(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の撮像領域に流入する体液が、前記撮像領域に存在する複数の背景組織よりも強調されるように、前記被検体を撮像するＭＲＩ装置であって、
前記被検体にＲＦパルスを送信する送信コイルと、
前記被検体に勾配パルスを印加する勾配コイルと、
前記複数の背景組織の縦磁化成分の値を前記体液の縦磁化成分の値とは異なるようにするための縦磁化調整用ＲＦパルスを送信して、前記縦磁化調整用ＲＦパルスを含む第１のパルスシーケンスが実行されるように、前記送信コイルおよび前記勾配コイルを制御する第１のコイル制御手段と、
前記縦磁化調整用ＲＦパルスが送信されてから第１の待ち時間が経過した時点で、前記体液および前記複数の背景組織の縦磁化成分を反転させるための第１の反転パルスを送信し、前記第１の反転パルスが送信されてから第２の待ち時間が経過した時点で、前記体液および前記複数の背景組織の縦磁化成分を反転させるための第２の反転パルスを送信して、前記第１の反転パルスおよび前記第２の反転パルスを含む第２のパルスシーケンスが実行されるように、前記送信コイルおよび前記勾配コイルを制御する第２のコイル制御手段と、
前記第２の反転パルスが送信されてから第３の待ち時間が経過した時点で、励起パルスを送信して、前記励起パルスを含む、前記体液のＭＲ信号を収集するための第３のパルスシーケンスが実行されるように、前記送信コイルおよび前記勾配コイルを制御する第３のコイル制御手段とを有し、
前記第３のコイル制御手段は、前記撮像領域を流れる前記体液の縦磁化成分の絶対値が、前記複数の背景組織の縦磁化成分の絶対値よりも大きい間に、前記送信コイルから前記励起パルスが送信されるように、前記送信コイルを制御し、
前記第２の待ち時間は、前記縦磁化調整用ＲＦパルスと前記励起パルスとの間の時間間隔の半分である
ＭＲＩ装置。
【請求項２】
前記縦磁化調整用ＲＦパルスと前記励起パルスとの間の時間間隔をＴＩtotal、前記第３の待ち時間をＴw3とすると、
０．１５＜Ｔw3／ＴＩtotal＜０．２５
を満たす、請求項１に記載のＭＲＩ装置。
【請求項３】
前記被検体の心拍を検出し心電信号を出力する心拍センサを有する、請求項１又は請求項２に記載のＭＲＩ装置。
【請求項４】
前記心電信号を解析し前記被検体の心収縮期と心拡張期とを求める心電信号解析手段を有する、請求項３に記載のＭＲＩ装置。
【請求項５】
前記第１のコイル制御手段は、前記心収縮期に、前記複数の背景組織の縦磁化成分の絶対値を前記体液の縦磁化成分の絶対値よりも小さくするための縦磁化調整用ＲＦパルスが送信されるように、前記送信コイルを制御する、請求項４に記載のＭＲＩ装置。
【請求項６】
前記第３のコイル制御手段は、前記心拡張期に前記励起パルスが送信されるように、前記送信コイルを制御する、請求項５に記載のＭＲＩ装置。
【請求項７】
前記第１の反転パルスおよび前記第２の反転パルスは、非選択的ＲＦ反転パルスである、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載のＭＲＩ装置。
【請求項８】
前記被検体の呼吸を検出し呼吸信号を出力する呼吸検出手段を有する、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載のＭＲＩ装置。
【請求項９】
前記呼吸信号を解析し前記被検体の呼吸による体動の小さい期間を求める呼吸信号解析手段を有する、請求項８に記載のＭＲＩ装置。
【請求項１０】
前記第１のコイル制御手段は、前記体動の小さい期間に前記第１のパルスシーケンスが実行されるように、前記送信コイルおよび前記勾配コイルを制御し、
前記第２のコイル制御手段は、前記体動の小さい期間に前記第２のパルスシーケンスが実行されるように、前記送信コイルおよび前記勾配コイルを制御し、
前記第３のコイル制御手段は、前記体動の小さい期間に前記第３のパルスシーケンスが実行されるように、前記送信コイルおよび前記勾配コイルを制御する、請求項９に記載のＭＲＩ装置。
【請求項１１】
前記体液は、動脈血であり、
前記複数の背景組織は、脂肪、腎臓、肝臓、筋肉、腸内物質、および静脈血のうちの少なくとも２つである、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載のＭＲＩ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体液を撮像するＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、動脈血を撮像する方法として、動脈血のＴ１値と、筋肉などの背景組織のＴ１値が異なることに着目した方法が知られている（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】米国特許第５８４２９８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
