(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場中にＲＦパルスを発生するＲＦパルス発生手段と、第１の成分と第２の成分とを含み前記静磁場中に配置された被検体に対して所定のパルスシーケンスに基づいて前記ＲＦパルスを印加して核磁気共鳴信号を計測する計測制御手段とを備え、
前記パルスシーケンスは、前記被検体の縦磁化を反転させるＲＦ反転パルスと、前記反転された縦磁化から横磁化を生じさせるＲＦ励起パルスと、前記横磁化の位相を再収束させる偶数のＲＦ再収束パルスと、前記再収束された横磁化を縦磁化に回復させるＲＦ回復パルスとを有し、
前記計測制御手段は、前記第１の成分と前記第２の成分の前記ＲＦ励起パルスの印加時点における縦磁化の正負に対応して、前記ＲＦ回復パルスの位相を制御する磁気共鳴イメージング装置において、
前記計測制御手段は、前記ＲＦ励起パルスの印加時点において、前記第１の成分の縦磁化が負であり、前記第２の成分の縦磁化が正である場合には、前記ＲＦ回復パルスの位相を前記ＲＦ励起パルスの位相と同一に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】
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記計測制御手段は、前記ＲＦ励起パルスの印加時点において、前記第１の成分の縦磁化が負であり、前記第２の成分の縦磁化が負又はゼロである場合には、前記ＲＦ回復パルスの位相を前記ＲＦ励起パルスの位相と同一に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又は２記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記計測制御手段は、前記ＲＦ励起パルスの印加時点において、前記第１の成分の縦磁化が正又はゼロであり、前記第２の成分の縦磁化が正である場合には、前記ＲＦ回復パルスの位相を前記ＲＦ励起パルスの位相と逆にすることを特徴とする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、磁気共鳴イメージング装置に関し、より詳細には、本発明はフリップバック法をIRシーケンスに適用して磁気共鳴イメージング画像（以下、「MRI画像」と呼ぶ）を得る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリップバック法はSEシーケンス等の終端にRF再収束パルスと、RF励起パルスと逆位相（位相が180°異なる状態）に制御したRF回復パルスを付加するで縦緩和を促進し、繰り返し時間を短縮する方法である。フリップバック法に関しては、特開昭60-177251公報に述べられている。
【０００３】
IRシーケンスは、RF反転パルスをSEシーケンス等の前に付加したシーケンスであり、イメージングの際に生体組織のコントラストをつける一つの方法として知られている。IRシーケンスについては、「MRI「再」入門」ｐ.184（荒木力著、南江堂）に述べられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
IRシーケンスにフリップバック法を適用すると、繰り返し時間を短くすることができるので、スキャン時間を著しく短縮化し、高分解能で画質の優れたMRIイメージを得ることが可能であると考えられるが、その際に、RF回復パルスの位相を通常のフリップバック法のようにRF励起パルスと逆位相にすると、逆にMRI画像にアーチファクトが発生したり、画像のS/Nが低下するといった問題があった。このため、IRシーケンスへフリップバック法を適用した撮像法は従来より行われていなかった。
【０００５】
本発明の目的は、フリップバック法をIRシーケンスに適用し良好なMRI画像を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場中にＲＦパルスを発生するＲＦパルス発生手段と、第１の成分と第２の成分とを含み前記静磁場中に配置された被検体に対して所定のパルスシーケンスに基づいて前記ＲＦパルスを印加して核磁気共鳴信号を計測する計測制御手段とを備え、前記パルスシーケンスは、前記被検体の縦磁化を反転させるＲＦ反転パルスと、前記反転された縦磁化から横磁化を生じさせるＲＦ励起パルスと、前記横磁化の位相を再収束させる偶数のＲＦ再収束パルスと、前記再収束された横磁化を縦磁化に回復させるＲＦ回復パルスとを有し、前記計測制御手段は、前記第１の成分と前記第２の成分の前記ＲＦ励起パルスの印加時点における縦磁化の正負に対応して、前記ＲＦ回復パルスの位相を制御する磁気共鳴イメージング装置において、前記計測制御手段は、前記ＲＦ励起パルスの印加時点において、第１の成分の縦磁化が負であり、第２の成分の縦磁化が正である場合には、前記ＲＦ回復パルスの位相を前記ＲＦ励起パルスの位相と同一にすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置によって達成される。
【０００７】
また、上記目的は、前記計測制御手段は、前記ＲＦ励起パルスの印加時点において、前記第１の成分の縦磁化が負であり、前記第２の成分の縦磁化が負又はゼロである場合には、前記ＲＦ回復パルスの位相を前記ＲＦ励起パルスの位相と同一にすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置によって達成される。
【０００８】
また、上記目的は、前記計測制御手段は、前記ＲＦ励起パルスの印加時点において、前記第１の成分の縦磁化が正又はゼロであり、前記第２の成分の縦磁化が正である場合には、前記ＲＦ回復パルスの位相を前記ＲＦ励起パルスの位相と逆にすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置によって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施形態を図面により詳細に説明する。まず、図1を用いて磁気共鳴イメージング装置の構成を説明する。図1において、磁気共鳴イメージング装置は大別して、中央処理装置（以下、CPUと略称する）1と、シーケンサ2と、送信系3と、静磁場発生用磁石4と、受信系5と、信号処理系6とから構成されている。
