(57)【要約】  マルチエコー撮像であって、再収束RFパルスに180度パルス以外を含む撮像において、不要なコントラストを低減し、意図したコントラストを際立たせた高品質の画像を得る。そのために、不要なコントラストが低減するよう撮像パラメータを調整する。調整は、緩和時間が異なる複数の組織からのエコー信号の中で、意図したコントラストを生じる緩和時間が同じ組織からのエコー信号について、k空間中心などコントラストを決めるエコー信号の信号強度の違いが小さくなるよう行う。また、調整対象の撮像パラメータは、繰り返し時間、DEパルスのFA、飽和パルスのFA，飽和パルスの印加タイミング、回復期間中の傾斜磁場の印加強度、印加タイミングなどとする。
2014126134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を発生する静磁場発生部と、
前記静磁場中に配置された被検体に対して傾斜磁場を印加する傾斜磁場発生部と、
前記被検体の磁化を所定のフリップ角で励起する高周波磁場パルスを送信する送信部と、
前記被検体が発生するエコー信号を受信する受信部と、
不要なコントラストを低減するよう予め定めた調整対象の撮像パラメータを調整するパラメータ調整部と、
前記パラメータ調整部により調整された撮像パラメータと、繰り返し時間内に励起高周波磁場パルスと、1つ以上のフリップ角が180度以外である複数の再収束高周波磁場パルスを印加するパルスシーケンスと、を用いて撮像シーケンスを生成するシーケンス作成部と、
前記受信部が受信したエコー信号から画像を再構成するとともに、前記撮像シーケンスに従って、前記傾斜磁場発生部、前記送信部、前記受信部の動作を制御する制御部と、
を備えてい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記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パラメータ調整部は、T1コントラストまたはT2コントラストを低減させるよう、前記調整対象の撮像パラメータを調整すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記調整対象の撮像パラメータは、繰り返し時間であること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記調整対象の撮像パラメータは、前記高周波磁場パルスおよび前記傾斜磁場の少なくとも一方の印加パラメータであること
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記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記調整対象の撮像パラメータは、前記再収束高周波磁場パルス印加後から次の前記励起高周波磁場パルス印加までの回復期間に印加される、前記高周波磁場パルスおよび前記傾斜磁場の少なくとも一方の印加パラメータであること
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5記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記調整対象の撮像パラメータに前記高周波磁場パルスの印加パラメータが含まれる場合、前記印加パラメータは、当該高周波磁場パルスのフリップ角または印加タイミングであること
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6記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記高周波磁場パルスは、DEパルスまたは飽和パルスであること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記調整対象の撮像パラメータの調整範囲は予め定めた変化範囲に制限されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パラメータ調整部は、意図したコントラストを生じさせる第一の緩和時間が等しく、かつ、前記不要なコントラストを生じさせる第二の緩和時間が異なる複数の組織からのエコー信号の中の、k空間中心に配置されるエコー信号の信号強度の分散が極小となるよう、前記調整対象の撮像パラメータを調整すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パラメータ調整部は、前記不要なコントラストを生じさせる第二の緩和時間が等しく、意図したコントラストを生じさせる第一の緩和時間が異なる2つの組織間のk空間に配置されるエコー信号の信号強度の比を、複数の異なる前記第二の緩和時間について計算し、当該計算結果の分散が最小となるよう前記調整対象の撮像パラメータを調整すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
請求項9記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パラメータ調整部は、前記k空間中心に配置されるエコー信号の信号強度の分散を、前記第一の緩和時間を変えて複数算出し、当該算出結果の和を極小とするよう前記調整対象の撮像パラメータを調整すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
請求項9記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パラメータ調整部は、前記第一の緩和時間を変えて、前記k空間中心に配置されるエコー信号の信号強度の分散が極小となる前記調整対象の撮像パラメータを複数算出し、当該算出結果の平均値を算出し、調整結果とすること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パラメータ調整部は、前記撮像パラメータを受け付ける撮像パラメータ入力画面を生成し、
前記撮像パラメータ入力画面は、前記調整対象の撮像パラメータの、前記調整後の値を表示する調整パラメータ表示領域、前記調整対象の撮像パラメータの、前記調整後の値を撮像パラメータに反映させる指示を受け付ける反映ボタン、および、意図するコントラストの指定を受け付けるコントラスト調整設定領域の少なくとも1つを備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
静磁場を発生する静磁場発生部と、
前記静磁場中に配置された被検体に対して傾斜磁場を印加する傾斜磁場発生部と、
前記被検体の磁化を所定のフリップ角で励起する高周波磁場パルスを送信する送信部と、
前記被検体が発生するエコー信号を受信する受信部と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置において、制御部が、
不要なコントラストを低減するよう予め定めた調整対象の撮像パラメータを調整する処理と、
前記調整された撮像パラメータと、繰り返し時間内に励起高周波磁場パルスと、1つ以上のフリップ角が180度以外である複数の再収束高周波磁場パルスを印加するパルスシーケンスと、を用いて撮像シーケンスを生成する処理と、
前記撮像シーケンスを実行し、前記受信部が受信したエコー信号から画像を再構成する処理と、
を行うことを特徴とする不要コントラスト低減方法。
【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)信号を測定し、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)技術に関し、特に画像のコントラスト調整技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRI装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するNMR信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を2次元的に或いは3次元的に画像化する装置である。撮影においては、NMR信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたNMR信号は、2次元又は3次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。【０００３】
撮像方法の一つにFast Spin Echo(FSE)がある。FSEは、一つの励起RFパルス(90度パルス)に対して複数の再収束RFパルス(リフォーカスRFパルス；180度パルス)を印加して複数のエコー(エコートレイン)を得ることで撮像時間を短縮する撮像方法である。このような撮像方法をマルチエコー撮像と呼ぶ。エコートレイン内では、横磁化が横緩和時間T2で減衰(T2減衰)するため、エコートレインを長くしすぎると終端付近のエコーでは信号強度が不十分となることがある。【０００４】
これを解決するものとして、再収束RFパルスのFA(Flip Angle)を変化させる、Variable Refocus Flip Angle(VRFA)と呼ばれる手法がある。VRFAでは、FAを適切に変化させてエコー信号に縦磁化の成分も持たせることにより、信号強度を長持ちさせる。なお、縦磁化は、縦緩和時間T1で回復するが、エコートレイン内においてエコー信号の生成に寄与する成分を考えると、T1で減衰することになる。本明細書ではこれをT1減衰と呼ぶ。多くの組織でT1がT2より十分長いため、VRFAでは、縦磁化の成分を持たせることでエコートレイン内の減衰を遅くすることができる。【０００５】
緩和時間T1、T2は、組織固有の特性であるため、組織により定まる。これを利用し、2つの異なる組織の緩和時間T1の違い(T1コントラスト)を画像化するT1強調(T1W)撮像、同T2の違い(T2コントラスト)を画像化するT2強調(T2W)撮像がある。T1強調画像取得時は、T1コントラストの最大化とT2コントラストの低減が重要である。また、T2強調画像取得時は、逆に、T2コントラストの最大化とT1コントラストの低減が必要となる。一般に、FSEを含むSEシーケンスでは、TR(繰り返し時間)を長く設定することにより、緩和時間T1の違いによる影響(T1減衰による影響；T1コントラスト)を減少させ、TE(エコー時間)を短く設定することにより、緩和時間T2の違いによる影響(T2減衰による影響；T2コントラスト)を減少させることができる。そして、TRは、T2コントラストに影響を与えず、TEは、T1コントラストに影響を与えない。【０００６】
ところが、VRFAでは、エコー信号に縦磁化の成分も持たせるため、エコートレイン内での信号強度の変化は、T2減衰によるものにT1減衰によるものが加わり、両者の影響が混在する。従って、VRFAでは、TEが、T1コントラストとT2コントラストの両方に影響することになる。なお、VRFAは、エコートレインをできるだけ長くすることを意図した技術であるが、エコートレインを長くしすぎると、エコートレイン内でのT2減衰がT2コントラストに影響を与える。従って、エコートレインの長さは、この点でも制約を受ける。【０００７】