非特許文献１では、反転パルスによって縦磁化を反転させ、信号強度を抑制したい背景組織の縦磁化成分がヌルポイントに到達した時点で動脈血のデータを収集している。しかし、背景組織には、例えば、脂肪、腎臓、肝臓、筋肉、腸内物質（食物、水分、脂肪、消化液、便など）などがあり、ヌルポイントに到達するまでの時間は、背景組織の種類によって異なる。したがって、非特許文献１の方法では、信号強度が抑制できる背景組織が限られてしまい、高品質な血流画像を得ることができない場合がある。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑み、血液などの体液の高品質な画像を得ることができるＭＲＩ装置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】
【０００５】
上記の問題を解決する本発明のＭＲＩ装置は、
被検体の撮像領域に流入する体液が、上記撮像領域に存在する複数の背景組織よりも強調されるように、上記被検体を撮像するＭＲＩ装置であって、
上記被検体にＲＦパルスを送信する送信コイルと、
上記被検体に勾配パルスを印加する勾配コイルと、
上記複数の背景組織の縦磁化成分の値を上記体液の縦磁化成分の値とは異なるようにするための第１のパルスシーケンスが実行されるように、上記送信コイルおよび上記勾配コイルを制御する第１のコイル制御手段と、
上記第１のパルスシーケンスが実行された後、上記体液および上記複数の背景組織の縦磁化成分を複数回反転させるための第２のパルスシーケンスが実行されるように、上記送信コイルおよび上記勾配コイルを制御する第２のコイル制御手段と、
上記第２のパルスシーケンスが実行された後、上記体液のＭＲ信号を収集するための第３のパルスシーケンスが実行されるように、上記送信コイルおよび上記勾配コイルを制御する第３のコイル制御手段と、
を有し、
上記第３のコイル制御手段は、上記撮像領域を流れる上記体液の縦磁化成分の絶対値が、上記複数の背景組織の縦磁化成分の絶対値よりも大きい間に、上記送信コイルから励起パルスが送信されるように、上記送信コイルを制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、第１のコイル制御手段が第１のパルスシーケンスを実行することによって、複数の背景組織の縦磁化成分の値が、体液の縦磁化成分とは異なる値になる。その後、第２のコイル制御手段が第２のパルスシーケンスを実行することによって、体液および複数の背景組織の縦磁化成分が、複数回反転する。この第２のパルスシーケンスを実行することによって、複数の背景組織のＴ１値が異なる値であっても、複数の背景組織の縦磁化成分を、ほぼ同じ時刻にヌルポイントに到達させることができる。
【０００７】
また、第１のパルスシーケンスを実行することによって、上記複数の背景組織の縦磁化成分の値は、上記体液の縦磁化成分とは異なる値になっている。したがって、第２のパルスシーケンスを実行した場合、或る時刻において、複数の背景組織の縦磁化成分はヌルポイントに近い値になるが、体液の縦磁化成分はヌルポイントから十分に離れた値にすることができる。したがって、体液が複数の背景組織よりも強調された画像を取得することができる。
【０００８】
尚、本発明において、背景組織とは、撮像対象ではない組織のことを示す概念である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。尚、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。
【００１０】
図１は、ＭＲＩ装置１のブロック図である。このＭＲＩ装置１は発明を実施するための最良の形態の一例である。
【００１１】
ＭＲＩ装置１は、マグネットアセンブリ２を有している。マグネットアセンブリ２は、被検体１３を挿入するためのボア３を有している。また、マグネットアセンブリ２は、静磁場印加手段４と、勾配コイル５と、送信コイル６とを有している。
【００１２】
静磁場印加手段４はボア３内に一定の静磁場を印加する。勾配コイル５は、ボア３内に勾配磁場を発生する。送信コイル６はボア３内にＲＦパルスを送信する。
【００１３】
また、ＭＲＩ装置１は、ベローズ７および心拍センサ８を有している。
【００１４】
ベローズ７は、被検体１３の呼吸を検出し、呼吸信号７ａをコントローラ１０に送信する。また、心拍センサ８は、被検体１３の心拍を検出し、心電信号８ａをコントローラ１０に送信する。
【００１５】
コントローラ１０は、呼吸信号７ａおよび心電信号８ａに基づいて、被検体１３の呼吸状態および心拍状態を計算し、計算結果に基づいて、勾配コイル５を駆動する勾配コイル駆動信号５ａと、送信コイル６を駆動する送信コイル駆動信号６ａを生成する。勾配コイル５は、勾配コイル駆動信号５ａに基づいて被検体１３に勾配パルスを印加し、送信コイル６は、送信コイル駆動信号６ａに基づいて被検体１３に送信パルスを送信する。
【００１６】
また、ＭＲＩ装置１は受信コイル９を有している。受信コイル９は被検体１３からのＭＲ信号９ａを受信する。受信されたＭＲ信号９ａはコントローラ１０に供給される。
【００１７】
コントローラ１０は、受信コイル９からのＭＲ信号９ａに基づいて画像を再構成し、画像信号１１ａを生成する。表示部１１は、画像信号１１ａに応じた画像を表示する。
