(57)【要約】【課題】ＦＳＥ法においてＫスペース上でのエコー信号間の信号強度差をより少なくして、その信号強度差に起因する再構成画像上のアーティファクトをより少なくする。【解決手段】ＦＳＥ法において８個のエコー信号Ｓ１〜Ｓ８を順に発生させる場合に、Ｓ１とＳ８、Ｓ２とＳ７、Ｓ３とＳ６、Ｓ４とＳ５、というようにペアを形成し、同じペアのエコーについては位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐの印加量を同じに、異なるペアについては別異にするとともに、同じペアに属する２つのエコーから得たデータを加算平均して、Ｋスペースに配置した上で画像再構成することとし、Ｔ２緩和により信号強度が時間とともに減衰していくことの影響を、上記ペア内での加算により加算後の信号強度が大差ないようにすることによって、軽減する。【選択図】　　　　図２
2004008571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
章動パルスおよびリフォーカスパルスを印加するＲＦ送信手段と、
スライス選択用傾斜磁場パルス、位相エンコード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場パルス印加手段と、
エコー信号を受信し、位相検波した後サンプリングしてＡ／Ｄ変換してデータを得る受信手段と、
上記ＲＦ送信手段、傾斜磁場パルス印加手段および受信手段を制御して、１個の章動パルスを印加した後多数個のリフォーカスパルスを順次印加することによりそれぞれスピンエコーの信号を発生させ、そのなかでエコー番号の最も小さいものと最も大きいもの、２番目に小さいものと２番目に大きいもの、というようにそれらのエコー番号の和が互いに近いものとなるようにペアを形成し、同じペアでは同じ位相エンコードが施され、異なるペアでは異なる位相エンコードが施されるようにして、Ｋスペース上でのデータ配列が埋められるように、各エコー信号についての位相エンコード量が定められたパルスシーケンスを行う制御手段と、
上記ペアをなすデータ同士を加算平均した上で一つのＫスペースに配列して画像を再構成する手段と
を備えることを特徴とするＭＲイメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＮＭＲ（核磁気共鳴）現象を利用してイメージングを行うＭＲイメージング装置に関し、とくに高速スピンエコー法とよばれる撮像スキャン法により高速に画像を得るＭＲイメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速スピンエコー法（以下、ＦＳＥ（　Ｆａｓｔ　Ｓｐｉｎ　Ｅｃｈｏの略）法と称する）では、図２に示すようなパルスシーケンスを行う（”　ＲＡＲＥ　Ｉｍａｇｉｎｇ　：　　Ａ　Ｆａｓｔ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｃｌｉｎｉｃａｌ　ＭＲ　”，　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｉｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，　３，　ｐｐ８２３−８３３，　１９８６）。まず、９０°パルス（章動パルス）を印加した後、複数個（ここでは８個）の１８０゜パルス（リフォーカスパルス）を加えるとともに、これらのＲＦパルスの各々と同時にスライス選択用の傾斜磁場Ｇｓのパルスを加える。そして、読み出し（および周波数エンコード）用の傾斜磁場Ｇｒのパルスを加えて、スピンエコーの信号Ｓ１，Ｓ２，…を１８０゜パルスと１８０゜パルスとの間で各々発生させる。これらの信号Ｓ１，Ｓ２，…の発生直前に位相エンコード用の傾斜磁場Ｇｐのパルスをそれぞれ加えて所定の一方向の位置情報に関して位相エンコードを施す。その各々のＧｐパルスの印加量を、それらの信号から得たデータがＫスペース（生データ空間）上で位相方向の異なる場所に配置されるものとなるような位相エンコード量に対応させる。
【０００３】
すなわち、画像のコントラストが第４エコー信号Ｓ４に依存するような画像を得たい場合は、図４（ａ）に示すように、この信号Ｓ４から得たデータをＫスペース上で中央（位相エンコード量φ＝０）付近に配置することになる。他の信号Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ５〜Ｓ８については適当な異なる量の（φを適当に定めて）位相エンコードを施してデータを得てＫスペース上に配置すればよいが、Ｔ２緩和の影響で信号強度が図２に示すように時間の経過とともに減衰していくため、Ｋスペース上で隣り合うデータ（たとえば図４（ａ）における信号Ｓ４から得たデータとＳ３から得たデータ）の信号強度に大きな段差が生じないよう、隣り合うデータは信号発生順序が隣接したものとする。