このようなVRFAで、T1強調画像取得時にT1コントラストを最大化するため、エコートレイン最後に磁化を反転する手法がある(例えば、特許文献1参照)。この手法では、エコートレイン先頭で信号差を最大化しているため、エコートレイン内でのT2減衰によるコントラストの逆転も起きにくく、エコートレイン全体にわたってT1コントラストが維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第7639010号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献1に開示の技術は、T1コントラストのみを高めたり、T2の影響も利用してT1コントラストに近いコントラストを作り出したりするもので、T1強調撮像でT2コントラストを低減するということを考えたものではない。従って、特許文献1に開示の技術では、様々な組織に対して正常なT1コントラストは得にくいと考えられる。【００１０】
また、二つ目の課題として、T2強調撮像におけるT1コントラストの混入がある。横緩和時間T2に比べ、緩和時間T1は長いため、一般には、T2強調撮像において、T1減衰の影響によるコントラスト変化は重要視されていない。しかし、実際には、この変化は無視できない。【００１１】
時定数T1およびT2がわかっている場合、T1減衰とT2減衰とが混ざった状態であっても、従来のT2コントラストが得られるように再収束RFパルスのFAを調整できる。しかし、これらの時定数T1およびT2は、撮像対象組織ごとに異なる。このため、無限にある時定数T1およびT2の組み合わせを考慮して調整することは困難である。例えば、正常組織に対する調整は、造影剤を用いた撮像では有効でないことがある。【００１２】
このように、VRFAのように、再収束RFパルスとして、FAが180度以外のRFパルスが印加される場合、T1強調画像撮像時に良好なT1コントラストを得るため、T1コントラストの最大化とT2コントラストの低減とが必要となる。また、T2W画像撮像時に良好なT2コントラストを得るため、T1コントラストの低減とT2コントラストの最大化とが必要となる。しかしながら、現状では、これらが実現できていない。【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、マルチエコー撮像であって、再収束RFパルスに180度パルス以外を含む撮像において、不要なコントラストを低減し、意図したコントラストを際立たせた高品質の画像を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、不要なコントラストが低減するよう撮像パラメータを調整する。調整は、緩和時間が異なる複数の組織からのエコー信号の中で、意図したコントラストを生じる緩和時間が同じ組織からのエコー信号について、k空間中心などコントラストを決めるエコー信号の信号強度の違いが小さくなるよう行う。【００１５】
また、調整対象の撮像パラメータは、繰り返し時間、DEパルスのFA、飽和パルスのFA，飽和パルスの印加タイミング、回復期間中の傾斜磁場の印加強度、印加タイミングなどとする。【００１６】
また、T1減衰やT2減衰の影響を低減する、調整後の撮像パラメータをユーザに提示し、ユーザがコントラスト調整の参考にできるようにする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マルチエコー撮像の中の、T1緩和とT2減衰との両者の影響がある撮像において、不要なコントラストを低減し、意図したコントラストを際立たせた高品質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一の実施形態のMRI装置のブロック図
【図２】第一の実施形態の制御部の機能ブロック図
【図３】第一の実施形態のFSEシーケンスのパルスシーケンス図
【図４】第一の実施形態のFA変化形状の一例を説明するための説明図
【図５】(a)および(b)は、第一の実施形態の撮像パラメータ入力画面を説明するための説明図
【図６】第一の実施形態の調整処理を説明するための説明図
【図７】(a)および(b)は、パラメータ調整の具体例を説明するための説明図
【図８】第一の実施形態の撮像処理のフローチャート
【図９】第一の実施形態のパラメータ調整処理のフローチャート
【図１０】第一の実施形態のパラメータ調整処理の変形例のフローチャート
【図１１】第一の実施形態において、調整パラメータがDEパルスのフリップアングルである場合の、調整処理の概要を説明するための説明図
【図１２】第一の実施形態において、調整パラメータが飽和パルスの印加タイミングである場合の、調整処理の概要を説明するための説明図
【図１３】第一の実施形態において、調整パラメータが、複数の撮像パラメータの組み合わせである場合の、調整処理の概要を説明するための説明図
【図１４】第一の実施形態において、考慮する緩和時間が複数ある場合のパラメータ調整処理のフローチャート
【図１５】第一の実施形態において、考慮する緩和時間が複数ある場合のパラメータ調整の具体例を説明するための説明図
【図１６】第二の実施形態の調整処理を説明するための説明図
【図１７】(a)および(b)は、第二の実施形態の調整処理を説明するための説明図
【図１８】第二の実施形態において、調整パラメータをDEパルスのフリップ角とした場合の調整処理を説明するための説明図
【図１９】本発明の実施形態の変形例の撮像処理のフローチャート
【図２０】本発明の実施形態の変形例の調整処理を説明するための説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第一の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。
【００２０】
最初に、本実施形態のMRI装置100の一例の概要を図1に基づいて説明する。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101の断層画像を得るもので、図1に示すように、静磁場を発生する静磁場発生部120と、静磁場中に配置された被検体101に対して傾斜磁場を印加する傾斜磁場発生部130と、被検体101の磁化を所定のフリップ角で励起させる高周波磁場パルスを送信する送信部150と、被検体101が発生するエコー信号を受信する受信部160と、受信部160が受信したエコー信号から画像を再構成するとともに、撮像シーケンスに従って、傾斜磁場発生部130、送信部150、受信部160の動作を制御する制御部170と、シーケンサ140と、を備える。
【００２１】
静磁場発生部120は、垂直磁場方式であれば、被検体101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、体軸方向に、均一な静磁場を発生させるもので、被検体101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を備える。
【００２２】
傾斜磁場発生部130は、MRI装置100の座標系(装置座標系)であるX、Y、Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル131と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源132とを備え、後述のシーケンサ140からの命令に従ってそれぞれの傾斜磁場コイル131の傾斜磁場電源132を駆動することにより、X、Y、Zの3軸方向に傾斜磁場パルスGx、Gy、Gzを印加する。傾斜磁場パルスGx、Gy、Gzには、それぞれ、撮影時にスライス面(撮影断面)に直交する方向に印加して、被検体101に対するスライス面を設定する役割と、設定したスライス面に直交し、かつ、互いに直交する残りの2つの方向にそれぞれ印加し、NMR信号(エコー信号)に2方向の位置情報をエンコードする役割とがある。スライス面を設定するために印加される傾斜磁場パルスを、スライス方向傾斜磁場パルス(Gs)と呼び、他の2方向に印加される傾斜磁場パルスを、それぞれ、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)と呼ぶ。
【００２３】
送信部150は、被検体101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101に高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」と呼ぶ。)を照射するもので、高周波発振器(シンセサイザ)152と変調器153と高周波増幅器154と送信側の高周波コイル(送信コイル)151とを備える。高周波発振器152はRFパルスを生成し、シーケンサ140からの指令によるタイミングで出力する。変調器153は、出力されたRFパルスを振幅変調し、高周波増幅器154は、この振幅変調されたRFパルスを増幅し、被検体101に近接して配置された送信コイル151に供給する。送信コイル151は供給されたRFパルスを被検体101に照射する。
【００２４】
受信部160は、被検体101の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号(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)161と信号増幅器162と直交位相検波器163と、A/D変換器164とを備える。受信コイル161は、被検体101に近接して配置され、送信コイル151から照射された電磁波によって誘起された被検体101の応答のNMR信号を検出する。検出されたNMR信号は、信号増幅器162で増幅された後、シーケンサ140からの指令によるタイミングで直交位相検波器163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164でディジタル量に変換されて、制御部170に送られる。
【００２５】
シーケンサ140は、RFパルスと傾斜磁場パルスとを所定のパルスシーケンスに従って繰り返し印加する。なお、パルスシーケンスは、高周波磁場、傾斜磁場、信号受信のタイミングや強度を記述したもので、予め制御部170に保持される。シーケンサ140は、制御部170からの指示に従って動作し、被検体101の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信部150、傾斜磁場発生部130、および受信部160に送信する。
【００２６】
制御部170は、MRI装置100全体の制御、各種データ処理等の演算、処理結果の表示及び保存等を行うもので、CPU171と記憶装置172と表示装置173と入力装置174とを備える。記憶装置172は、ハードディスクなどの内部記憶装置と、外付けハードディスク、光ディスク、磁気ディスクなどの外部記憶装置とにより構成される。表示装置173は、CRT、液晶などのディスプレイ装置である。入力装置174は、MRI装置100の各種制御情報や制御部170で行う処理の制御情報の入力のインタフェースであり、例えば、トラックボールまたはマウスとキーボードとを備える。入力装置174は、表示装置173に近接して配置される。操作者は、表示装置173を見ながら入力装置174を通してインタラクティブにMRI装置100の各種処理に必要な指示、データを入力する。
【００２７】
CPU171は、操作者が入力した指示に従って、記憶装置172に予め保持されるプログラムを実行することにより、MRI装置100の各部の動作の制御、各種データ処理等の制御部170の各処理を実現する。例えば、受信部160からのデータが制御部170に入力されると、CPU171は、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101の断層像を表示装置173に表示するとともに、記憶装置172に記憶する。