【００１８】
図２は、被検体１３の撮像領域ＦＯＶを概略的に示す図である。
【００１９】
図２には、被検体１３の心臓１４に繋がっている動脈１５および静脈１６が示されている。動脈血ＡＲは、上流領域ＵＰから、撮像領域ＦＯＶを経由して、下流領域ＤＷに流れる。静脈血ＶＥは、動脈血ＡＲとは反対に、下流領域ＤＷから、撮像領域ＦＯＶを経由して、上流領域ＵＰに向かって流れる。本形態では、腎臓１７を含む領域を撮像領域ＦＯＶとし、撮像領域ＦＯＶを流れる動脈血ＡＲのＭＲ画像を取得する場合について説明する。
【００２０】
尚、撮像領域ＦＯＶには、撮像対象である動脈血ＡＲの他に、撮像対象ではない複数の背景組織（例えば、腎臓１７、筋肉、脂肪）なども含まれている。本実施形態では、動脈血ＡＲを描出することを考えているので、動脈血ＡＲと一緒に、撮像対象ではない複数の背景組織も描出されてしまうと、動脈血ＡＲの血流状態を視認することが困難になる。したがって、撮像対象ではない背景組織はできるだけ描出されないようする必要がある。また、被検体１３の体動によるアーチファクトもできるだけ低減する必要がある。そこで、本実施形態では、動脈血ＡＲを撮像する場合、以下のようなタイミングでパルスシーケンスを実行する。
【００２１】
図３は、動脈血ＡＲを撮像するためのパルスシーケンスの一例と、そのパルスシーケンスをどのようなタイミングで実行するかを説明する図である。
【００２２】
図３（ａ）は、被検体１３の呼吸波形Ｗrespを示すグラフ、図３（ｂ）は、被検体１３の心電波形ＥＣＧを示すグラフ、および図３（ｃ）は、動脈血ＡＲを撮像するためのパルスシーケンスＰＳである。
【００２３】
被検体１３の呼吸周期には、被検体１３の呼吸による体動の大きい期間Ｔlargeと、体動の小さい期間Ｔsmallとがある（図３（ａ）参照）。本実施形態では、被検体１３の呼吸による体動アーチファクトを低減するために、パルスシーケンスＰＳは、被検体１３の呼吸による体動の小さい期間Ｔsmallに実行される。
【００２４】
図３（ｃ）のパルスシーケンスＰＳには、３つのパルスシーケンス２１、２２、および２３が示されている。
【００２５】
パルスシーケンス２１は、複数の背景組織の縦磁化成分の値を動脈血ＡＲの縦磁化成分の値とは異なるようにするためのパルスシーケンスである。このような縦磁化調整を実行するパルスシーケンス２１の幾つかの例が、例えば、特開2007―190362に記載されている。図３（ｃ）には、特開2007―190362に記載されている複数の縦磁化調整用パルスシーケンスのうちの一つを、縦磁化調整用パルスシーケンス２１として示してある。パルスシーケンス２１は、４種類のＲＦパルス（４５°ＲＦパルスＰ45x_1、１８０°ＲＦパルスＰ180xy、−１８０°ＲＦパルスＰ-180xy、および４５°ＲＦパルスＰ45x_2）と、速度エンコード勾配パルスＧvencおよびキラーパルスＧkillとを有している。４種類のＲＦパルスは、複数の背景組織（例えば、腎臓１７、筋肉、脂肪）の縦磁化成分の絶対値を、動脈血ＡＲの縦磁化成分の絶対値よりも小さくするための縦磁化調整用のＲＦパルスである。これらのパルスの詳細については、特開2007―190362に記載されているので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００２６】
縦磁化調整用パルスシーケンス２１は、心収縮期Ｔsy（図３（ｂ）参照）に実行されることが好ましい。縦磁化調整用パルスシーケンス２１を心収縮期Ｔsyに実行することによって、動脈血ＡＲの縦磁化成分を、静止組織の縦磁化成分に対して、より強調することができる。縦磁化調整用パルスシーケンス２１を実行した後に、縦磁化反転用パルスシーケンス２２が実行される。
【００２７】
縦磁化反転用パルスシーケンス２２は、動脈血ＡＲおよび複数の背景組織の縦磁化成分を複数回反転させるためのパルスシーケンスである。本実施形態では、縦磁化反転用パルスシーケンス２２は、２個の非選択的反転パルスＩＲ１およびＩＲ２を有しているが、非選択的反転パルスの代わりに、選択的反転パルスを使用してもよい。また、縦磁化反転用パルスシーケンス２２は、３個以上の非選択的反転パルスおよび／又は選択的反転パルスを使用してもよい。縦磁化反転用パルスシーケンス２２を実行した後に、データ収集用パルスシーケンス２３が実行される。
【００２８】
本実施形態では、データ収集用パルスシーケンス２３は、ＳＳＦＰ（Steady-state free precession）法によるパルスシーケンスである。データ収集用パルスシーケンス２３は、ランプアップＲＦパルスＰrampを有している。ランプアップＲＦパルスＰrampの後に、被検体１３からデータを収集するための励起パルスＰdaが設けられている。データ収集用パルスシーケンス２３は、心拡張期Ｔdi（図３（ｂ）参照）に実行されることが好ましい。データ収集用パルスシーケンス２３を心拡張期Ｔdiに実行することによって、FLOW VOIDを低減することができる。
【００２９】
次に、縦磁化反転用パルスシーケンス２２の２個の非選択的反転ＲＦパルスＩＲ１およびＩＲ２を、どのようなタイミングで送信するかについて説明する。