【０００４】
各エコー信号Ｓ１、Ｓ２、…に対するこのような位相エンコードにより、Ｋスペース上での位相方向（図４（ａ）の縦方向）各位置に配置するデータが信号Ｓ１、Ｓ２、…から得られ、しかもそれらの間での信号強度差は、図３（ｂ）に信号強度プロファイルを示すように、比較的少ないものとなって、信号強度差としては位相方向において滑らかな変化となる。これにより、位相方向において隣接するデータの信号強度差が急激なものとなることを原因とする、再構成画像でのアーティファクト発生を抑えることが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のＦＳＥ法におけるエコー信号間での信号強度差減少のためのエコー配置（位相エンコード量変化）の工夫によっても、なお、エコー信号間での信号強度差は解消するわけではなく、ただそれがより少ないというだけにすぎない。そのため、Ｋスペース上でのエコー信号間の信号強度差に起因して再構成画像に画像ぶれアーティファクトが発生することを根絶することができないという問題が依然として残る。
【０００６】
この発明は、上記に鑑み、ＦＳＥ法においてＫスペース上でのエコー信号間の信号強度差をより少なくして、その信号強度差に起因する再構成画像上のアーティファクト発生の問題をより改善した、ＭＲイメージング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明によるＭＲイメージング装置においては、
章動パルスおよびリフォーカスパルスを印加するＲＦ送信手段と、
スライス選択用傾斜磁場パルス、位相エンコード用傾斜磁場パルスおよび読み出し用傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場パルス印加手段と、
エコー信号を受信し、位相検波した後サンプリングしてＡ／Ｄ変換してデータを得る受信手段と、
上記ＲＦ送信手段、傾斜磁場パルス印加手段および受信手段を制御して、１個の章動パルスを印加した後多数個のリフォーカスパルスを順次印加することによりそれぞれスピンエコーの信号を発生させ、そのなかでエコー番号の最も小さいものと最も大きいもの、２番目に小さいものと２番目に大きいもの、というようにそれらのエコー番号の和が互いに近いものとなるようにペアを形成し、同じペアでは同じ位相エンコードが施され、異なるペアでは異なる位相エンコードが施されるようにして、Ｋスペース上でのデータ配列が埋められるように、各エコー信号についての位相エンコード量が定められたパルスシーケンスを行う制御手段と、
上記ペアをなすデータ同士を加算平均した上で一つのＫスペースに配列して画像を再構成する手段と
が備えられることが特徴となっている。
【０００８】
１個の章動パルスで始まる１個の繰り返し期間内で多数のスピンエコー信号を発生させるとき、そのなかでエコー番号の最も小さいものと最も大きいもの、２番目に小さいものと２番目に大きいもの、というようにそれらのエコー番号の和が互いに近いものとなるようにペアを形成させ、それらペアをなす２つのエコーについては同じ位相エンコードを施し、後に加算平均して一つのＫスペースに配列して画像を再構成する。なお、エコー番号の和が相互に近いというのは、その和が相互に同じである場合を排除する趣旨ではない。「同一」は「近い」の究極と考える。実質的に同一と言い換えることもできる。このように１個の繰り返し期間内で多数のスピンエコー信号を発生する場合、それらの信号強度はＴ２緩和の影響により、最初に発生したエコー信号の強度が一番大きく、徐々に小さくなって、最後に発生したエコー信号の強度は一番小さいものとなる、というように次第に減衰していく。そのため、このようにエコー番号の和が互いに近いものとなるようにペアを形成すると、それらペアをなすエコー信号強度の加算値は、どのペアについても大差ないものとなる。したがって、エコー間境界での信号強度差が僅少なものとなって、再構成画像におけるアーティファクトの発生をきわめて良好に抑制できるとともに、Ｋスペース全体でも位相方向における信号強度差が少なくなり、再構成画像の画質を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この発明にかかるＭＲイメージング装置は、図１で示すように構成されている。図１において主マグネット１１は強力な静磁場を発生するもので、この静磁場中に図示しない被検体が配置される。また、傾斜磁場コイル１２は、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交３軸方向に磁場強度が傾斜する３つの傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを、上記静磁場に重畳するようにして発生するよう３組設けられている。被検体には送信用のＲＦコイル１３と、ＮＭＲ信号の受信用ＲＦコイル１４とが取り付けられる。