【００２８】
送信コイル151と傾斜磁場コイル131とは、被検体101が挿入される静磁場発生部120の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体101に対向して、水平磁場方式であれば被検体101を取り囲むようにして設置される。また、受信コイル161は、被検体101に対向して、或いは取り囲むように設置される。
【００２９】
現在、MRI装置の撮像対象核種で、臨床で普及しているものは、被検体101の主たる構成物質である水素原子核(プロトン)である。MRI装置100では、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、二次元もしくは三次元的に撮像する。
【００３０】
制御部170のCPU171がシーケンサ140に制御信号を与える元となる撮像シーケンスは、RFパルスおよび傾斜磁場パルスの印加タイミングが定められるパルスシーケンスと、RFパルスおよび傾斜磁場パルスの印加強度、印加タイミング等を指定する撮像パラメータとにより決定される。パルスシーケンスは、予め設定され、記憶装置172に保持される。
【００３１】
本実施形態の制御部170は、図2に示すように、ユーザから撮像パラメータを受け付け、当該撮像パラメータと予め保持されるパルスシーケンスとを用いて、撮像に用いる撮像シーケンスを作成するシーケンス作成部710と、作成された撮像シーケンスに従って、各部を制御し、撮像を実行する撮像部720と、を備える。このシーケンス作成部710は、CPU171が、記憶装置172に予め保持されるプログラムを、メモリにロードして実行することにより実現される。
【００３２】
本実施形態のシーケンス作成部710の詳細な説明に先立ち、本実施形態で用いる上記パルスシーケンス例を説明する。本実施形態では、パルスシーケンスとして、FSE等のマルチエコー撮像用のパルスシーケンスを用いる。以下、本実施形態では、FSEパルスシーケンスを用いる場合を例にあげて説明する。
【００３３】
図3に、FSEパルスシーケンス200のRFパルスの印加タイミングと、エコー信号の取得タイミングとを示す。本図に示すように、FSEパルスシーケンス200では、繰り返し時間TR(Repetition Time)毎に、TR内シーケンス200aの実行を繰り返す。
【００３４】
TR内シーケンス200aでは、1つの励起RFパルス201後に、N(Nは自然数)個の再収束RFパルス202を印加する。印加される各再収束RFパルス202を、再収束RFパルス202n(nは、1≦n≦Nを満たす自然数)と表す。添え字のnは、印加順に付与する。また、n番目に印加する再収束RFパルス202nのフリップ角をFAnと表す。また、n番目に印加する再収束RFパルス202nのフリップ角FAnを、n番目のFAと呼ぶ。また、n番目に印加する再収束RFパルス202nの直後に計測されるエコー信号203nとし、そのエコー番号をnとする。各エコー信号203nの信号強度SSをSSnと表す。なお、ここで用いる信号強度SSは、種々のエンコードによる強度変化を無視するものである。
【００３５】
なお、特に区別する必要がない場合は、それぞれ、再収束RFパルス202、フリップ角FA、エコー信号203、信号強度SSと呼ぶ。図3では、一例として、再収束RFパルス202を、6つ印加する場合を例示する。
【００３６】
さらに、本実施形態では、エコートレイン取得後、DEパルス(Driven Equilibrium Pulse)204を印加する。DEパルス204は、エコートレイン後に残った横磁化を縦磁化に戻すパルスである。DEパルス204の印加により、縦磁化が回復するまでの待ち時間を短縮できる。
【００３７】
本実施形態では、FSEパルスシーケンス200の中でも、この再収束RFパルス202の各フリップ角FAnを可変とする、VRFAシーケンス200を、パルスシーケンスとして用いる。
【００３８】
このとき、1からN番目の再収束RFパルス202nのフリップ角FAnの値を順に並べたもの(FA値列)を、FA変化形状FAPと呼び、1からN番目のエコー信号203nの信号強度SSnを順に並べたものを、信号強度変化形状SSPと呼ぶ。すなわち、FA変化形状FAPは、再収束RFパルス202毎のフリップ角FAから構成され、信号強度変化形状SSPは、再収束RFパルス202毎に得られるエコー信号毎の信号強度SSから構成される。FA変化形状FAPの一例を図4に示す。
【００３９】
なお、本実施形態で用いるパルスシーケンスは、FAが徐々に変化するような、いわゆるVRFAシーケンス200に限られない。再収束RFパルス202の中に、FAが180度以外のRFパルスが含まれるパルスシーケンスであればよい。例えば、全ての再収束RFパルス202のFAが150度であってもよい。
【００４０】
さらに、本実施形態で用いるパルスシーケンスは、FSEパルスシーケンス200にも限られない。励起RFパルス(90度パルス)印加後、繰り返し時間TR内に、複数の再収束(リフォーカス)RFパルスを印加するパルスシーケンスであって、再収束RFパルスの少なくとも1つのフリップ角は180度以外であるシーケンスであればよい。
【００４１】
上述のように、撮像にVRFAシーケンス200を用いる場合、再収束RFパルス202のフリップ角FAが可変であり、180度でない場合が含まれるため、再収束RFパルス202の印加により縦磁化も変化する。従って、T1減衰の影響(T1コントラスト)とT2減衰の影響(T2コントラスト)とが混在する。
【００４２】
本実施形態では、所定のコントラストの画像を取得するにあたり、不要なコントラストを低減する。これを実現するため、本実施形態のシーケンス作成部710は、図2に示すように、不要なコントラストを低減するよう予め定めた調整対象の撮像パラメータを調整するパラメータ調整部711を備える。
【００４３】
本実施形態のパラメータ調整部711は、意図したコントラストを生じさせる第一の緩和時間が等しく、かつ、不要なコントラストを生じさせる第二の緩和時間が異なる組織からのエコー信号の中の、k空間中心に配置するエコー信号の信号強度の違いが小さくなるよう、前記調整対象のパラメータを調整する。
【００４４】
以下、本実施形態では、取得する画像を、T2コントラストの画像、すなわち、T2強調画像とし、不要なコントラストは、T1コントラストとする場合を例にあげて説明する。本実施形態のパラメータ調整部711は、T1、T2の組み合わせが異なる複数の組織からのエコー信号の中の、k空間中心に配置するエコー信号の信号強度を用いて調整パラメータを調整する。調整は、T2が等しい場合は、T1が異なっていても、その信号強度の違いが小さくなるよう行う。
【００４５】
すなわち、本実施形態のパラメータ調整部711は、T2強調画像を取得するにあたり、不要なコントラストを生じさせるT1減衰の影響(T1コントラスト)を低減するよう、予め定めた調整対象のパラメータを調整する。なお、以下、T1減衰の影響を、単にT1の影響とも呼ぶ。また、調整対象のパラメータを、調整パラメータと呼ぶ。
【００４６】
調整パラメータとして用いる撮像パラメータは、エコートレイン最後の再収束RFパルス202の印加後から、次の励起RFパルス201の印加までの回復期間に印加される高周波磁場パルスおよび傾斜磁場の少なくとも一方とする。例えば、エコートレイン終了時から次のTRまでの回復期間の長さ、回復期間に印加されるRFパルスの印加パラメータ、回復期間に印加される傾斜磁場の印加パラメータなどである。回復期間に印加されるRFパルスには、DEパルス204、後述の飽和パルスなどがある。また、DEパルス204と飽和パルスの調整対象印加パラメータはFAである。飽和パルスの場合、さらに、印加タイミングも調整対象の印加パラメータである。回復期間に印加される傾斜磁場の印加パラメータには、強度、印加タイミングがある。なお、エコートレイン終了時から次のTRまでの回復期間の長さは、撮像パラメータTRを調整することにより、調整できる。調整の詳細は後述する。
【００４７】
本実施形態のシーケンス作成部710は、ユーザから撮像パラメータを受け付け、これを用いてパラメータ調整部711に調整パラメータを調整させる。なお、撮像パラメータは、デフォルトの値が設定されていてもよい。このとき、調整後の調整パラメータ(最適値)を、自動的に撮像シーケンスに反映するよう構成してもよいし、ユーザに提示するだけに留めておいてもよい。この場合、ユーザから調整後の最適値に対し、了解の指示を受け付けた場合、撮像シーケンスに反映するよう構成してもよいし、調整後パラメータは提示するのみで、ユーザからさらに調整を受け付けるよう構成してもよい。
【００４８】
シーケンス作成部710が、ユーザから撮像パラメータを受け付ける際、生成し、表示装置173に表示する撮像パラメータ入力画面400を図5(a)に示す。撮像パラメータ入力画面400は、ユーザから撮像パラメータの入力を受け付けたり設定されているパラメータを表示したりする撮像パラメータ設定領域410と、撮像パラメータ設定領域410を介して入力された撮像パラメータを用いて撮像を開始する指示を受け付ける決定ボタン420とを備える。
【００４９】
なお、調整パラメータの調整結果を、ユーザに提示するだけにとどめてもよい。この場合、撮像パラメータ設定領域410は、調整パラメータについて、調整パラメータの入力を受け付ける調整パラメータ入力領域401と、調整結果を表示する調整パラメータ表示領域402とを備える。さらに、調整結果を反映させるボタン(反映ボタン)404を備えても良い。本図においては、TRを調整パラメータとして用いる場合を例示する。この場合、シーケンス作成部710は、ユーザから撮像パラメータ設定領域410を介して調整パラメータを含む撮像パラメータの入力を受けると、パラメータ調整部711に調整パラメータを調整させ、調整結果を調整パラメータ表示領域402に表示する。
【００５０】
ユーザは、表示を見て、調整後の調整パラメータを用いて撮像を行うか、調整パラメータを変更するか決定する。そして、表示されている調整後の調整パラメータを用いて撮像を行う場合、ユーザは反映ボタン404を押下する。ユーザから反映ボタン404の押下を受け付けると、調整パラメータ表示領域402の値が調整パラメータ入力領域401に入力される。さらに、ユーザから決定ボタン420の押下を受け付けると、シーケンス作成部710は、調整パラメータ入力領域401に設定されたパラメータとその他の撮像パラメータとを用い、撮像シーケンスを生成する。
【００５１】
一方、調整パラメータを自由に変更する場合は、ユーザは、調整パラメータ入力領域401に所望の値を入力する。シーケンス作成部710は、調整パラメータ入力領域401に値が入力される毎に、パラメータ調整部711に調整パラメータを調整させる。
【００５２】
なお、調整パラメータの調整結果を、自動的に撮像シーケンスに反映する場合は、調整パラメータ入力領域401と反映ボタン404はなくてもよい。シーケンス作成部710は、ユーザから撮像パラメータ設定領域410を介して撮像パラメータの入力を受け、パラメータ調整部711に調整パラメータを調整させる。そして、決定ボタン420の押下を受け付けると、調整後の調整パラメータとその他の撮像パラメータとを用い、撮像シーケンスを生成する。
【００５３】