【００３０】
図４は、２つの非選択的反転ＲＦパルスＩＲ１およびＩＲ２の送信タイミングの説明図である。
【００３１】
特開2007―190362に記載されている縦磁化調整用パルスシーケンス２１は、上下方向ＳＩ（図２参照）に流れる体液（動脈血ＡＲなど）の縦磁化成分に関しては十分に強調することができるが、左右方向ＲＬおよび前後方向ＡＰ（図２参照）に流れる体液は十分に強調することができない。そこで、上下方向ＳＩに関して縦磁化成分が強調された体液が、左右方向ＲＬと前後方向ＡＰ（図２参照）にも十分に行き渡るようにするため、縦磁化調整用パルスシーケンス２１と、データ収集用パルスシーケンス２３との間には、一定の反転時間ＴＩtotalが設けられている。
【００３２】
反転時間ＴＩtotalの間に、複数個の非選択的ＲＦ反転パルスが送信される。本実施形態では、２個の非選択的ＲＦ反転パルスＩＲ１およびＩＲ２が送信される。非選択的ＲＦ反転パルスＩＲ１は、縦磁化調整用パルスシーケンス２１の４５°ＲＦパルスＰ45x_2から第１の待ち時間Ｔw1が経過した時点で送信されている。非選択的ＲＦ反転パルスＩＲ２は、非選択的ＲＦ反転パルスＩＲ１から第２の待ち時間Ｔw2が経過した時点で送信されている。
【００３３】
また、データ収集用パルスシーケンス２３の一番最初の励起パルスＰdaは、非選択的ＲＦ反転パルスＩＲ２から第３の待ち時間Ｔw3が経過した時点で送信されている。
【００３４】
図４では、４５°ＲＦ反転パルスＰ45x_2と励起パルスＰdaとの間の反転時間がＴＩtotal、非選択的ＲＦ反転パルスＩＲ１と励起パルスＰdaとの間の反転時間がＴＩａ、非選択的ＲＦ反転パルスＩＲ２と励起パルスＰdaとの間の反転時間がＴＩｂで示されている。したがって、待ち時間Ｔw1、Ｔw2、およびＴw3は、反転時間ＴＩtotal、ＴＩａ、およびＴＩｂを用いて、以下のように表すことができる。
Ｔw1＝ＴＩtotal−ＴＩａ・・・（１）
Ｔw2＝ＴＩａ−ＴＩｂ  ・・・（２）
Ｔw3＝ＴＩｂ          ・・・（３）
【００３５】
また、本実施形態では、第１、第２、および第３の待ち時間Ｔw1、Ｔw2、およびＴw3は、反転時間ＴＩtotalに対して、以下の関係を満たすように設定されている。
Ｔw1／ＴＩtotal＝0.35・・・（４）
Ｔw2／ＴＩtotal＝0.5 ・・・（５）
Ｔw3／ＴＩtotal＝0.15・・・（６）
【００３６】
図３に示すパルスシーケンス２１、２２、および２３を実行するため、コントローラ１０は、以下のように構成されている。
【００３７】
図５は、コントローラ１０の機能ブロック図の一例である。
【００３８】
コントローラ１０は、呼吸信号解析部１０１、心電信号解析部１０２、第１のコイル制御部１０３、第２のコイル制御部１０４、第３のコイル制御部１０５、および画像再構成部１０６を有している。
【００３９】
呼吸信号解析部１０１は、呼吸信号７ａから、被検体１３の呼吸による体動の大きい期間Ｔlargeと、呼吸による体動の小さい期間Ｔsmallとを算出する。
【００４０】
心電信号解析部１０２は、心電信号８ａから、被検体１３の心収縮期Ｔsyと心拡張期Ｔdiとを算出する。
【００４１】
第１のコイル制御部１０３は、呼吸による体動の小さい期間Ｔsmallおよび心収縮期Ｔｓｙに（図３参照）、縦磁化調整用パルスシーケンス２１が実行されるように、送信コイル６および勾配コイル５を制御する。
【００４２】
第２のコイル制御部１０４は、縦磁化調整用パルスシーケンス２１が実行された後、データ収集用パルスシーケンス２３が実行される前に、縦磁化反転用パルスシーケンス２２が実行されるように、送信コイル６および勾配コイル５を制御する。また、第２のコイル制御部１０４は、呼吸による体動の小さい期間Ｔsmallに、縦磁化反転用パルスシーケンス２２が実行されるように、送信コイル６および勾配コイル５を制御する。
【００４３】
第３のコイル制御部１０５は、縦磁化反転用パルスシーケンス２２が実行された後、データ収集用パルスシーケンス２３が実行されるように、送信コイル６および勾配コイル５を制御する。また、第３のコイル制御部１０５は、呼吸による体動の小さい期間Ｔsmallおよび心拡張期Ｔdiに、データ収集用パルスシーケンス２３が実行されるように、送信コイル６および勾配コイル５を制御する。更に、第３のコイル制御部１０５は、撮像領域ＦＯＶを流れる動脈血ＡＲの縦磁化成分Ｍzが、複数の背景組織（例えば、腎臓１７、筋肉、脂肪）の縦磁化成分Ｍzよりも大きい間に、送信コイル６から複数の励起パルスＰdaが送信されるように、送信コイル６を制御する。
【００４４】
画像再構成部１１ａは、ＭＲ信号９ａに基づいて、画像を再構成し、画像信号１１ａを生成する。
【００４５】
次に、ＭＲＩ装置１がどのような処理を実行するかについて説明する。
【００４６】
図６は、ＭＲＩ装置１の処理フローを示す図である。
【００４７】
先ず、ステップＳ１１では、呼吸信号解析部１０１によって、体動の大きい期間Ｔlarge、および体動の小さい期間Ｔsmallを算出する。また、心電信号解析部１０２によって、心収縮期Ｔsyおよび心拡張期Ｔdiを算出する。この算出結果から、パルスシーケンス２１、２２、および２３（図３参照）を実行するタイミングを決定する。ステップＳ１１の後、ステップＳ１２に進む。
