(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜磁場のスリューレートを、傾斜磁場の強度にかかわらず、最大のスリューレートとした第１のパルスシーケンスと、傾斜磁場の立ち上がり時間を、傾斜磁場の強度にかかわらず、前記最大のスリューレートで最大の傾斜磁場強度まで傾斜磁場が立ち上がる時間とした第２のパルスシーケンスと、を切り替え可能な手段と、
前記第１のパルスシーケンス又は前記第２のパルスシーケンスに従って、静磁場中に配置された被検体に対し、傾斜磁場及びＲＦパルスを印加し、該被検体からの磁気共鳴信号を得て、該磁気共鳴信号を再構成処理することで該被検体の磁気共鳴画像を得る手段と、
を具備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】
前記切り替え可能な手段は、同一のスピンエコー系列において、前記第１のパルスシーケンスと前記第２のパルスシーケンスと、を切り替えることを特徴とする請求項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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパルスシーケンスの変更に基づく騒音低減を図った磁気共鳴イメージング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、磁気共鳴画像を得るための磁気共鳴イメージング装置本体には、磁気共鳴診断用の空間を形成し、該診断空間に被検体を挿入配置するためのガントリを備えている。ガントリには各種ユニットが装備されるが、とりわけ診断空間に静磁場を発生させる超電導磁石などの静磁場磁石、静磁場に重畳させる線形の傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル、及び高周波信号を送受信するためのＲＦコイル等が必須要素である。磁気共鳴画像の撮影時には、パルスシーケンスに従って、静磁場磁石、傾斜磁場コイル、そしてＲＦコイル等が駆動され、画像化のために必要な磁気共鳴信号が収集される。収集された磁気共鳴信号に基づき被検体の断面等を表す磁気共鳴画像が生成される。
【０００３】
従来の磁気共鳴イメージング装置においては、パルスシーケンスに従った傾斜磁場コイルの駆動により電磁気力が発生し、これが傾斜磁場コイルに機械的歪み（振動）を生じさせて騒音が発生するという問題点がある。騒音は、言うまでもなく被検体に不快感や恐怖感を与えるので、可能な限りこれを低減する必要がある。
【０００４】
そこで従来、傾斜磁場コイルを騒音発生源と考え、傾斜磁場コイルの振動の外部への伝播を抑えるべく、傾斜磁場コイルを真空容器に収容するなど、騒音低減に関して幾つかアプローチが試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来のアプローチは、上記の如く傾斜磁場コイルを真空容器に収容するなど、いずれも装置の機械構造的（メカニカルな）改善を主眼とするものであった。
【０００６】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、その目的は、磁気共鳴イメージング装置において、機械構造的な改善によるものとは異なる新たな騒音低減を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明は次のように構成されている。
【０００８】
本発明の磁気共鳴イメージング装置は、傾斜磁場のスリューレートを、傾斜磁場の強度にかかわらず、最大のスリューレートとした第１のパルスシーケンスと、傾斜磁場の立ち上がり時間を、傾斜磁場の強度にかかわらず、前記最大のスリューレートで最大の傾斜磁場強度まで傾斜磁場が立ち上がる時間とした第２のパルスシーケンスと、を切り替え可能な手段と、前記第１のパルスシーケンス又は前記第２のパルスシーケンスに従って、静磁場中に配置された被検体に対し、傾斜磁場及びＲＦパルスを印加し、該被検体からの磁気共鳴信号を得て、該磁気共鳴信号を再構成処理することで該被検体の磁気共鳴画像を得る手段と、を具備する磁気共鳴イメージング装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概略構成を示すブロック図である。ガントリ２０内には静磁場磁石１、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイル２、及び送受信コイル３が設けられる。送受信コイル３は寝台１３の天板内に埋め込まれる。