なお、コントラストの調整において、いくつかの調整方法がある場合は、図5(b)に示すように、撮像パラメータ設定領域410内にコントラストの調整方法を指定するコントラスト調整設定領域403を備えてもよい。ユーザはコントラストの調整方法を指定するコントラスト調整設定領域403を介して調整方法を指定する。ユーザが指定するコントラストの調整方法は、例えば、T2強調画像取得、T1強調画像取得、など取得する画像種である。例えば、T2強調画像を取得したい場合は、T2などと指定し、T1強調画像を取得したい場合は、T1などと指定する。T2と指定された場合、シーケンス作成部710は、パラメータ調整部711に、T1の影響を低減するよう撮像パラメータを調整させる。一方、T1と指定された場合は、シーケンス作成部710は、パラメータ調整部711に、T2の影響を低減するよう撮像パラメータを調整させる。
【００５４】
さらに、コントラスト調整設定領域403を介して、TRを自動的に設定するか、あるいは、最適なTRを提示するだけにするか、といった指定を行うよう構成してもよい。
【００５５】
次に、本実施形態のパラメータ調整部711による調整パラメータの調整処理の詳細を説明する。上述のように、本実施形態のパラメータ調整部711は、T1、T2の組み合わせが異なる複数の組織からのエコー信号の中の、k空間中心に配置するエコー信号の信号強度を用いて調整パラメータを調整する。調整は、T2が等しい場合には、T1が異なっていても、その信号強度の違いが小さくなるよう行う。
【００５６】
図6に、一例として、T2は等しく、T1が異なる二つの組織AおよびBの磁化の大きさの変化と、RFパルスの印加タイミングと、エコー信号の取得タイミングとを示す。なお、実際にこのようなT1、T2の組織が存在する必要はない。T1、T2の影響を説明するための一例である。また、以降の説明で用いる組織も同様に、一例である。
【００５７】
ここでは、パルスシーケンスとして、図3に示すVRFAシーケンス200を用いる。
なお、上述のように、用いるシーケンスはVRFAシーケンス200に限られない。少なくとも1つの再収束RFパルス202のFAが180度以外のシーケンスであればよい。
【００５８】
また、組織Aの縦緩和時間T1Aは、組織Bの縦緩和時間T1Bより短いものとする(T1A＜T1B)。実線301は、組織Aの磁化の大きさの変化を、破線302は、組織Bの磁化の大きさの変化を示す。磁化の大きさは、取得するエコー信号に寄与するもののみ示す。また、VRFAシーケンス200が十分繰り返され、定常状態となった場合の1TR間の変化を示す。
【００５９】
VRFAシーケンス200を用いる場合、本図に示すように、TR開始後、励起RFパルス201により励起されると、エコートレイン終了まで、再収束RFパルス202によってリフォーカスされる間、両組織A，Bの磁化の大きさ301、302は変化する。この磁化の大きさの変化301、302には、再収束RFパルス202のFAが180度でないことにより生じる縦磁化分のT1減衰も含まれる。この期間を減衰期間(Tet1)と呼ぶことにする。
【００６０】
ここで、エコートレイン最後のエコー信号取得後、DEパルス204を印加すると、取得するエコー信号に寄与する磁化が縦磁化となり、TR終了までT1回復する。この期間を回復期間(Trecov)と呼ぶことにする。回復した縦磁化は、次のTRで取得するエコー信号に寄与する。すなわち、次のTRでは、直前のTR終了時に回復した磁化の大きさから変化を開始する。従って、回復期間中の磁化の回復の程度を調整し、TR終了時の磁化の大きさを、以降のTRにおいて最適な開始時の磁化の大きさとすることができる。
【００６１】
上述の二つの組織AとBのみを考える場合、TR終了時の最適な磁化の大きさは、次のTRにおいて、コントラストを決めるk空間中心を取得するタイミングで、各組織A，Bの磁化の大きさ(信号強度)が、略等しくなるものである。
【００６２】
従って、パラメータ調整部711は、T2が等しく、T1が異なる複数の組織それぞれの、定常状態時のk空間中心の信号強度Scが略等しくなる状態として、各信号強度Scの分散Scvarが最小(または、極小)となるよう、調整パラメータを調整する。すなわち、本実施形態のパラメータ調整部711は、分散Scvarを目的関数とし、目的関数が最小(または、極小)となる調整パラメータを探索し、最適値と決定する。
【００６３】
以下、調整パラメータをTRとする場合を例にあげて説明する。本実施形態では、TRの調整を、DEパルス204印加から、次のTR開始までの期間(回復期間Trecov)を調整することにより実現する。図6に示すように、TRは、励起RFパルス201印加から、DEパルス204印加までの減衰期間(Tet1)と回復期間Trecovとの和である。また、この例では、減衰期間Tet1は固定されている。従って、回復期間Trecovを調整するということは、TRを調整するということになる。
【００６４】
パラメータ調整部711による上記調整の具体的な手法を以下に説明する。T2が等しくT1が異なるN個(Nは2以上の整数)の組織それぞれのT1を、T1(n)(n＝1,2,3,・・・,N)とし、T1(n)の定常状態時のk空間中心の信号強度をSc(n)とすると、目的関数は、N個のSc(n)の分散Scvarである。本実施形態のパラメータ調整部711は、目的関数Scvarを最小(または、極小)とする調整パラメータTR(ここでは、Trecov)を決定する。
【００６５】
Sc(n)を求めるために必要となる式を以下に示す。エコートレイン終了時(DEパルス印加直前)の横磁化の大きさMTend、DEパルス204印加後の縦磁化の大きさMLde、励起直後の横磁化の大きさMT0、信号強度Sc(n)を、以下の四つの式(1)〜式(4)に分けて記述する。
【００６６】
MTend＝MT0×Rend(n)・・・(1)
MLde＝MTend×sin(−FAde)・・・(2)
MT0＝1−(1−MLde)×exp(−Trecov／T1(n))・・・(3)
Sc(n)＝MT0×Rcent(n)・・・(4)
【００６７】
ここで、完全に回復後、励起した直後の磁化の大きさを1とする。Rend(n)は、T1がT1(n)のときのエコートレイン開始時に対するエコートレイン終了時の横磁化の大きさの割合であり、再収束RFパルス202のFAとT1、T2とからブロッホ方程式を用いて求めることができる。FAdeは、DEパルス204の二つ目のパルスのFAである。励起パルスと同位相(フリップバックする時を負とする)とする。Trecovは、上述のように、DEパルス204印加から、次の励起RFパルス201印加までの時間である。Rcent(n)は、T1がT1(n)のときのエコートレイン開始時の横磁化の大きさに対するk空間中心収集時の横磁化の大きさの割合であり、再収束RFパルス202のFAとT1、T2とからブロッホ方程式を用いて求めることができる。なお、k空間中心に配置するエコー信号を収集するタイミングは、エコーシフトなどにより任意に変更できる。
【００６８】
式(1)〜式(3)を解くことにより、定常状態でのMT0を、Rend(n)、FAde、TrecovおよびT1(n)で表わす。そして、得られたMT0を式(4)に代入し、Sc(n)を求める。
【００６９】
なお、DEパルス204を印加しないケースは、DEパルス204のFAを0とし、Tet1の終わりとTrecovの始まりをDEパルスではなくエコートレイン最後のパルスとする。また、上記例では、エコートレイン終了時(DEパルス204印加直前)の縦磁化MLendの大きさは簡単のために0としている。エコートレイン終了時の縦磁化M1endを考慮する場合は、式(1)の縦磁化版(1−1)を追加し、式(2)のかわりに式(2−1)でMTendの縦磁化成分も考慮する。
【００７０】
MLend＝MT0×RLend(n)＋CLend(n)・・・(1−1)
MLde＝MTend×sin(−FAde)＋MLend×cos(FAde)・・・(2−1)
ここで、RLend(n)、CLend(n)は、T1がT1(n)のときのエコートレイン内での縦磁化の変化を表す式を、MT0に関して整理した時の係数である。
【００７１】
パラメータ調整部711は、調整パラメータTR(ここでは、TRを決定するTrecov)を変化させながら、目的関数(Scvar)を最小(極小)化する調整パラメータを探索する。この探索には、一般的な最適化手法を用いることができる。例えば、ユーザにより設定された調整パラメータを初期値として最急降下法を用いて目的関数を最小(極小)化する調整パラメータを探索する、二分法などに従って変化させながら、目的関数を最小(極小)化する調整パラメータを探索する、などの手法を用いることができる。
【００７２】
なお、収束判定には、一般的な手法を用いることができる。例えば、所定回(M回)探索を繰り返す、目的関数の変化が十分小さくなるまで探索を繰り返す、などの手法を用いることができる。
【００７３】
パラメータ調整部711は、目的関数を最小(極小)化する調整パラメータを探索し、探索結果により決定するTRを、調整結果(最適値)として出力する。
【００７４】
パラメータ調整部711による調整の様子を具体例で示す。図7(a)および図7(b)は、パラメータ調整の具体例を説明するための図であり、T2が等しくT1のみが異なる3つの組織それぞれの、定常状態のk空間中心の信号強度Scの、TRによる変化の様子を示すグラフである。3つのT1(T1(1)、T1(2)、T1(3))は、それぞれ、T1(1)＝500ms、T1(2)＝800ms、T1(3)＝1000msとした。図7(a)は、T2が50msの組織、図7(b)は、T2が100msの組織の信号強度変化を示すグラフである。ここでは、ETL(エコートレイン数)を80，IET(エコー間隔)を7.3msとした。再収束RFパルス202のFAは、図4に示すFA変化形状FAPに従って変化させた。また、DEパルス204は印加しない(FAが0度)とした。
【００７５】
図7(a)に示すように、T2が50msの組織の場合、Scの分散Scvarを極小とするTR(最適値)は、約1.75秒であることが分かる。一方、図7(b)に示すように、T2が100msの組織の場合は、同1.85秒であることがわかる。
【００７６】
次に、本実施形態の、制御部170による撮像処理の流れを説明する。図8は、本実施形態の撮像処理の処理フローである。ここでは、シーケンス作成部710は、撮像パラメータを調整後、ユーザに提示するにとどめ、最終的にユーザが設定した撮像パラメータで撮像シーケンスを生成する場合を例示する。撮像処理は、ユーザから開始の指示を受け付けることにより処理を開始する。
【００７７】
シーケンス作成部710は、撮像パラメータ入力画面400を表示装置173に表示し(ステップS1101)、ユーザによる入力を待つ。ユーザから撮像パラメータの入力を受け付けると(ステップS1102)。パラメータ調整部711は、上記手法で、予め定めた調整パラメータを調整する、パラメータ調整処理を行う(ステップS1103)。例えば、調整パラメータがTRで、調整方法を設定する撮像パラメータとしてT2強調が指定されている場合、T1コントラストを低減する最適なTRを決定する。
【００７８】
シーケンス作成部710は、パラメータ調整部711による調整結果(最適値)を表示する(ステップS1104)。ここでは、撮像パラメータ入力画面400の調整パラメータ表示領域402に表示する。
【００７９】
その後、シーケンス作成部710は、撮像パラメータ入力画面400を介してのユーザから撮像開始の指示を待ち、受け付けると(ステップS1105)、その時点の撮像パラメータを用い、撮像シーケンスを作成する(ステップS1106)。そして、撮像部720は、撮像シーケンスに従って、撮像を実行する(ステップS1107)。