【００４８】
ステップＳ１２では、第１のコイル制御部１０３によって、縦磁化調整用パルスシーケンス２１（図３（ｃ）参照）が実行される。
【００４９】
ステップＳ１３では、第２のコイル制御部１０４によって、４５°ＲＦパルスＰ45x_2（図３（ｃ）参照）が送信された時点から、第１の待ち時間Ｔw1が設けられる。
【００５０】
ステップＳ１４では、第２のコイル制御部１０４によって、第１の待ち時間Ｔw1が経過した時点で、非選択的ＲＦ反転パルスＩＲ１が送信される。
【００５１】
ステップＳ１５では、第２のコイル制御部１０４によって、非選択的ＲＦ反転パルスＩＲ１が送信された時点から、第２の待ち時間Ｔw2が設けられる。
【００５２】
ステップＳ１６では、第２のコイル制御部１０４によって、第２の待ち時間Ｔw2が経過した時点で、非選択的ＲＦ反転パルスＩＲ２が送信される。
【００５３】
ステップＳ１７では、動脈血ＡＲのデータ収集を行うために、第３のコイル制御部１０５によって、データ収集用パルスシーケンス２３が実行される。
【００５４】
ステップＳ１８では、更にデータの収集を続行するかどうかが判断される。データの収集を続行する場合は、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１８において、データの収集を続行しないと判断された場合、ループを終了する。
【００５５】
本実施形態では、図６のフローに従って動脈血ＡＲを撮像することによって、被検体１３内を高速で流れる体液（例えば、動脈血ＡＲ）を、被検体１３内を低速で流れる体液（例えば、静脈血ＶＥ）や、静止組織（例えば、筋肉、脂肪）よりも十分に強調して描出することができる。以下に、この理由について、図７を参照しながら説明する。
【００５６】
図７は、図４に示すＲＦパルスと、２つの縦磁化回復曲線とを示している。
【００５７】
図７（ａ）は、図４のＲＦパルスを示している。図７（ｂ）は、互いに異なるＴ１値を有する組織に図７（ａ）のＲＦパルスを送信した場合に、縦磁化成分がどのように変化するかをシミュレーションしたときの４つの縦磁化回復曲線Ｃ１〜Ｃ４を示す。
【００５８】
縦磁化回復曲線Ｃ１〜Ｃ３は、３つの静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３の縦磁化回復曲線であり、縦磁化回復曲線Ｃ４は、被検体内を一定の速度で流れる体液ＢＦの縦磁化曲線である。
【００５９】
シミュレーション条件（Ｓ１）〜（Ｓ４）は、以下の通りである。
（Ｓ１）静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３は、縦磁化調整用パルスシーケンス２１が実行されることによって、時刻ｔ0において、縦磁化成分Ｍｚはゼロになる。
（Ｓ２）体液ＢＦは、縦磁化調整用パルスシーケンス２１が実行されることによって、時刻ｔ0において、縦磁化成分ＭｚがＭz＝１になる。
（Ｓ３）静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３、並びに体液ＢＦのＴ１値は、以下の値を採用した。
静止組織ＳＴ１のＴ１値＝１００ｍｓ
静止組織ＳＴ２のＴ１値＝２００ｍｓ
静止組織ＳＴ３のＴ１値＝４００ｍｓ
体液ＢＦのＴ１値      ＝１０００ｍｓ
（Ｓ４）反転時間ＴＩtotal＝３００ｍｓ。したがって、式（４）〜（６）より、第１の待ち時間Ｔw1、Ｔw２、およびＴw3は、以下の通りである。
Ｔw1＝１０５ｍｓ、
Ｔw2＝１５０ｍｓ、
Ｔw3＝４５ｍｓ
【００６０】
以下に、縦磁化回復曲線Ｃ１〜Ｃ４について説明する。
【００６１】
（１）縦磁化回復曲線Ｃ１、Ｃ２、およびＣ３について
時刻t0において、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、Ｍz＝０である（シミュレーション条件（Ｓ１）参照）。
時刻ｔ0の経過後、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、縦緩和により、Ｍz＝０からＭz＝１に向かって次第に大きくなる。
【００６２】
時刻t0から第１の待ち時間Ｔw1が経過した時点（時刻ｔ1）において、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、それぞれＭ11、Ｍ12、およびＭ13にまで回復する。静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３のＴ１値は、それぞれ１００ｍｓ、２００ｍｓ、および４００ｍｓであるので、Ｍ11、Ｍ12、およびＭ13は、以下の関係を満たす。
Ｍ11＞Ｍ12＞Ｍ13・・・（７）
【００６３】
静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzが、それぞれＭ11、Ｍ12、およびＭ13にまで回復した時点（時刻ｔ１）で、非選択的反転ＲＦパルスＩＲ１が送信される。したがって、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、それぞれ−Ｍ11、−Ｍ12、および−Ｍ13に反転する。
