における最初のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋１）の印加直前のスピンの状態を示す図である。この状態のスピンに対して、フリップ角減少領域では、フリップ角が１８０度から徐々に減少していくリフォーカスパルスが順次印加されていく。
【００７９】
本例では、フリップ角減少領域における１番目のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋１）として、フリップ角が１６０度のリフォーカスパルスが印加される。この結果、リフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋１）の印加直後では、スピンがＹ’軸周りを１６０度回転し、図９の左から２列目の状態となる。ここで、１８０度よりも小さなフリップ角１６０度のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋１）の印加により、図９の左から２列目枠の上段に示すように、高フリップ角領域ではゼロであった縦磁化成分が、非ゼロのプラス方向の成分として発生していることに注目されたい。つまり、フリップ角１６０度のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋１）の印加により、縦磁化の強制的な回復が行われたことになる。
【００８０】
リフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋１）の印加直後のスピンの横磁化成分は、高フリップ角領域での振る舞いと同様に、静磁場の不均一性ΔＢ０によって、ＥＴＳの間に、Ｘ’−Ｙ’平面を２φだけ回転する。この結果、フリップ角減少領域における２番目のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋２）の印加直前においては、スピンは、図９の左から３列目の状態となる。なお、静磁場の不均一性ΔＢ０による位相の回転は、縦磁化成分には影響を与えない。したがって、図９の左から３列目枠の上段に示すように、スピンは、縦磁化成分が保持された状態で、Ｘ’軸の負方向から正方向に移動することになる。
【００８１】
このスピンに対して、１６０度から１２０度へとフリップ角がさらに減少された２番目のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋２）が印加されると、その印加直度において、スピンがＹ’軸周りを１２０度回転し、図９の左から４列目の状態となる。この状態の縦磁化成分は、図９の左から２列目枠の上段に示す縦磁化成分よりも大きくなっている。
【００８２】
図９の左から５列目は、３番目のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋３）の印加直前の状態を示す。静磁場の不均一性ΔＢ０によって、横磁化成分は２φだけ回転するものの、ここまで強制的に回復された縦磁化成分は保持されたままである。
【００８３】
図９の左から６列目は、３番目のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋３）の印加直後の状態を示す。３番目のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋３）のフリップ角は、１２０度よりもさらに小さい６０度に設定されている。３番目のリフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋３）の印加により、スピンはＹ’軸周りを６０度回転し、スピンの方向はＺ’軸方向にさらに近づくことになる。この結果、リフォーカスパルスＲＰ（Ｍ＋３）の印加後の縦磁化成分は、さらに大きくなることになる。
【００８４】
以下、フリップ角がゼロ度に向かって徐々に減少されたリフォーカスパルスを順次印加することにより、縦磁化がＺ’軸方向にさらに近づいていく。つまり、縦磁化が強制的に回復されていくことになる。
【００８５】
言い換えれば、各リフォーカスパルスのフリップ角が、所定の高フロップ角（例えば、１８０度）からフリップ角ゼロに向かって減少するリフォーカスパルス列を印加することによって、縦緩和時間Ｔ１による縦磁化の自然回復の速度を、強制的に加速することが可能となる。以上が、フリップ角減少領域を設けることによって、縦緩和の回復を加速することができる理由の説明である。
【００８６】
図１０は、本実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスで得られる磁気共鳴信号の収集順序と、ｋ空間への配置を説明する図である。図１０に示すＦＳＥ系パルスシーケンスは、部分フーリエ（partial Fourier）法と呼ばれる撮像法をＦＳＥ系パルスシーケンスに適用したものであり、ＦＡＳＥ（Fast Advanced Spin Echo）法とも呼ばれる。ＦＡＳＥ法では、ｋ空間（位相エンコード方向をｙ方向とした場合のｋｙ空間）の正又は負の高周波領域のうち、いずれか一方の高周波領域に対応する磁気共鳴信号の収集を省略することにより、撮像時間が短縮される。収集されなかった一方の高周波領域のデータは、画像再生時におけるホモダイン処理等によって補完される。
【００８７】
本実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスでは、図１０に示すように、９０度励起パルスに近い位置に高フリップ角領域を配置し、９０度励起パルスから遠い位置に低フリップ角領域を配置し、そして、高フリップ角領域と低フリップ角領域の間に、フリップ角減少領域を配置している。
【００８８】
９０度励起パルスの印加によって横磁化が発生するが、９０度励起パルスに近い位置では、横緩和があまり進んでいないため、高フリップ領域で収集される磁気共鳴信号のＳＮＲは高い。一方、９０度励起パルスの印加から時間が経過するにつれて、横緩和が進み横磁化が徐々に減少していく。このため、９０度励起パルスの印加からの経過時間が大きな低フリップ角領域における磁気共鳴信号のＳＮＲは、高フリップ角領域における磁気共鳴信号に比べてＳＮＲが低くなる。また、低フリップ角領域では、縦磁化が強制的に加速された結果として横磁化成分が低下するため、これもＳＮＲが低くなる要因となっている。
【００８９】
一方、再構成された画像のコントラストは、低周波領域に配置された磁気共鳴信号に支配される。逆に、高周波領域に配置された磁気共鳴信号は、画像のコントラストにそれ程影響を与えない。