【００８０】
一方、ステップS1105において、待機中にユーザから撮像パラメータの変更などの入力を受け付けると、シーケンス作成部710は、ステップS1102へ戻り、処理を繰り返す。このように、ユーザは撮像開始の指示を出すまで、表示された調整パラメータの最適値を参考に調整パラメータも変更することができる。
【００８１】
次に、上記ステップ1103の、パラメータ調整部711によるパラメータ調整処理の流れの一例を説明する。図9は、本実施形態のパラメータ調整処理の処理フローである。
ここでは、対象の撮像パラメータをTRとする。また、調整パラメータの更新をM回行うものとする。i回更新された調整パラメータをTR(i)、TR(i)により得た目的関数Scvarを、f(TR(i))と表す。
【００８２】
更新回数をカウントするカウンタiを初期化(i＝0)する(ステップS1201)。
そして、ユーザが入力した値を調整パラメータの初期値(TR(0))に設定する(ステップS1202)。
【００８３】
そして、その時点の調整パラメータの値を用い、目的関数f(TR(i))の差分商(Δf(TR(i))／h)を算出する(ステップS1203)。ここで、Δf(TR(i))は、f(TR(i)＋h)−f(TR(i))である。hは十分小さな値で、最急降下法で良く行われるように適当に決める。例えばTR(0)の1／1000などとする。または、TRに設定できる精度に応じて決めても良い。
【００８４】
そして、得られた差分商を用いて、調整パラメータTR(i)を更新する(ステップ1204)。具体的には、TR(i)＝TR(i−1)−α×(Δf(TR(i))/h)を計算することにより、更新する。ここで、αは予め定めた小さな数である。αは、最急降下法で良く行われる手法で適切に決める。例えば、1/(Δf(TR(0))／h)×TR(0)／1000などとする。または、目的関数f(TR(i))の変化をいくつかのケースに関して調査して収束が良くなるように経験的に定めてもよい。
【００８５】
上記のステップS1203およびステップS1204の処理を、M回繰り返す(ステップS1205、S1206)。そして、M回繰り返し後の調整パラメータTR(M)を、最適値と決定し(ステップS1207)、処理を終了する。
【００８６】
なお、上記パラメータ調整処理において、調整パラメータを調整する際、探索範囲を設定しても良い。すなわち、調整パラメータの調整範囲、調整パラメータの値を変化させる範囲(変化範囲)を制限してもよい。
【００８７】
例えば、図7(a)および図7(b)に示す例では、信号強度の分散Scvarが最小となるTRは、0.6秒である。これは、各T1(1)、T1(2)、T1(3)全ての信号強度Scが0となるTRであり、Trecovが0の場合である。この時点では、T1回復が全くなされていない状態であり、以降、信号が生じなくなるので実際には意味の無い設定である。このようなTRが算出されることを避けるため、例えば、TRの変化範囲を1秒以上と制限を設ける。
【００８８】
また、TRが長くなると撮像時間が長くなる。このため、TRの変化範囲に制限を設け、その範囲でコントラストを最適にしたい場合がある。例えばTRを10秒以下などと制限する。
【００８９】
調整パラメータの値の変化を許容する範囲(変化範囲)に制限を設ける場合のパラメータ調整処理の処理フローを、図10に示す。基本的に図9に示すパラメータ調整処理の処理フローと同じである。ただし、初期設定時に調整パラメータの値の変化範囲を設定する点と、調整パラメータの値を設定した変化範囲内で変更する点と、が異なる。
【００９０】
本例では、図10に示すように、ステップS1202aにおいて、調整パラメータに初期値を設定する際、調整パラメータの値の変化範囲も設定する。また、ステップS1204で調整パラメータを更新後、更新後の調整パラメータが、ステップS1202aで設定した範囲内であるか否かを判別する(ステップS1211)。そして、範囲内であれば、そのままステップS1205へ移行する。一方、範囲外である場合、変化範囲内の最も近い値に調整パラメータを変更する(ステップS1212)。
【００９１】
また、上記実施形態では、T2強調画像撮像時の調整において、調整パラメータをTRとする場合を例にあげて説明したが、上述のように、T2強調画像撮像時に調整する調整パラメータはこれに限られない。T1回復やT1減衰に影響を与える撮像パラメータであればよい。
【００９２】
エコートレイン最後の再収束RFパルス印加後から、次の励起RFパルス201までの回復期間Trecovに印加されるRFパルスまたは傾斜磁場の印加パラメータは、調整パラメータとして用いることができる。
【００９３】
例えば、上述のように、DEパルス204のFA、飽和パルス、回復期間であるTrecov間に印加する1以上のRF各々のFA、Trecov間に印加する傾斜磁場パルスの強度、これらの組合せを調整パラメータとしてもよい。
【００９４】
他にも、例えば、VRFAの各FA、エコーシフトなどを調整パラメータとしてもよい。FAやエコーシフトはT2の影響も変化させるため扱いにくいが、T1の影響を変化させるため、調整に利用可能である。
【００９５】
例えば、T2強調画像撮像時の調整パラメータが、DEパルス204のFAの場合の、調整処理の概要を、図11を用いて説明する。図11には、図6と同様に、T2は等しく、T1が異なる二つの組織AおよびBの磁化の大きさの変化と、RFパルスの印加タイミングと、エコー信号の取得タイミングとを示す。
【００９６】
用いるパルスシーケンスは、例えば、VRFAシーケンス200であり、組織A、BのT1(T1AおよびT1B)の関係は、T1A＜T1Bとする。実線301は、組織Aの磁化の大きさの変化を、破線302は、組織Bの磁化の大きさの変化を示す。磁化の大きさは、取得するエコー信号に寄与するもののみ示す。また、VRFAシーケンス200が十分繰り返され、定常状態となった場合の1TR間の変化を示す。
【００９７】
ここで、エコートレイン最後のエコー信号取得後、DEパルス204を印加すると、取得するエコー信号に寄与する磁化が縦磁化となり、TR終了までT1回復する。このとき、図11に示すように、DEパルス204のFAを変化させることにより、回復期間Trecovの始まりの磁化の大きさが変化する。これにより、磁化の回復の程度を調整することができる。すなわち、パラメータ調整部711は、DEパルス204のFAを調整することにより、TR終了時の磁化の大きさを、最適なものとすることができる。この場合も、TR終了時の最適な磁化の大きさは、次のTRにおいて、コントラストを決めるk空間中心を取得するタイミングで、各組織A，Bの磁化の大きさ(信号強度)が、略等しくなるものである。
【００９８】
信号強度Sc(n)は、調整パラメータをTRとした場合と同様に、式(1)〜式(4)から求められる。パラメータ調整部711は、調整パラメータをTRとした場合と同様に、DEパルス204のFA(FAde)を変化させながら、目的関数(Scvar)を最小(極小)化するよう調整パラメータを調整する。調整パラメータがFAdeであることだけが異なる。
【００９９】
また、T2強調画像撮像時の調整パラメータを、飽和パルスの印加タイミングとしてもよい。飽和パルスは、通常、特定の成分や場所からの信号を抑制するために印加するRFパルスである。ここでは、信号を抑制するためにエコートレインとエコートレインとの間に印加するRFパルスという意味で用いる。特定の成分や場所に限る必要は無い。通常、信号を消すために傾斜磁場も印加するが、本実施形態では、傾斜磁場は信号を消すように印加しさえすれば良いので、ここではRFパルスの印加方法のみ説明する。
【０１００】
この場合の、パラメータ調整処理の概要を、図12を用いて説明する。図12には、図6と同様に、T2は等しく、T1が異なる二つの組織AおよびBの磁化の大きさの変化と、RFパルスの印加タイミングと、エコー信号の取得タイミングとを示す。
【０１０１】
用いるパルスシーケンスは、例えば、VRFAシーケンス200であり、組織A、BのT1(T1AおよびT1B)の関係は、T1A＜T1Bとする。実線301は、組織Aの磁化の大きさの変化を、破線302は、組織Bの磁化の大きさの変化を示す。磁化の大きさは、取得するエコー信号に寄与するもののみ示す。また、VRFAシーケンス200が十分繰り返され、定常状態となった場合の1TR間の変化を示す。
【０１０２】
ここで、エコートレイン間、すなわち、Trecov間の所定のタイミングで飽和パルス205を印加すると、取得するエコー信号に寄与する磁化が無くなり、飽和パルス205の印加時からTR終了までT1回復する。このとき、図12に示すように、飽和パルス205の印加タイミングを変化させることにより、磁化の回復の程度を調整することができる。すなわち、パラメータ調整部711は、飽和パルス205の印加タイミングを調整することにより、TR終了時の磁化の大きさを、最適なものとすることができる。この場合も、TR終了時の最適な磁化の大きさは、次のTRにおいて、コントラストを決めるk空間中心を取得するタイミングで、各組織A，Bの磁化の大きさ(信号強度)が、略等しくなるものである。
【０１０３】
この場合、パラメータ調整部711は、上記式(3)を、以下の式(5)および式(6)で置き換え、最適値の算出を行う。
【０１０４】
Msat＝1−(1−MLde)×exp(−Trecov1／T1(n))・・・(5)
MT0＝1−(1−Msat×cos(FAsat))×exp(−Trecov2／T1(n))・・・(6)
ここで、Msatは飽和パルス205印加直前の磁化の大きさ、FAsatは飽和パルス205のFA、Trecov1はDEパルス204から飽和パルス205印加までの時間、Trecov2は飽和パルス205から次のエコートレイン開始までの時間である。
【０１０５】
式(1)、式(2)、式(5)および式(6)を解くことにより、定常状態でのMT0を、Rend(n)、FAde、FAsat、Trecov1、Trecov2およびT1(n)で表わす。そして、このMT0を式(4)に代入し、Sc(n)を求める。パラメータ調整部711は、調整パラメータをTRとした場合と同様に、Trecov2を変化させながら、目的関数(Scvar)を最小(極小)化するよう調整パラメータを調整する。調整パラメータがTrecov2であることだけが異なる。
【０１０６】
飽和パルス205を調整パラメータとする場合、所望のタイミングで磁化を0にすることができる。このため、TRの長さによらず、所望のT1回復を実現できる。例えば、TRが長い場合であっても、飽和パルス205の印加タイミングを遅くすることにより、T1回復の程度を抑えることができる。このため、同期計測など、短いTRが指定できない撮像などに有用である。なお、調整パラメータはFAsatにしても良い。
【０１０７】
以上、式(1)〜式(6)に現れる変数のうちの一つを調整パラメータとして調整する場合を例にあげて調整手法を説明した。しかしながら、上述したように、調整パラメータは1つに限られない。複数を組み合わせて調整しても良い。
【０１０８】
例えば、調整パラメータとして、回復期間Trecovの長さ、Trecovの間に印加するRF波形、および、Trecovの間に印加する傾斜磁場強度等を用いることができる。ここで、Trecovの間に印加するRF波形は、Trecovの間に印加するフリップバック／ダウンのためのRFパルスのFA値列で定まる。これらの中から1以上の撮像パラメータを調整パラメータとして用いる。
【０１０９】