あるいは送受信コイル３は被検体に直に装着されてもよい。またこのような送受共用のコイルの代わりに送信、受信専用の別々のコイルを用いてもよい。静磁場発生装置としての静磁場磁石１は例えば超電導コイル、または常電導コイルを用いて構成される。Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイル２はＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚを発生するためのコイルである。送受信コイル３はスライスを選択するための選択励起パルスとしての高周波（ＲＦ）パルスを発生し、および磁気共鳴により発生した磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を検出するために使用される。寝台１３の天板上に載置された被検体Ｐはガントリ２０内のイメージング可能領域（イメージング用磁場が形成される球状の領域であり、この領域内でのみ診断が可能となる）に挿入される。
【００１４】
静磁場磁石１は静磁場制御装置４により駆動される。送受信コイル３はＲＦ送信時には送信器５により駆動され、かつ磁気共鳴信号の検出時には受信器６に結合される。Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイル２はＸ軸傾斜磁場電源７、Ｙ軸傾斜磁場電源８、Ｚ軸傾斜磁場電源９により駆動される。
【００１５】
Ｘ軸傾斜磁場電源７、Ｙ軸傾斜磁場電源８、Ｚ軸傾斜磁場電源９、送信器５はシーケンサ１０により所定のシーケンスに従って駆動され、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ、高周波（ＲＦ）パルスを、後述する所定のパルスシーケンスに従って発生する。この場合、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚは主として、例えば位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ、読出し用傾斜磁場Ｇｒ、スライス用傾斜磁場Ｇｓとしてそれぞれ使用される。コンピュータシステム１１はシーケンサ１０を駆動制御するとともに、受信器６で受信される磁気共鳴信号を取り込んで所定の信号処理を施すことにより、被検体の断層像を生成し、表示部１２で表示する。
【００１６】
本実施形態では、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，およびＺ軸傾斜磁場Ｇｚを「傾斜磁場」と総称した上で、パルスシーケンスにしたがって印加される傾斜磁場について、この傾斜磁場の単位時間あたりの変化量を「スリューレート(slew rate：dB/dt)」と称する。とくにスリューレートが一定である場合を「コンスタント・スリューレート(CSR)」と称する。また、傾斜磁場の立上がり時間が一定である場合を「コンスタント・ライズタイム(CRT)」と称する。
【００１７】
なお、台形をなす傾斜磁場パルス波形の対称性に注目すると、傾斜磁場パルスがある率で立ち上がったとすると、該パルスは同率で立ち下がる。また、傾斜磁場パルスがある一定時間で立ち上がったとすると、該パルスが立ち下がる時間も同じ時間で一定となる。
【００１８】
以下、パルスシーケンス上での傾斜磁場の波形特性に着眼した騒音低減機能に関する幾つかの実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は適宜、他の実施形態と組み合わせて実施可能である。
【００１９】
（第１実施形態）
図２は、第１実施形態に係り、傾斜磁場パルスの波形を示す図である。同図において、Ｐ１はコンスタント・ライズタイム(CRT)が適用されている場合の傾斜磁場パルスの波形を示しており、Ｐ２はコンスタント・スリューレート(CSR)が適用されている場合の傾斜磁場パルスの波形を示している。これら傾斜磁場パルスＰ１及びＰ２の波形はいずれも台形波となっている。
【００２０】
本実施形態では、これら図２に示される傾斜磁場パルスＰ１及びＰ２は、いずれもその強度が最大とはならない場合を想定する。つまり、これらのパルスの発生源である傾斜磁場コイルに通電される電流の最大値が、同グラフに示される最大値ＭＡＸとはならない。
【００２１】
コンスタント・スリューレートが適用されている傾斜磁場パルスＰ２は常に一定のスリューレートで立ち上がるという波形特性となる。一方、コンスタント・ライズタイムが適用されている傾斜磁場Ｐ１は常に一定の立ち上がり時間で立ち上がるという波形特性となる。なお、パルス波形図において傾斜磁場パルスＰ１とＰ２の波形のそれぞれが囲む領域の面積は同一である。