【００１０】
ホストコンピュータ２１はシステム全体の制御を行い、シーケンサ２２はこのホストコンピュータ２１の制御の下で、被検体の所望の断面での画像を再構成するためのデータを収集するシーケンス（後に図２を参照しながら説明する）を行うのに必要な種々の命令を送信系、受信系および傾斜磁場発生系に送る。傾斜磁場発生については、波形発生器１５からＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚに関する所定のパルス波形を所定のタイミングで発生させて、傾斜磁場電源１６に送らせ、傾斜磁場コイル１２からその波形・タイミングのＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生させる。図２のパルスシーケンスで示すスライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、読み出し用（周波数エンコード用）傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｐは、これらＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚのいずれか１つを用い、あるいはいくつかずつを組み合わせて作られる。
【００１１】
また、波形発生器１５は、シーケンサ２２の制御の下でＲＦパルスの波形を所定のタイミングで発生して振幅変調器２４に送る。この振幅変調器２４には、ＲＦ信号発生器２３からのＲＦ信号がキャリアとして送られてきており、このキャリアが波形発生器１５からの波形信号に応じて振幅変調される。このＲＦ信号発生器２３は、被検体の共鳴周波数に相当する周波数のＲＦ信号を発生するようにホストコンピュータ２１によってセットされている。振幅変調器２４の出力はＲＦパワーアンプ２５を経てＲＦコイル１３に送られる。こうして、ＲＦコイル１３から送信されるＲＦ信号の波形とタイミングとがシーケンサ２２によって定められることにより、図２に示す９０°パルスや１８０°パルスが被検体に照射されることになる。
【００１２】
被検体から発生したＮＭＲ信号は受信用のＲＦコイル１４で受信され、プリアンプ２６を経て位相検波器２７に送られる。位相検波器２７には、送信ＲＦパルスのキャリアとなっているＲＦ信号が、ＲＦ信号発生器２３から送られてきており、この信号が参照信号として用いられて位相検波が行われる。Ａ／Ｄ変換器２８は、シーケンサ２２によってタイミングや周波数などが制御されたサンプリングパルス発生器２９からのサンプリングパルスに応じて、位相検波器２７からの検波信号をサンプリングし、デジタルデータに変換する。このデジタルデータはホストコンピュータ２１に取り込まれ、画像再構成装置３３によってフーリエ変換処理される。これによって再構成された画像はディスプレイ装置３２によって表示される。指示器３１は、オペレータ等がホストコンピュータ２１に必要な指示を与えるためのキーボードやマウスなどである。
【００１３】
このようなＭＲイメージング装置において、ホストコンピュータ２１およびシーケンサ２２の制御の下に図２に示すようなＦＳＥ法によるパルスシーケンスが行なわれる。図２において、まず９０゜パルス（章動パルス）を印加した後、複数個（ここでは８個）の１８０゜パルス（リフォーカスパルス）を加えるとともに、これらのＲＦパルスの各々と同時にスライス選択用の傾斜磁場Ｇｓのパルスを加える。そして読み出し用（および周波数エンコード用）の傾斜磁場Ｇｒのパルスを上記のＲＦパルスの間隔内で加えて、それぞれの１８０°パルスの間隔内でスピンエコーの信号Ｓ１〜Ｓ８を発生させる。
【００１４】
これらの各信号Ｓ１〜Ｓ８には、位相エンコード用のＧｐパルスが印加されるが、その印加量（振幅値の時間積分）は、つぎのようにして定められている。すなわち、これら信号Ｓ１〜Ｓ８からのデータが、２つのＫスペースに、図３の（ａ），（ｂ）のように配置されるようなものとされている。この図３（ａ），（ｂ）で示すＫスペースでは、図の上下方向が位相方向（中央が位相エンコード量φ＝０、上方向が位相エンコード量がプラスの方向、下方向が位相エンコード量がマイナスの方向）、左右方向が周波数方向である。
【００１５】