これらの調整パラメータ全てを組み合わせて調整する場合の概要を、図13を用いて説明する。図13には、図6と同様に、T2は等しく、T1が異なる二つの組織AおよびBの磁化の大きさの変化と、RFパルスの印加タイミングと、傾斜磁場の印加タイミングと、エコー信号の取得タイミングとを示す。
【０１１０】
用いるパルスシーケンスは、例えば、VRFAシーケンス200であり、組織A、BのT1(T1AおよびT1B)の関係は、T1A＜T1Bとする。実線301は、組織Aの磁化の大きさの変化を、破線302は、組織Bの磁化の大きさの変化を示す。磁化の大きさは、取得するエコー信号に寄与するもののみ示す。また、VRFAシーケンス200が十分繰り返され、定常状態となった場合の1TR間の変化を示す。
【０１１１】
ここで、エコートレイン最後のエコー信号取得後、DEパルス204を印加すると、取得するエコー信号に寄与する磁化が縦磁化となり、TR終了までT1回復する。この回復期間Trecovを調整したり、この間にRFパルス波形206を印加したり、傾斜磁場207を印加することにより、磁化の回復の程度を調整する。TR終了時の最適な磁化の大きさは、次のTRにおいて、コントラストを決めるk空間中心を取得するタイミングで、各組織A，Bの磁化の大きさ(信号強度)が、略等しくなるものである。
【０１１２】
より一般的に言うと、印加タイミング、RF波形、傾斜磁場強度といったシーケンス形状の全てを調整パラメータとして調整の対象とすることができる。これまでに説明した例はその中の一部を調整した例である。例えば、TRを調整パラメータとした上記の例は、RF波形と傾斜磁場強度とを固定とし、印加タイミングのうちの最後の待ち時間のみを調整パラメータとしたものである。また、DEパルス204のFA、飽和パルス205のFAを調整パラメータとした例は、印加タイミングと傾斜磁場強度とを固定とし、RF波形のうち一部のパルスの強度のみを調整パラメータとしたものである。
【０１１３】
ここでは、最も一般化すると、以下の式(7)に示すブロッホ方程式を用いて、コントラストを決めるk空間中心に配置されるエコー信号の大きさを求める。求め方は一般的な方法を用いる。例えば、傾斜磁場を考慮する場合、それぞれの傾斜磁場印加方向について、式を解いて足し合わせば良い。また、定常状態を得るには十分な時間繰り返せば良い。
この方程式に含まれる変数の中の、所望の変数を調整パラメータとすれば良い。
2014126134.tif 000003
【０１１４】
なお、この場合も、式(7)で示されるブロッホ方程式を直接解くのではなく、Trecov期間、RF波形、傾斜磁場強度をある程度制限し、簡易な式で、撮像パラメータを調整するよう構成してもよい。
【０１１５】
また、いずれの撮像パラメータを調整パラメータとする場合であっても、変化範囲を設定し、当該範囲内で調整するよう構成してもよい。
【０１１６】
また、上記実施形態では、1つのT2について、異なるT1を有する組織の、k空間中心の信号強度Scを用いて、最適な調整パラメータを決定している。しかしながら、調整パラメータ決定時に考慮するT2は複数であってもよい。
【０１１７】
この場合は、目的関数を各T2値に対する、信号強度Scの変動係数(分散÷平均)の和とする。2つのT2(T21およびT22)を考慮する場合、T2がT21で、T1が異なる複数の組織を用いて得られるk空間中心の信号強度の変動係数Sccv1と、T2がT22で、T1が異なる複数の組織を用いて得られるk空間中心の信号強度の分散Sccv2との和である、Sccv1＋Sccv2を、目的関数とし、上記パラメータ調整処理を行う。この場合の処理の流れは、図9または図10を用いて説明したパラメータ調整処理と同様である。
【０１１８】
または、各T2値に対し、上記パラメータ調整処理を行い、得られた最適値を平均してもよい。このように、考慮する緩和時間が複数ある場合のパラメータ調整処理の流れを図14に示す。まず、各T2について、T2が等しく、T1が異なる複数の組織を用いて、調整パラメータの最適値を算出する(ステップS1301)。その後、T2毎に得られた最適値の平均を計算し(ステップS1302)、調整結果として出力する調整パラメータの最適値を決定する。なお、ステップS1301における、各T2に対する最適値の決定手法は、上記図9または図10を用いて説明したパラメータ調整処理と同様である。
【０１１９】
例えば、図7(a)および図7(b)に示す50msと100msとの2つのT2を考慮する場合、T2が50msの場合のTR1.75秒と、T2が100msの場合のTR1.85秒との平均をとり、1.8秒を最適値とする。
【０１２０】
また、分散を最小化する対象を信号強度ではなく、コントラストとしてもよい。コントラストは、2つの異なるT2値の信号強度Sc(n)の比で求められる。信号強度比をとる組織のT1値は同じとする。例えば、図7(a)および図7(b)の例では、T2が50msの場合の各T1値の信号強度をSc1(n)、T2が100msの場合の各T1値の信号強度をSc2(n)とすると、コントラストRc(n)は、Sc1(n)／Sc2(n)で表される。パラメータ調整部711は、このコントラストRc(n)の分散Rcvarを目的関数とし、目的関数が最小(極小)となる値を探索する。
【０１２１】
DEパルス204のFAを調整パラメータとし、目的関数をコントラストの分散Rcvarとした場合の、調整例を図15に示す。ここでは、二つのT2を、それぞれ、50msと100msとする。また、T1の異なる3つの組織の各T1を、それぞれ、T1(1)＝1s,T1(2)＝10s,T1(3)＝無限大とする。T2が50msでT1がT1(n)(n＝1,2,3)の組織によるk空間中心の信号強度Sc1(n)とし、T2が100msでT1がT1(n)の組織のk空間中心の信号強度Sc2(n)とし、目的関数Rcvarは、Rc(n)＝Sc1(n)／Sc2(n)の分散である。
【０１２２】
なお、このときの撮像条件はTR＝1.8秒、ETL＝80、IET＝7.3msとした。再収束RFパルス202のFAのFA変化形状FAPは、第一の実施形態同様、図4に示す形状とした。
【０１２３】
また、T1が無限大とは、上記式(3)を以下の式(8)で置き換えたもので、T1の影響を無視して考えるということである。T1減衰は無く、励起直前に縦磁化が元に戻るという仮想的な状態で考える。
【０１２４】
MT0＝1・・・(8)
図15の例では、DEパルス204のFAが略0度の場合、目的関数Rcvarが最小(極小)となることがわかる。
【０１２５】
以上説明したように、本実施形態のMRI装置100は、静磁場を発生する静磁場発生部120と、前記静磁場中に配置された被検体に対して傾斜磁場を印加する傾斜磁場発生部130と、前記被検体の磁化を所定のフリップ角で励起させる高周波磁場パルスを送信する送信部150と、前記被検体が発生するエコー信号を受信する受信部160と、前記受信部が受信したエコー信号から画像を再構成するとともに、撮像シーケンスに従って、前記傾斜磁場発生部130、前記送信部150、前記受信部160の動作を制御する制御部170と、不要なコントラストを低減するよう予め定めた調整対象の撮像パラメータを調整するパラメータ調整部711と、前記パラメータ調整部711により調整された撮像パラメータを受け付け、当該撮像パラメータとパルスシーケンスとを用いて前記撮像シーケンスを生成するシーケンス作成部710と、を備える。
【０１２６】
ここで、前記パルスシーケンスは、1の励起高周波磁場パルス印加後、繰り返し時間内に複数の再収束高周波磁場パルスを印加するパルスシーケンスであり、前記再収束高周波磁場パルスの少なくとも1つのフリップ角は180度以外である。そして、前記パラメータ調整部711は、T1コントラストを低減させるよう、前記調整対象の撮像パラメータを調整する。
【０１２７】
このように、本実施形態によれば、T2強調画像撮像時に、T1コントラストの混入を抑えることができる。本実施形態では、T1コントラストの混入を、エコートレイン取得後のT1回復の程度を調整することにより、抑制する。調整は、TRの長さ、回復期間に印加されるフリップバック／ダウンのためのRFパルスの印加タイミング、FA、傾斜磁場強度などにより行う。すなわち、自然に反対の効果を持つ減衰と回復とでT1コントラストをキャンセルする。
【０１２８】
簡略化した式で説明すると、減衰を表すexp(−T／T1(n))のT＝0での一次近似は、1−T／T1(n)であり、回復を表す1−exp(−T／T1(n))のT＝0での一次近似はT／T1(n)である。このため、減衰と回復とは一次近似ではキャンセルできる。減衰と回復のこの関係は、どのようなT1に対しても成り立つので、広い範囲のT1をキャンセルすることが期待される。
【０１２９】
また、本実施形態によれば、T1の影響をキャンセルするために調整したパラメータの調整後の値をユーザに提示する。このため、ユーザは、調整後の撮像パラメータを把握できる。従って、撮像時間短縮のためにコントラストを犠牲にするなどというパラメータ調整がしやすくなる。
【０１３０】
例えば、非VRFAでは、TRを長くすればするほどT1コントラストの混入が抑えられ、かつ、信号強度も大きくなる。このため、T1減衰の混入を最小にするTRを知る必要は無かった。しかし、上記の例から、VRFAの場合は、T2強調撮像で、T1減衰の混入を最小にするTRは、2秒程度と短いことがわかる。このように、T1減衰の混入を最小にするTRを把握できれば、TRを短くして撮像時間を短縮するか、または、TRを長くして信号強度を大きくするか、撮像時間とコントラストとSNRとのトレードオフの判断を行いやすい。
【０１３１】
＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第二の実施形態を説明する。第一の実施形態は、T2強調画像を取得する際、T1の影響を低減するよう調整パラメータを調整する。一方、本実施形態は、T1強調画像を取得時に、T2コントラストを低減するよう調整する。
【０１３２】
本実施形態のMRI装置は、基本的に第一の実施形態のMRI装置100と同様の構成を有する。本実施形態の制御部170の機能構成も同様である。ただし、上述のように、取得する画像および低減するコントラストが異なるため、パラメータ調整部711によるパラメータ調整処理が異なる。使用するパルスシーケンス、撮像処理の流れは、第一の実施形態と同様である。
【０１３３】
本実施形態のパラメータ調整部711は、ユーザが設定した撮像パラメータを、不要なコントラストを生じさせるT2の影響を低減するよう調整する。すなわち、パラメータ調整部711は、T2コントラストを低減させるよう、前記調整対象の撮像パラメータを調整する。なお、調整対象とする調整パラメータは、第一の実施形態同様である。
【０１３４】
ここで、本実施形態の、パラメータ調整部711によるパラメータ調整処理を説明する。本実施形態のパラメータ調整部711は、T1、T2の組み合わせが異なる複数の組織からのエコー信号の中の、k空間中心に配置するエコー信号の信号強度を用いて調整パラメータを調整する。調整は、T1が等しい場合は、T2が異なっていても、その信号強度の違いが小さくなるよう行う。例えば、k空間の中心に配置されるエコー信号の信号強度の分散が最小(極小)となるよう、調整パラメータを調整することにより、違いを小さくする。
【０１３５】