【００６４】
時刻ｔ1において負の値に反転した静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、時刻ｔ１から再び縦緩和が進む。時刻t1から第２の待ち時間Ｔw2が経過した時点（時刻ｔ2）において、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、それぞれＭ21、Ｍ22、およびＭ23にまで回復する。Ｍ21、Ｍ22、およびＭ23は、以下の関係を満たす。
Ｍ21＞Ｍ22＞Ｍ23＞０  ・・・（８）
【００６５】
したがって、時刻ｔ2の時点において、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、いずれも正の値にまで回復している。
【００６６】
静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzが、それぞれＭ21、Ｍ22、およびＭ23にまで回復した時点で（時刻ｔ2）、非選択的反転ＲＦパルスＩＲ２が送信される。したがって、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、それぞれ−Ｍ21、−Ｍ22、および−Ｍ23に反転する。
【００６７】
時刻ｔ2において負の値に反転した静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、再び縦緩和が進む。時刻t2から第３の待ち時間Ｔw3が経過した時点（時刻ｔ3）において、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、それぞれＭ31、Ｍ32、およびＭ33にまで回復する。Ｍ31、Ｍ32、およびＭ33は、以下の関係を満たす。
−０．１＜Ｍ31、Ｍ32、Ｍ33＜０．１・・・（９）
【００６８】
したがって、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、データ収集開始時刻ｔ3において、実質的にゼロに近い値になる。
【００６９】
（２）縦磁化回復曲線Ｃ４について
時刻t0において、体液ＢＦの縦磁化成分Ｍzは、Ｍz＝１である（シミュレーション条件（Ｓ２）参照）。したがって、非選択的反転ＲＦパルスＩＲ１が送信されるまで、体液ＢＦの縦磁化成分ＭzはＭz＝１のままである。
【００７０】
第１の待ち時間Ｔw1が経過した時点（時刻ｔ1）において、非選択的反転ＲＦパルスＩＲ１が送信される。したがって、体液ＢＦの縦磁化成分ＭzはＭz＝−１に反転する。
【００７１】
負の値に反転した体液ＢＦの縦磁化成分Ｍzは、時刻ｔ1から縦緩和が進む。時刻ｔ2の時点では、体液ＢＦの縦磁化成分Ｍzは、−ＭBFとなる。体液ＢＦのＴ１値は１０００ｍｓであるので（シミュレーション条件（Ｓ３）参照）、第２の待ち時間Ｔw2＝１５０ｍｓ（シミュレーション条件（Ｓ４）参照）よりも十分に長い。したがって、第２の待ち時間Ｔw2が経過しても、体液ＢＦの縦磁化成分Ｍz＝−ＭBFは、以下の式で表すことができる。
−ＭBF≒−１  ・・・（１０）
【００７２】
時刻ｔ2において、非選択的反転ＲＦパルスＩＲ２が送信されるので、体液ＢＦの縦磁化成分Ｍzは、−ＭBFから＋ＭBFに反転する。−ＭBFは、「−１」に十分に近い値を有しているので（式（１０）参照）、ＭBFは、以下の式で表すことができる。
＋ＭBF≒＋１  ・・・（１１）
【００７３】
時刻ｔ2において正の値に反転した体液ＢＦの縦磁化成分Ｍzは、再び縦緩和が進む。時刻ｔ2の時点において、ＭBFは「１」に十分に近い値であるので、時刻t2から第３の待ち時間Ｔw3が経過した時点（時刻ｔ3）において、体液ＢＦの縦磁化成分Ｍzは、実質的に「１」となる。したがって、体液ＢＦの縦磁化成分Ｍzは、データ収集開始時刻ｔ3において、Ｍz≒１である。
【００７４】
以上説明したように、データ収集開始時刻ｔ3では、体液ＢＦの縦磁化成分ＭzはＭz≒１であるが、一方、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３の縦磁化成分Ｍzは、Ｍz≒０である。したがって、データ収集開始時刻ｔ3において、データを収集することによって、体液ＢＦが強調され、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３が抑制されたＭＲ画像が得られることが分かる。上記の説明では、静止組織ＳＴ１、ＳＴ２、およびＳＴ３のＴ１値は１００ｍｓ、２００ｍｓ、および４００ｍｓである。しかし一般的には、１００ｍｓより小さいＴ１値を有する静止組織や、４００ｍｓより大きいＴ１値を有する静止組織でも、データ収集開始時刻ｔ3における縦磁化成分Ｍzをほぼゼロにすることができる。また、被検体内を流れる体液であっても、被検体内を十分に低速で流れる体液であれば（例えば、静脈血）、時刻ｔ0における縦磁化成分Ｍzは、ゼロに近い値になるので、データ収集開始時刻ｔ3における縦磁化成分Ｍzをゼロに近づけることができる。