【００２２】
傾斜磁場の強度が最大とはならない場合について、傾斜磁場パルスＰ１とＰ２の両者を比較する。図２から分かるように、コンスタント・スリューレートの傾斜磁場パルスＰ２よりも、コンスタント・ライズタイムの傾斜磁場パルスＰ１の方がパルスの立ち上がり勾配が小さくなる。この立ち上がり勾配が小さい（緩やか）方が機械的歪みの原因となる電磁気力の発生強度が小さくなる。したがって、傾斜磁場の強度が最大とはならない場合に限ってはコンスタント・スリューレートよりもコンスタント・ライズタイムの方が騒音が小さくなる。なお、傾斜磁場強度を最大まで立ち上げる場合、コンスタント・スリューレートとコンスタント・ライズタイムの両者にパルス波形上の相違はなく、つまり傾斜磁場パルスＰ２とＰ１は同一の波形となる。しかし、磁気共鳴イメージングに係るパルスシーケンスにおいては、常に最大の傾斜磁場強度を出しているわけではないから、パルスシーケンス全体を通して見ればコンスタント・ライズタイムの方がコンスタント・スリューレートよりも騒音が小さくなる。より具体的には、騒音低減効果は、数デシベル〜数十デシベル［ｄＢ］程度である。
【００２３】
図３に、コンスタント・スリューレート(CSR)／コンスタント・ライズタイム(CRT)の両者についての騒音の測定結果の一例をグラフによって示す。同グラフによると、まず、CRTの方がCSRよりも騒音が低いことがわかる。そして、CSRではCSR値の増加（より急峻な立ち上がり）に伴って騒音は単調に増加する。
【００２４】
そして本実施形態の装置は、同一の磁気共鳴イメージングに関し、コンスタント・スリューレートのパルスシーケンスとコンスタント・ライズタイムのパルスシーケンスとを適宜に切替え可能なように構成される。
【００２５】
より具体的には、同一の（具体的には例えば同一のスピンエコー系列の）磁気共鳴イメージングについて、コンスタント・スリューレートが適用された通常イメージング用のパルスシーケンスと、コンスタント・ライズタイムが適用された騒音低減イメージング用のパルスシーケンスとを用意する。これらパルスシーケンスはコンピュータシステム１１に接続された記憶部（図示しない）に格納される。操作者から所定の指示入力がなされると、コンピュータシステム１１から指示入力に応じた読み出し指令が発せられ、記憶部からパルスシーケンスが選択的に読み出され、シーケンサ１０に供給される。このようにシーケンサ１０に供給するパルスシーケンスを違えることにより通常のイメージング(CSR)と騒音低減型(CRT)のイメージングとを切替可能になる。
以上説明したように、本実施形態によれば、コンスタント・スリューレートのパルスシーケンスとコンスタント・ライズタイムのパルスシーケンスとの切替えに基づく、機械構造的な変更を伴わない新たな騒音低減機能を備えた磁気共鳴イメージング装置を提供できる。
【００２６】
（第２実施形態）
第２実施形態は、コンスタント・ライズタイム(CRT)およびコンスタント・スリューレート(CSR)それぞれの最適化による騒音低減に関する。第２実施形態では、撮影に応じてCRTおよびCSRそれぞれについて、パルスシーケンスの最適化を行なう。第２実施形態は、CRT型の磁気共鳴イメージング装置又はCSR型の磁気共鳴イメージング装置のそれぞれに適用可能であり、また、第１実施形態のようにCRTモードとCSRモードとを切替可能に構成された磁気共鳴イメージング装置にも適用可能である。
【００２７】
図４は、CRTの磁気共鳴イメージング装置におけるCRT値と騒音の音圧［Ｐａ］との関係を示すグラフである。このグラフでは、横軸を１／CRT値（立上がり時間）としてある。
【００２８】
そして本実施形態では、通常の撮影においては最大の傾斜磁場の立ち上がりが常に必要とされるというわけではないことを考慮し、その撮影にとって最低限必要なCRT値を設定する。
【００２９】
例えば、図４のグラフに示すように、現在のCRT値がVr1であって、かつ当該撮影に最低限必要なCRT値がVr2であるときは、CRT値をVr1からVr2に変更する。その結果、騒音の音圧をPr1からPr2に低減できる。
【００３０】
なお、CRT値の延長においては、あるCRT値に至るまでは高い騒音低減効果が得られるが、そのCRT値以降では低減効果が減少傾向となる。具体的には、１．２〜１．５［ｍｓ］以上にCRT値を延長することは有効でない。
【００３１】