【００９０】
そこで、本実施形態のパルスシーケンスでは、高フリップ角領域で収集された磁気共鳴信号をｋｙ空間の低周波領域に配置する一方、低フリップ角領域で収集された磁気共鳴信号をｋｙ空間の低周波領域に配置している。そして、フリップ角減少領域で収集された磁気共鳴信号は、ｋｙ空間における低周波領域と高周波領域の間に配置している。
【００９１】
より具体的には、高フリップ角領域で収集した磁気共鳴信号がｋｙ空間の低周波領域に配置されるように、高フリップ角領域における位相エンコード量を設定する。また、低フリップ角領域で収集した磁気共鳴信号がｋｙ空間の高周波領域に配置されるように、低フリップ角領域における位相エンコード量を設定する。そして、フリップ角減少領域で収集された磁気共鳴信号が、低周波領域と高周波領域の間に配置されるように、フリップ角減少領域における位相エンコード量を設定する。
【００９２】
例えば、図１０に示したように、磁気共鳴信号の収集を、ｋｙ空間の中央部の低周波領域のうち、負側の一端から開始する。その後、位相エンコード量を正の方向に増加させながら、位相エンコード量が正の高周波領域の最大値に達するまで、磁気共鳴信号を収集する。
【００９３】
上記のように磁気共鳴信号の収集順序と、そのｋ空間への配置を設定することにより、画像のコントラストへの影響が強い低周波領域に、ＳＮＲの高い高フリップ角領域の磁気共鳴信号が配置され、画像のコントラストへの影響が弱い高周波領域に、ＳＮＲが比較的低い低フリップ角領域の磁気共鳴信号が配置されることになる。この結果、良好な画質の画像を得ることができる。
【００９４】
なお、図１０に示したように、励起パルスの印加からｋｙ＝０までの時間が実効エコー時間ＴＥeffであるが、高フリップ角領域のデータ収集数（即ち、高フリップ角領域におけるリフォーカスパルスの数Ｍ）を、例えば、実効エコー時間ＴＥeffの３倍の時間をＥＴＳで除した数として設定することもできる。
【００９５】
図１１は、ｋ空間の全ての領域に磁気共鳴信号を配置する例を示す図である。この場合にも、高フリップ角領域の磁気共鳴信号を低周波領域に配置し、低フリップ角領域の磁気共鳴信号を高周波領域（この場合、正と負の高周波領域）に配置するものとしている。
【００９６】
図１２は、本実施形態に係る他のＦＳＥ系パルスシーケンスの例を示す図である。図１２の上段に示すＦＳＥ系パルスシーケンスは、フリップ角α（αは、例えば１８０度）を有する高フリップ角領域と、フリップ角減少領域の２つの領域を有している。フリップ角減少領域は、フリップ角γを有するリフォーカスパルスＲＰ（γ）と、フリップ角βを有するリフォーカスパルスＲＰ（β）の２つのリフォーカスパルスを有している。この場合であっても、フリップ角減少領域の各リフォーカスパルスのフリップ角は、所定の高フロップ角からフリップ角ゼロに向かって減少するリフォーカスパルス列となっている。
【００９７】
例えば、フリップ角γはフリップ角αよりも小さく、例えばフリップ角γは約９０度である。また、フリップ角βはフリップ角γより小さく、例えばフリップ角βは約１度である。なお、図１２の中段に示すように、２つのリフォーカスパルスＲＰ（γ）及びＲＰ（β）は、磁気共鳴信号の収集を伴うものである。
【００９８】
図１２の下段の各図から判るように、この実施形態のフリップ角減少領域における上記の２つのリフォーカスパルスＲＰ（γ）及びＲＰ（β）によっても、縦磁化、即ち、スピンのＺ’軸成分が、強制的に回復され、縦磁化の回復速度が加速される。この結果、撮像時間を短縮することが可能となる。
【００９９】
上述した各実施形態では、リフォーカスパルス列全体を、高フリップ角領域、フリップ角減少領域に少なくとも分割している。また、図６等に示した実施形態では、フリップ角が、ゼロ度近傍に設定される低フリップ角領域を有している。そして、フリップ角減少領域及び低フリップ角領域では、高フリップ角領域に比べてフリップ角の小さなリフォーカスパルスが使用される。このため、リフォーカスパルス列全体が、一律に１８０度の高いフリップ角に設定されている従来のＦＳＥ系パルスシーケンスに比べると、ＳＡＲを大幅に低減することができる。
【０１００】
本実施形態のパルスシーケンスは、ＦＳＥ系パルスシーケンスを使用する種々の撮像法に適用することができる。例えば、上述した実施形態のＦＳＥ系パルスシーケンスを、前述した非造影ＭＲＡで使用されるＦＢＩ法や、Ｔｉｍｅ−ＳＬＩＰ法に適用することにより、これらの撮像法の撮像時間を短縮すると共に、ＳＡＲを低減することができる。また、主に頭部の撮像に使用されるＦＬＡＩＲ（Fluid Attenuated Inversion Recovery）法や、ＭＳＫ法等、ＦＳＥ系パルスシーケンスを使用する種々の撮像法に適用することで、これらの撮像法の撮像時間を短縮すると共に、ＳＡＲを低減することができる。
【０１０１】
以上説明してきたように、各実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、ＳＡＲを低減すると共に、撮像時間を短縮することができる。
【０１０２】
なお、各実施形態の記載における設定機能は、特許請求の範囲の記載における設定部の一例である。また、各実施形態の記載における画像生成機能は、特許請求の範囲の記載における生成部の一例である。
【０１０３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０４】
１  磁気共鳴イメージング装置
４０  処理回路
４１  記憶回路
４２  ディスプレイ
４３  入力デバイス
４００  コンソール
４１０  設定機能
４１１  ルックアップテーブル
４１２  パラメータ入力機能
４１４  フリップ角算出機能
４１６  パルスシーケンス設定機能
４２０  画像生成機能
４２２  再構成機能
４２４  画像処理機能
４２１  複素画像生成機能
４２２  流体振幅画像生成機能
４２３  流体位相画像生成機能
４２４  流速画像生成機能
４２５  補正機能
６００  収集部
【図１】
2018033913.tif 000003
【図２】
2018033913.tif 000004
【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】
2018033913.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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