信号Ｓ１〜Ｓ８のうち、エコー番号（発生順につけた番号）が最も小さいものと最も大きいもの、２番目に小さいものと２番目に大きいもの、３番目に小さいものと３番目に大きいもの、４番目に小さいものと４番目に大きいもの、これらをペアにし、これらペアとされた信号については同じ位相エンコード量を与える。ここでは、Ｓ１とＳ８、Ｓ２とＳ７、Ｓ３とＳ６、Ｓ４とＳ５とがペアとされ、これらに与える位相エンコード量を同じにし、ペアの一方側の信号Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８の各々から得たデータが図３（ａ）に示すように一つのＫスペース上に配置され、ペアの他方側の信号Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７の各々から得たデータが図３（ｂ）に示すように他の一つのＫスペース上に配置されるような位相エンコード量とする。この例では、画像のコントラストが第４エコー信号Ｓ４および第５エコー信号Ｓ５に依存するような画像を得たいので、信号Ｓ４、Ｓ５から得たデータがＫスペース上で中央に配置されるようこれらの信号については位相エンコード量φ＝０付近とし、これらに隣接するＫスペース上での位置にはこれらの信号に近い（発生順において）信号からのデータが配置されるよう、他の信号についての位相エンコード量を定めている。
【００１６】
そして、同じ位相エンコード量のデータ同士つまりペアとされたもの同士を図３（ｃ）に示すように加算平均して一つのＫスペース上のデータ配列を完成した上で、２次元フーリエ変換を行なって画像再構成する。そのため、ここでは、１繰り返し期間で８つの信号を得ているにもかかわらず、４つの位相エンコードしか行なわないため、８つの信号のそれぞれに異なる位相エンコードを与える場合と比べると、同じデータマトリックスのＫスペースを埋めるためには２倍の繰り返し期間を要することになるが、このような撮像時間延長というデメリットを補って余りある効果を得ることができる。
【００１７】
つまり、ペアとした信号は、信号強度の最も小さいものと最も大きいもの、２番目に小さいものと２番目に大きいもの、３番目に小さいものと３番目に大きいもの、４番目に小さいものと４番目に大きいもの、というようにしているため、それらペアとした信号の加算平均をとれば、どれも信号強度の点では大差ないものとなる。そのため、エコー間境界での信号強度差が僅少なものとなって、再構成画像におけるアーティファクトの発生をきわめて良好に抑制できるとともに、Ｋスペース全体でも位相方向における信号強度差が少なくなり、再構成画像の画質を向上させることができる。
【００１８】
なお、上記の説明では、１繰り返し期間内に８つのエコーを発生させるようにしているが、リフォーカスパルス（およびそれに伴うＧｓ、Ｇｒ、Ｇｐ）の数を増減して、それ以上あるいはそれ以下の数のエコー信号を発生させるようにしてもよい。また、上記の例では画像コントラストを決めるエコーとして第４エコーおよび第５エコーを用いることとしてＫスペース上でのエコー配列を図３（ａ）、（ｂ）のように定めたが、これらの配列に限定されず、他の配列をとり得ることももちろんである。上記では、ペアをなすエコー番号の和がどのペアでも「９」となっていて同一のものとなっているが、必ずしも同一でなくてもよく、それらの和が相互に近いものであればよい。エコー番号の和が近いものであれば、それらからのデータの加算平均値の信号強度も近いものとなり、信号強度差が小さいものとなるからである。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のＭＲイメージング装置によれば、ＦＳＥ法において１繰り返し期間に発生させる複数のエコー信号に異なる位相エンコードを施して１繰り返し期間でＫスペース上で複数ラインのデータを収集する場合に、Ｋスペース上で各エコー間境界の信号強度差を少なくするとともに、Ｋスペースの全体でも位相方向での信号強度変化を少なくすることができるため、再構成画像におけるアーティファクト発生を効果的に抑えかつ再構成画像の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかるＭＲイメージング装置を示すブロック図。
【図２】同実施形態において行うパルスシーケンスを示すタイムチャート。
【図３】同実施形態における各エコー信号のＫスペースへの配列およびその加算の一例を示す図。
【図４】従来例における各エコー信号のＫスペースへの配列およびその信号強度の位相方向プロファイルを示す図。
【符号の説明】
１１　　　　　　静磁場発生用主マグネット
１２　　　　　　傾斜磁場コイル
１３　　　　　　送信用ＲＦコイル
１４　　　　　　受信用ＲＦコイル
１５　　　　　　波形発生器
１６　　　　　　傾斜磁場電源
２１　　　　　　ホストコンピュータ
２２　　　　　　シーケンサ
２３　　　　　　ＲＦ信号発生器
２４　　　　　　振幅変調器
２５　　　　　　ＲＦパワーアンプ
２６　　　　　　プリアンプ
２７　　　　　　位相検波器
２８　　　　　　Ａ／Ｄ変換器
２９　　　　　　サンプリングパルス発生器
３１　　　　　　指示器
３２　　　　　　ディスプレイ装置
３３　　　　　　画像再構成装置
Ｓ１〜Ｓ８　　　スピンエコー信号
【図１】
2004008571.tif 000003
【図２】
2004008571.tif 000004
【図３】
2004008571.tif 000005
【図４】
2004008571.tif 000006