一方、図５は、CSRの磁気共鳴イメージング装置におけるCSR値（スリュー・レート）と騒音の音圧［Ｐａ］との関係を示すグラフである。図３において既に述べたように、CSRでは、CSR値の増加（より急峻な立ち上がり）に伴って騒音は単調に増加する。翻って、CSR値を低下させると騒音も低下する。
【００３２】
CRTの場合と同様に、通常の撮影においては、最大の傾斜磁場の立ち上がりが常に必要とされるというわけではないことを考慮し、その撮影にとって最低限必要なCSR値を設定する。
【００３３】
例えば、図５のグラフに示すように、現在のCSR値がVs1であって、かつ当該撮影に最低限必要なCSR値がVs2であるときは、CSR値をVs1からVs2に変更する。その結果、騒音の音圧をPs1からPs2に低減できる。
【００３４】
あな、CRT値又はCSR値の切替については自動切替と手動切替の２通りの実現手法が考えられる。自動切替については、撮影毎にその撮影において最低限必要なCRT値又はCSR値を事前に求めておき、撮影の選択に応じて自動的に値を切り替えるように構成する。ある実現例では、CRT値又はCSR値に対応してプリセットされた複数パルスシーケンス間の選択切替に依る。
【００３５】
一方、手動切替では、操作者が入力器を介して手動（マニュアル）によりCRT値又はCSR値を所望の値に切替えられるようにする。
【００３６】
このような第２実施形態によれば、CRTまたはCSRのそれぞれにおいて、より細密な騒音駆動制御を行うことができる。
【００３７】
（第３実施形態）
第２実施形態では、最低限必要な撮影条件が得られる値にCSR値を切り替えることで騒音低減を図るものであった。一方、本実施形態では、許容できる騒音レベルから逆にCSR値を求め、そのCSR値から限界の撮影条件を定めるものである。特に小児の撮影など、静かな撮影環境を得るべく騒音低減を最優先する場合に本実施形態は有効である。
【００３８】
図６を参照して本実施形態を説明する。騒音の許容レベルPsを設定すると、許容されるCSR値Vsが得られる。同図から分かるように騒音の音圧［Pa］はCSR値に比例する。次に、Vsから撮影条件の限界を求める。ここでいう撮影条件とは、最小ＦＯＶ（フィールド・オブ・ビュー）、最小スライス厚、および最大撮影枚数等である。
【００３９】
また、本実施形態の変形例として、許容騒音レベル毎に、騒音がそれ以下となる複数のパルスシーケンスを対応づけておき、許容騒音レベルの選択に応じて該当する複数のパルスシーケンスを一覧表示させ、所望のシーケンスを操作者に選択させるように構成してもよい。
【００４０】
本実施形態の場合、上記撮影条件の限界を越えた撮影は行われず、その代わりに騒音が許容レベルPsを越えることがなく、所望の静音撮影を実現できる。なお、本実施形態は、CSRのみならずCRTの磁気共鳴イメージング装置にも適用可能であることは言うまでもない。また、本発明は上述した実施形態に限定されず種々変形して実施可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、機械構造的な改善によるものとは異なる新たな騒音低減を実現する磁気共鳴イメージング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概略構成を示すブロック図
【図２】第１実施形態に係り、傾斜磁場パルスの波形を示す図
【図３】コンスタント・スリューレート(CSR)／コンスタント・ライズタイム(CRT)の両者についての騒音の測定結果の一例を示すグラフ
【図４】  CRTの磁気共鳴イメージング装置におけるCRT値と騒音の音圧［Ｐａ］との関係を示すグラフ
【図５】  CSRの磁気共鳴イメージング装置におけるCSR値（スリュー・レート）と騒音の音圧［Ｐａ］との関係を示すグラフ
【図６】騒音の許容レベルとスリューレート値との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１…静磁場磁石
２…Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイル
３…送受信コイル
４…静磁場制御装置
５…送信器
６…受信器
７…Ｘ軸傾斜磁場アンプ
８…Ｙ軸傾斜磁場アンプ
９…Ｚ軸傾斜磁場アンプ
１０…シーケンサ
１１…コンピュータシステム
１２…表示部
【図１】
0004763874.tif 000002
【図２】
0004763874.tif 000003
【図３】
0004763874.tif 000004
【図４】
0004763874.tif 000005
【図５】
0004763874.tif 000006
【図６】
0004763874.tif 000007