図16に、縦緩和時間T1が等しく、横緩和時間T2が異なる二つの組織CおよびDの磁化の大きさの変化とパルスシーケンスとの関係を示す。組織Cの横緩和時間T2Cは、組織Dの横緩和時間T2Dより短いものとする(T2C＜T2D)。用いるパルスシーケンスは、図3に示すVRFAシーケンス200とする。なお、本実施形態においても、第一の実施形態同様、用いるシーケンスはVRFAシーケンス200に限られない。少なくとも1つの再収束RFパルス202のFAが180度以外のシーケンスであればよい。
【０１３６】
ここでは、組織Cの磁化の大きさの変化(実線)501と、組織Dの磁化の大きさの変化(破線)502と、励起RFパルス201、再収束RFパルス202、DEパルス204の印加タイミングと、エコー信号203の取得タイミングとを示す。本図においても、磁化の大きさは、取得するエコー信号に寄与するもののみ示す。また、VRFAシーケンス200が十分繰り返され、定常状態となった場合の、1TR間の様子を示す。
【０１３７】
VRFAシーケンス200を用いる場合、本図に示すように、TR開始後、励起RFパルス201により励起されると、エコートレイン終了まで、再収束RFパルス202によってリフォーカスされる間、両組織C、Dの磁化の大きさ501、502は変化する。この磁化の大きさ501、502の変化には、再収束RFパルス202のFAが180度でないことにより生じる縦磁化分のT1減衰も含まれる。
【０１３８】
ここで、エコートレイン最後のエコー信号取得後、DEパルス204を印加すると、取得するエコー信号に寄与する磁化が縦磁化となり、TR終了までT1回復する。回復した縦磁化は、次のTRで取得するエコー信号に寄与する。すなわち、次のTRでは、直前のTR終了時に回復した磁化の大きさから変化を開始する。従って、この回復期間中の磁化の回復の程度を調整することにより、TR終了時の磁化の大きさを、以降のTRにおいて最適な開始時の磁化の大きさとすることができる。
【０１３９】
本実施形態のパラメータ調整部711は、TR終了時の磁化の大きさが最適となる調整パラメータを探索する。上述の二つの組織CとDのみを考える場合、TR終了時の最適な磁化の大きさは、次のTRにおいて、コントラストを決めるk空間中心を取得するタイミングで、各組織C，Dの磁化の大きさ(信号強度)が、略等しくなるものである。
【０１４０】
より一般的には、本実施形態においても、パラメータ調整部711は、T1が等しく、T2が異なる複数の組織それぞれの、定常状態時のk空間中心の信号強度Scが略等しくなる状態として、各信号強度Scの分散Scvarが最小(または、極小)となるよう、調整パラメータを調整する。すなわち、本実施形態のパラメータ調整部711は、分散Scvarを目的関数とし、目的関数が最小(または、極小)となる調整パラメータを探索し、最適値と決定する。
【０１４１】
本実施形態のパラメータ調整部711による上記調整の具体的な手法を以下に説明する。T1が等しくT2が異なるN個(Nは2以上の整数)の組織それぞれのT2を、T2(n)(n＝1,2,3・・N)とし、T2(n)の定常状態時のk空間中心の信号強度をSc(n)とすると、目的関数は、N個のSc(n)の分散Scvarである。本実施形態のパラメータ調整部711は、目的関数Scvarを最小(または、極小)とする調整パラメータを探索し、決定する。
【０１４２】
本実施形態のSc(n)を求めるために必要な式を以下に示す。これらの式は、基本的に第一の実施形態の式(1)〜式(4)と同様である。すなわち、第一の実施形態同様、エコートレイン終了時(DEパルス印加直前)の横磁化の大きさMTend、DEパルス204印加後の縦磁化の大きさMLde、励起直後の横磁化の大きさMT0、信号強度Sc(n)を、以下の4つの式(9)〜式(10)に分けて記述する。
【０１４３】
MTend＝MT0×Rend(n)・・・(9)
MLde＝MTend×sin(−FAde)・・・(10)
MT0＝1−(1−MLde)×exp(−Trecov／T1)・・・(11)
Sc(n)＝MT0×Rcent(n)・・・(12)
ここで、完全に回復後、励起した直後の磁化の大きさを1とする。FAdeは、DEパルス204のFAである。励起パルスと同位相(フリップバックする時を負とする)とする。Trecovは、上述のように、DEパルス204印加から、次の励起RFパルス201印加までの時間である。
【０１４４】
ただし、エコートレイン開始時に対するエコートレイン終了時の横磁化の大きさの割合であるRend(n)、および、エコートレイン開始時の横磁化の大きさに対するk空間中心収集時の横磁化の大きさの割合であるRcent(n)は、T2がT2(n)のときの値となる。
【０１４５】
これらは、再収束RFパルス202のFAとT1,T2とからブロッホ方程式を用いて求めることができる。また、k空間中心に配置するエコー信号を収集するタイミングは、エコーシフトなどにより任意に変更できる。
【０１４６】
なお、上記例では、エコートレイン終了時(DEパルス204印加直前)の縦磁化MLendの大きさは簡単のために0としている。エコートレイン終了時の縦磁化MLendを考慮する場合は、式(1)〜式(4)と同様に式(9)の縦磁化版式(1−1)を追加し、式(10)を式(2-1)で置き換えてMTendの縦磁化成分も考慮する。なお、DEパルス204を印加しないケースは、DEパルス204のFAを0とする。
【０１４７】
目的関数Scvarを最小(または極小)とする調整パラメータの探索手法は、第一の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態のパラメータ調整部711によるパラメータ調整処理の流れは、図9を用いて説明した第一の実施形態のパラメータ調整処理の流れと同様である。例えば、調整パラメータをDEパルス204のFAとする場合、パラメータ調整部711は、目的関数Scvarを最小とするFAdeを探索し、決定する。
【０１４８】
本実施形態のパラメータ調整部711による調整の具体例を図17(a)および図17(b)に示す。それぞれ、T1が等しくT2が異なる4つの組織の、定常状態のk空間中心の信号強度Scの、調整パラメータの変化の様子を示すグラフである。ここでは、調整パラメータは、DEパルス204のFAとする。
【０１４９】
また、4つのT2(T2(1),T2(2),T2(3),T2(4))は、それぞれ、T2(1)＝80ms,T2(2)＝100ms,T2(2)＝1000ms,T2(4)＝無限大とする。図17(a)は、T1が500msの組織、図17(b)は、T1が1000msの組織の信号強度変化を示すグラフである。撮像条件は、ETL(エコートレイン数)を80，IET(エコー間隔)を7.3ms、TR＝1000msとした。再収束RFパルス202のFAは、図4に示すFA変化形状FAPに従って変化させた。
【０１５０】
図17(a)に示すように、T1が500msの組織の場合、Scの分散Scvarを最小(または極小)とするDEパルス204のFA(最適値)は、40度であることがわかる。また、図17(b)に示すように、T1が1000msの組織の場合、Scvarを最小(または極小)とするDEパルス204のFA(最適値)は、20度であることがわかる。
【０１５１】
なお、上記パラメータ調整処理以外は、第一の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態の制御部170による撮像処理の流れは、第一の実施形態と同様である。
【０１５２】
なお、本実施形態においても、第一の実施形態同様、調整パラメータは、回復期間Trecovの長さ、Trecovの間に印加するRF波形、および、Trecovの間に印加する傾斜磁場強度等を用いることができる。
【０１５３】
例えば、TRを調整パラメータとして用いる場合、上記式(9)〜式(12)を用い、Scvarを最小(または極小)とするTrecovを決定する。
【０１５４】
また、飽和パルス205の印加タイミングを調整パラメータとして用いる場合、上記式(11)を、以下の式(13)および式(14)で置き換える。
【０１５５】
Msat＝1−(1−MLde)×exp(−Trecov1／T1)・・・(13)
MT0＝1−(1−Msat×cos(FAsat))×exp(−Trecov2／T1)・・・(14)
ここで、Msatは飽和パルス205印加直前の磁化の大きさ、FAsatは飽和パルス205のFA、Trecov1はDEパルス204から飽和パルス205印加までの時間、Trecov2は飽和パルス205から次のエコートレイン開始までの時間である。
【０１５６】
また、飽和パルス205のFAを調整パラメータとしてもよい。この場合は、上記Sc(n)の、複数のnに対する分散Scvarを最小にするFAsatを最適値として算出する。最適値の探索手法は、上記調整パラメータがTRである場合と同様とする。
【０１５７】
飽和パルス205を調整パラメータとすると、所望のタイミングで磁化を小さくすることができる。従って、TRの長さによらず、所望のT1回復を実現できる。すなわち、TRが長い場合であっても、飽和パルス205の印加タイミングを遅くすることにより、T1の回復の程度を抑えることができる。このため、同期計測など、短いTRが指定できない撮像などに有用である。
【０１５８】
また、上記各調整パラメータを組み合わせて用いる場合は、第一の実施形態同様、上記式(7)に示すブロッホ方程式を用いて、磁化の大きさを求める。
【０１５９】
なお、本実施形態においても、ブロッホ方程式を直接解くのではなく、Trecov期間、RF波形、傾斜磁場強度をある程度制限し、簡易な式で、撮像パラメータを調整するよう構成してもよい。
【０１６０】
また、本実施形態においても、第一の実施形態同様、各調整パラメータの値の変化範囲に制限を設けてもよい。この場合のパラメータ調整処理の流れは、第一の実施形態と同様である。
【０１６１】
また、本実施形態においても、パラメータ調整処理において、第一の実施形態同様、複数のT1を考慮してもよい。この場合、第一の実施形態同様、目的関数を各T1値に対する、信号強度Scの変動係数の和とする。2つのT1(T11およびT12)を考慮する場合、T1がT11で、T2が異なる複数の組織を用いて得られるk空間中心の信号強度の変動係数Sccv1と、T1がT12で、T2が異なる複数の組織を用いて得られるk空間中心の信号強度の変動係数Sccv2との和である、Sccv1＋Sccv2を、目的関数とし、上記パラメータ調整処理を行う。この場合の処理の流れは、図9または図10を用いて説明した、第一の実施形態のパラメータ調整処理と同様である。
【０１６２】
また、本実施形態においても、各T1値に対し、上記パラメータ調整処理を行い、得られた最適値を平均してもよい。この場合の処理の流れは、図14を用いて説明した、第一の実施形態の処理の流れと同様である。
【０１６３】
また、第一の実施形態同様、信号強度ではなく、コントラストを用い、その分散を目的関数としてもよい。すなわち、パラメータ調整部711は、コントラストの分散が最小(極小)となる値を、調整パラメータの最適値としてもよい。コントラストは、2つの異なるT1値の信号強度の比として算出する。
【０１６４】
例えば、図17(a)および図17(b)に示す例を用い、T1が500msの場合の、4つのT2(n)(n＝1,2,3,4)の信号強度をSc1(n)、T1が1000msの場合の、4つのT2(n)の信号強度をSc2(n)とすると、コントラストRc(n)は、Sc1(n)／Sc2(n)で表される。パラメータ調整部711は、このRc(n)を目的関数とし、その分散Rcvarが最小となる値を、調整パラメータの最適値とする。
【０１６５】