【００７５】
したがって、データ収集開始時刻ｔ3においてデータの収集を開始することによって、被検体１３を高速で流れる体液は強調されるが、静止組織や、被検体内を十分に低速で流れる体液は抑制されたＭＲ画像を得ることができる。本実施形態において、被検体の撮像領域ＦＯＶ（図２参照）に含まれる体液や静止組織のＴ１値は、以下のような値が考えられる。
【００７６】
図８は、撮像領域ＦＯＶに含まれる体液や静止組織のＴ１値の一般的な値を示す。
【００７７】
撮像領域ＦＯＶには、強調して描出したい動脈血ＡＲの他に、描出したくない背景組織（脂肪、腎臓１４、肝臓、筋肉、腸内物質など）が含まれている。背景組織の中で、Ｔ１値の一番小さいのは腸内物質であり、Ｔ１値の一番大きいのは水分である。このように、背景組織のＴ１値は多岐にわたるが、本実施形態によれば、これらの背景組織の縦磁化成分Ｍzを、データ収集開始時刻ｔ3においてできるだけゼロに近づけることができ、動脈血ＡＲが強調されたＭＲ画像を得ることができる。
【００７８】
尚、本実施形態では、待ち時間Ｔw2と反転時間ＴＩtotalと間には、式（５）の関係、即ち、Ｔw2／ＴＩtotal＝0.5という関係がある。したがって、待ち時間Ｔw2は、反転時間ＴＩtotalの半分に等しい。Ｔw2／ＴＩtotal＝0.5の関係が成り立つ場合、複数の背景組織のＴ１値が広範囲（例えば、０ｍｓ〜２０００ｍｓの範囲）に渡ってばらついていても、複数の背景組織の縦磁化成分を、データ収集開始時刻ｔ3においてヌルポイントに近づけることができる。したがって、Ｔw2／ＴＩtotal＝0.5の関係が成り立つように待ち時間Ｔw2と反転時間ＴＩtotalとを設定することが好ましい。尚、時刻ｔ3において、動脈血ＡＲの縦磁化成分が、背景組織の縦磁化成分よりも十分に大きくすることができるのであれば、必ずしもＴw2／ＴＩtotal＝0.5にする必要はなく、Ｔw2／ＴＩtotalの値は、0.5より大きくても、小さくてもよい。ただし、Ｔw2／ＴＩtotalの値が0.5よりも小さすぎたり、又は大きすぎる場合、Ｔ１値の大きい背景組織の縦磁化成分をヌルポイントに近づけること難しくなるので、Ｔw2／ＴＩtotalの値は0.5に近い値であることが好ましい。
【００７９】
また、本実施形態のように、Ｔw2／ＴＩtotal＝0.5に設定した場合、Ｔw3／ＴＩtotalは、以下の式を満たすことが望ましい。
0.15＝＜Ｔw3／ＴＩtotal＜0.25  ・・・（１２）
【００８０】
本実施形態では、式（１２）を満たすように、Ｔw3／ＴＩtotal＝0.15に設定されている（式（６）参照）。第３の待ち時間Ｔw3が式（１２）を満たすように設定されることによって、複数の背景組織（例えば、腎臓１７、筋肉、脂肪）のＴ１値のばらつきが大きくても、複数の背景組織の縦磁化成分を時刻t3においてヌルポイントに近づけることができる。この理由について、図９〜図１１を参照しながら以下に説明する。
【００８１】
図９〜図１１は、背景組織のＴ１値に応じて、データ収集開始時刻ｔ3における縦磁化成分Ｍzの値がどのように変化するかをシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。
【００８２】
グラフの横軸は、背景組織のＴ１値であり、縦軸は、データ収集開始時刻ｔ3における背景組織の縦磁化成分Ｍzである。グラフの横軸には、背景組織のＴ１値として、代表して、脂肪、腎臓、および筋肉のＴ１値が示されている。シミュレーション結果は５本の曲線Ｍ１〜Ｍ５によって示されている。曲線Ｍ１〜Ｍ５は、Ｔw3／ＴＩtotalの値を、0.35、0.30、0.25、0.20、および0.15に設定した場合のシミュレーション結果を示す。尚、図９は、ＴＩtotal＝１００ｍｓ、図１０は、ＴＩtotal＝３００ｍｓ、図１１はＴＩtotal＝５００ｍｓである。
【００８３】
図９を参照すると、脂肪、腎臓、および筋肉のデータ収集時刻ｔ3における縦磁化成分Ｍzは、Ｔw3／ＴＩtotalの値に関わらず、-0.1＜Ｍz＜0.1の範囲に収まっており、ヌルポイントに十分に近いことが分かる。また、図１０を参照すると、脂肪、腎臓、および筋肉のデータ収集時刻ｔ3における縦磁化成分Ｍzは、Ｔw3／ＴＩtotal＝0.15、0.20、0.25、又は0.30であれば、-0.1＜Ｍz＜0.1の範囲に収まっており、やはりヌルポイントに十分に近い。更に、図１１を参照すると、脂肪、腎臓、および筋肉のデータ収集時刻ｔ3における縦磁化成分Ｍzは、Ｔw3／ＴＩtotal＝0.15、0.20、又は0.25であれば、-0.1＜Ｍz＜0.1の範囲に収まっており、やはりヌルポイントに十分に近い。
【００８４】
したがって、図９〜図１１から、Ｔw3／ＴＩtotal＝0.15、0.20、又は0.25であれば、ＴＩtotalの値に関わらず、脂肪、腎臓、および筋肉のデータ収集時刻ｔ3における縦磁化成分Ｍzは、ヌルポイントに十分に近づくことが分かる。以上の考察から、Ｔw3／ＴＩtotalは、0.15〜0.25の範囲内であることが好ましい。尚、データ収集開始時刻ｔ3において、動脈血ＡＲの縦磁化成分が、背景組織の縦磁化成分よりも十分に大きくすることができるのであれば、Ｔw3／ＴＩtotalは、必ずしも0.15〜0.25の範囲に含まれている必要はない。