図18に、調整パラメータをDEパルス204のFAとした場合の、T2(n)毎の、コントラストRcのグラフを示す。本図に示すように、この場合は、0度が最適値として得られる。なお、図17(a)、図17(b)からわかるように、同じT1であっても、T2が異なると、信号強度は大きく変化する。つまり、T1強調画像なのにT2コントラストがついてしまうことになる。従って、撮像対象のT2が狭い範囲にある場合に、コントラストを用いる処理は適用できる。
【０１６６】
以上説明したように、本実施形態のMRI装置100は、静磁場を発生する静磁場発生部120と、前記静磁場中に配置された被検体に対して傾斜磁場を印加する傾斜磁場発生部130と、前記被検体の磁化を所定のフリップ角で励起させる高周波磁場パルスを送信する送信部150と、前記被検体が発生するエコー信号を受信する受信部160と、前記受信部が受信したエコー信号から画像を再構成するとともに、撮像シーケンスに従って、前記傾斜磁場発生部130、前記送信部150、前記受信部160の動作を制御する制御部170と、不要なコントラストを低減するよう予め定めた調整対象の撮像パラメータを調整するパラメータ調整部711と、前記パラメータ調整部711により調整された撮像パラメータを受け付け、当該撮像パラメータとパルスシーケンスとを用いて前記撮像シーケンスを生成するシーケンス作成部710と、を備える。ここで、前記パルスシーケンスは、1の励起高周波磁場パルス印加後、繰り返し時間内に複数の再収束高周波磁場パルスを印加するパルスシーケンスであり、前記再収束高周波磁場パルスの少なくとも1つのフリップ角は180度以外である。そして、前記パラメータ調整部711は、T2コントラストを低減させるよう、前記調整対象の撮像パラメータを調整する。
【０１６７】
このように、本実施形態によれば、T1強調画像撮像時に、T2コントラストの混入を抑えることができる。T1コントラストを大きくするだけであれば、DEパルス204でフリップダウンすれば良いことが知られている。しかし、フリップダウンでは、T2コントラストのキャンセルまではできない。従って、T2コントラストをキャンセルしてT1コントラストのみの画像を作成する場合、完全なフリップダウンではなく条件に応じたFAを用いたほうが良いことがわかる。
【０１６８】
また、本実施形態によれば、T2の影響をキャンセルするために調整したパラメータの調整後の値をユーザに提示する。このため、ユーザは、調整後の撮像パラメータを把握できる。従って、撮像時間短縮のためにコントラストを犠牲にするといったパラメータ調整がしやすくなる。
【０１６９】
なお、上記各実施形態では、撮像パラメータが設定される毎にパラメータ調整処理を実行し、調整パラメータの最適値を決定しているが、これに限られない。例えば、撮像条件毎に事前に調整パラメータの最適値を算出し、記憶装置172などに保持しておいてもよい。最適値は、例えば、FA変化形状FAP、撮影対象コントラスト等に応じて算出する。この場合、撮像パラメータが設定される毎に、設定された撮像パラメータに対応づけて保持される最適値を取得する。
【０１７０】
最適値を事前に算出する場合の、撮像処理の処理フローを図19に示す。本処理は、基本的に図8を用いて説明した撮像処理と同様である。ただし、ステップS1102で撮像条件を受け付けると、当該撮像条件に対応づけて記憶される最適値を取得し(ステップS1103a)、取得した最適値を撮像パラメータ入力画面400に表示する(ステップS1104a)。
【０１７１】
ここで、コントラストを変えずTRを延長する手法を説明する。上記各実施形態の手法で調整パラメータを調整後に、この手法を適用しても良い。
【０１７２】
図20は、本手法を説明するための説明図である。ここでは、一例として、上記図6と同条件の二つの組織A、Bの、磁化の大きさの変化601、602と、各RFパルス201、202、204の印加タイミング、傾斜磁場の印加タイミング、エコー信号203の取得タイミングを示す。
【０１７３】
図6に一点鎖線600で示すように、異なるT1でも磁化の大きさの変化率が近くなるタイミングがある。ここでは、図20に示すように、このタイミングで、適切なFAを設定したRFパルス210を繰り返し印加する。このRFパルス210を繰り返し印加することにより、このタイミングでの磁化の大きさを維持する。
【０１７４】
スポイリングにはRFパルス210の位相を用いても良いが、図20には傾斜磁場220を用いる例を示す。傾斜磁場220は、RFパルス210印加中に印加しないように切り替えても良い。なお、実質的にスライシングされないほどRFパルス210の印加時間を十分短くできる場合、切り替える必要は無い。
【０１７５】
印加するRFパルス210のFAは以下の式(15)により定まる。
【０１７６】
1−cos(FAss)＝Δm・・・(15)
ここで、FAssは印加し続けるRFパルス210のFAで、ΔmはRFパルス210の印加間隔Δtの間に変化する磁化の大きさの割合である。例えば、大きさM1の磁化が大きさM2に変化したとき、Δm＝(M2−M1)／M1である。または、瞬間の変化率を使って、Δm＝dM／dt／M1×Δtなどとしても良い。
【０１７７】
この手法を用いることにより、同期計測など、不定期なトリガ後にエコートレインを開始する場合、ある程度磁化が回復した状態で、その状態を維持しながら、トリガを待つことができる。従って、コントラストの制御が容易になる。
【０１７８】
上記各実施形態では、目的関数として、定常状態時のk空間中心の信号強度Scの分散または変動係数(分散÷平均)を用いているが、目的関数はこれに限らない。例えば、分布範囲(最大値と最小値の差)としてもよい。上述のように、緩和時間が異なる複数の組織のエコー信号の中で、意図したコントラストを生じる緩和時間(例えば、T2)が等しく、不要なコントラストを生じる緩和時間(例えば、T1)が異なる組織については、k空間中心に配置するエコー信号の信号強度の違いが小さくなるよう調整する、といった上記第一の実施形態で説明した調整処理が実現可能な目的関数であればよい。
【符号の説明】
【０１７９】
100  MRI装置、101  被検体、120  静磁場発生部、130  傾斜磁場発生部、131  傾斜磁場コイル、132  傾斜磁場電源、140  シーケンサ、150  送信部、151  送信コイル、152  高周波発振器、153  変調器、154  高周波増幅器、160  受信部、161  受信コイル、162  信号増幅器、163  直交位相検波器、164  A/D変換器、170  制御部、171  CPU、172  記憶装置、173  表示装置、174  入力装置、200  FSEパルスシーケンス(VRFAシーケンス)、201  励起RFパルス、202  再収束RFパルス、203  エコー信号、204  DEパルス、205  飽和パルス、206  RFパルス波形、207  傾斜磁場、210  RFパルス、200a  TR内シーケンス、220  傾斜磁場、301  組織Aの磁化の大きさの変化、302  組織Bの磁化の大きさの変化、400  撮像パラメータ入力画面、401  調整パラメータ入力領域、402  調整パラメータ表示領域、403  コントラスト調整設定領域、404  反映ボタン、410  撮像パラメータ設定領域、420  決定ボタン、501  組織Cの磁化の大きさの変化、502  組織Dの磁化の大きさの変化、600  磁化の大きさの変化率が近くなるタイミング、601  組織Aの磁化の大きさの変化、602  組織Bの磁化の大きさの変化、710  シーケンス作成部、711  パラメータ調整部、720  撮像部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月14日(2015.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
図7(a)に示すように、T2が50msの組織の場合、Scの分散Scvarを極小とするTR(最適値)は、約1.75秒であることが分かる。一方、図7(b)に示すように、T2が100msの組織の場合は、約1.85秒であることがわかる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
次に、上記ステップS1103の、パラメータ調整部711によるパラメータ調整処理の流れの一例を説明する。図9は、本実施形態のパラメータ調整処理の処理フローである。
ここでは、対象の撮像パラメータをTRとする。また、調整パラメータの更新をM回行うものとする。i回更新された調整パラメータをTR(i)、TR(i)により得た目的関数Scvarを、f(TR(i))と表す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
本実施形態のSc(n)を求めるために必要な式を以下に示す。これらの式は、基本的に第一の実施形態の式(1)〜式(4)と同様である。すなわち、第一の実施形態同様、エコートレイン終了時(DEパルス印加直前)の横磁化の大きさMTend、DEパルス204印加後の縦磁化の大きさMLde、励起直後の横磁化の大きさMT0、信号強度Sc(n)を、以下の4つの式(9)〜式(12)に分けて記述する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
また、4つのT2(T2(1),T2(2),T2(3),T2(4))は、それぞれ、T2(1)＝80ms,T2(2)＝100ms,T2(3)＝1000ms,T2(4)＝無限大とする。図17(a)は、T1が500msの組織、図17(b)は、T1が1000msの組織の信号強度変化を示すグラフである。撮像条件は、ETL(エコートレイン数)を80，IET(エコー間隔)を7.3ms、TR＝1000msとした。再収束RFパルス202のFAは、図4に示すFA変化形状FAPに従って変化させた。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2014126134.tif 000024
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2014126134.tif 000025
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2014126134.tif 000026
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2014126134.tif 000027
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2014126134.tif 000028
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2014126134.tif 000029
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2014126134.tif 000030
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
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【国際調査報告】
2014126134.tif 000032
2014126134.tif 000033
2014126134.tif 000034
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