【００８５】
本実施形態では、縦磁化調整用パルスシーケンス２１として、図３に示されたパルスシーケンスが使用されているが、組織の流速に応じて縦磁化成分の大きさを調整することができるのであれば、その他のパルスシーケンスを使用してもよい。
【００８６】
本実施形態では、縦磁化反転用パルスシーケンス２２は、２個のＲＦ反転パルスＩＲ１およびＩＲ２を有しているが、３個以上のＲＦ反転パルスを有していてもよい。ただし、ＲＦ反転パルスの数が奇数個の場合、撮像対象の動脈血ＡＲの縦磁化成分Ｍzが、負の値からヌルポイントに向かって縦磁化回復している間にデータの収集が行われるので、動脈血ＡＲのＭＲ信号の強度が小さくなる恐れがある。したがって、動脈血ＡＲのＭＲ信号の強度を大きくしたければ、ＲＦ反転パルスの数は、偶数個であることが好ましい。尚、動脈血ＡＲを十分に描出することができるのであれば、ＲＦ反転パルスの数は奇数個であってもよい。
【００８７】
本実施形態では、縦磁化反転用パルスシーケンス２２は、２個の非選択的反転パルスＩＲ１およびＩＲ２を有しているが、非選択的反転パルスの代わりに、選択的反転パルスを使用してもよい。また、縦磁化反転用パルスシーケンス２２は、３個以上の非選択的反転パルスおよび／又は選択的反転パルスを使用してもよい。
【００８８】
本実施形態では、データ収集用パルスシーケンス２３は、ＳＳＦＰ法を用いたパルスシーケンスであるが、その他のパルスシーケンス（例えば、ＦＳＥ法によるパルスシーケンス）を使用してもよい。
【００８９】
本実施形態では、動脈血ＡＲを描出している。しかし、本発明を用いることによって、静脈血ＶＥや脳脊髄液を描出し、動脈血ＡＲを抑制することも可能である。
【００９０】
本実施形態では、呼吸信号７ａおよび心電信号８ａに基づいて、パルスシーケンス２１、２２、および２３（図３参照）を実行するタイミングを算出している。しかし、呼吸信号７ａおよび心電信号８ａの一方のみを使用してパルスシーケンス２１、２２、および２３を実行するタイミングを算出してもよい。また、呼吸信号７ａおよび心電信号８ａを使用せずにパルスシーケンス２１、２２、および２３を実行することも可能のである。
【００９１】
また、本実施形態では、ＴＩtotalは３００ｍｓに設定しているが、その他の値を採用してもよい。
【００９２】
尚、本実施形態では、データ収集開始時刻ｔ3において、動脈血ＡＲの縦磁化成分ＭzをＭz≒１にし、背景組織の縦磁化成分Ｍzを、Ｍz≒０にしている。しかし、動脈血ＡＲを強調して描出することができるのであれば、例えば、動脈血ＡＲの縦磁化成分ＭzをＭz≒−１にし、背景組織の縦磁化成分Ｍzを、Ｍz≒０にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】ＭＲＩ装置１のブロック図である。
【図２】被検体１０の撮像領域ＦＯＶを概略的に示す図である。
【図３】動脈血ＡＲを撮像するためのパルスシーケンスの一例と、そのパルスシーケンスをどのようなタイミングで実行するかを説明する図である。
【図４】２つの非選択的反転ＲＦパルスＩＲ１およびＩＲ２の送信タイミングの説明図である。
【図５】コントローラ１０の機能ブロック図の一例である。
【図６】ＭＲＩ装置１の処理フローを示す図である。
【図７】図４に示すＲＦパルスと、２つの縦磁化回復曲線とを示している。
【図８】撮像領域ＦＯＶに含まれる体液や静止組織のＴ１値の一般的な値を示す。
【図９】背景組織のＴ１値に応じて、時刻ｔ3における縦磁化成分Ｍzの値がどのように変化するかをシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。
【図１０】背景組織のＴ１値に応じて、時刻ｔ3における縦磁化成分Ｍzの値がどのように変化するかをシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。
【図１１】背景組織のＴ１値に応じて、時刻ｔ3における縦磁化成分Ｍzの値がどのように変化するかをシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９４】
１  ＭＲＩ装置
２  マグネット
３  ボア
４  静磁場印加手段
５  勾配コイル
６  送信コイル
７  ベローズ
８  心拍センサ
９  受信コイル
１０  コントローラ
１１  表示部
１３  被検体
１４  心臓
１５  動脈
１６  静脈
１７  腎臓
１０１  呼吸信号解析部
１０２  心電信号解析部
１０３  第１のコイル制御部
１０４  第２のコイル制御部
１０５  第３のコイル制御部
１０６  画像再構成部
【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】
0005280089.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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