【００１０】
CPU1は、予め定められたプログラムに従って、シーケンサ2、送信系3、受信系5、信号処理系6を制御するようになっている。シーケンサ2は、CPU1からの制御指令に基づいて動作し、被検体7の断層面の画像データ収集に必要な種々の命令を送信系3、傾斜磁場発生系21、受信系5に送るようになっている。
【００１１】
送信系3は、高周波発振器8と、変調器9と、照射コイル11とを備え、シーケンサ2の指令により高周波発振器8から出力された基準高周波パルスを変調器9で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器10を介して増幅して照射コイル11に供給することにより、所定のパルス状の電磁波を被検体に照射するようになっている。
【００１２】
静磁場発生用磁石4は、被検体7の周りの所定の方向に均一な静磁場を発生させるためのものである。この静磁場発生用磁石4の内部には、照射コイル11と、傾斜磁場コイル13と、受信コイル14とが配置されている。傾斜磁場コイル13は傾斜磁場発生系21に含まれ、傾斜磁場電源12より電流の供給を受け、シーケンサ2の制御の下に傾斜磁場を発生させる。受信系は、受信コイル14と、受信コイル14に接続された増幅器15と、検波回路16と、アナログ・デジタル変換器（以下、ADCという）17とを備え、被検体7からのNMR信号を受信コイル14が検出すると、そのNMR信号は増幅器15、検波回路16、ADC17を介してディジタル量に変換されると共に、シーケンサ2からの指令によるタイミングで検波回路16及びADC17によって画像再生用データに変換され、CPU1に送られるようになっている。
【００１３】
信号処理系6は、磁気ディスク20、光ディスク19などの外部記憶装置と、CRTなどからなるディスプレイ18とを備え、受信系5からのデータがCPU1に入力されると、CPU1が信号処理、画像再構成などの処理を実行し、その結果である被検体7の所望の断層面の画像をディスプレイ18に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク20などに記憶するようになっている。
【００１４】
次に図2を用いて、フリップバック法を適用したIRシーケンスを説明する。図2において、上から順に、RFパルス、時間time、スライス傾斜磁場Gs、位相エンコード傾斜磁場Gp、読み出し傾斜磁場Gfがそれぞれ時間の経過とともに示されている。
【００１５】
図2におけるRFパルスにおいて、101はRF反転パルス、102はRF励起パルス、103と104はRF再収束パルス、105はRF回復パルスである。ここで、RF反転パルス（180°）y、RF励起パルス（90°）x、RF再収束パルス（180°）-y103において、（180°）、（90°）は核スピンの励起角度（フリップアングル）を示し、また添え字x、y、又は-yはイメージング対象である核スピンが共鳴周波数（ラーモア周波数）で回転する座標系の軸でRFパルスの照射位相を表示したものである。スライス傾斜磁場の内116はスライス方向ディフェイズ用傾斜磁場であり、その後に続くスライス選択傾斜磁場パルス117の前半部によって核スピンの位相はリフェイズされる。読み出し傾斜磁場の内133は読み出し方向リフェイズパルスである。以上が、IRシーケンスに、フリップバック法を適用し、繰り返し時間を短縮した例である。
【００１６】
本実施例において、通常のフリップバック法のようにRF回復パルスをRF励起パルスに対して逆位相にして照射すると、逆に回復するのに時間がかかり、よって繰り返し時間が長くかかり、MRI画像にアーチファクトが発生したり、画像のS/Nが低下するといった問題が生じていた。
【００１７】
本第一の実施形態では、反転時間TIの設定を、時間TIの時点での対象物の縦磁化の符号の違いとして、以下の3種類に分類し、照射するRF回復パルスの符号を次のように変化させる。以下、詳細に説明する。ただし、本実施例は、T1値の異なる2つの組織から成る対象物を撮像する場合であり、2つの組織の内、T1値の長い方を組織1とし、短い方を組織2と仮定し、また、組織1のT2値は短くないものとした。
【００１８】
具体的には、組織1としてCSF（cerebrospinal fluid:髄液）を想定した場合、典型的にT1＝2000ms、T2＝300msである。
（分類1）Mｚ1＜0,Mｚ2≦0
（分類2）Mｚ1＜0,Mｚ2＞0
（分類3）Mｚ1≧0,Mｚ2＞0
本分類において、第1の実施例では、RF回復パルス105における位相の方向を、RF照射パルス102と
（分類1）同位相
（分類2）同位相
(分類3) 逆位相
とすれば、縦磁化が早く回復するので、繰り返し時間が短くなり、MRI画像にアーチファクトが発生したり、画像のS/Nが低下するといった問題がなくなる。
【００１９】
これを、各分類について個々に説明する。
（分類1）では組織1と組織2の磁化ベクトルは時刻Taで-z方向を向いている（あるいは組織2は0の場合も含まれる）ので、RF励起パルス（90°）+x102を印加することにより、磁化ベクトルは-y方向を向く。この時加えられた組織1および組織2の位相は、RF回復パルス105を照射する時点でも維持されているので、RF励起パルス102と同位相に制御したRF回復パルス（90°）+x105を照射すると、組織1および組織2の磁化ベクトルは共に+z方向を向く。なお、RF励起パルス照射後に生じる組織1と組織2の縦緩和成分はRF再収束パルス（180°）103, 104を照射するため、小さくなり、無視できる。
【００２０】
（分類2）では、（分類1）と同様に、Ta時点で-z方向を向いている組織1の磁化ベクトルを+z方向に向かせるために、RF励起パルス102と同位相のRF回復パルス（90°）+x105を照射する。ここで、組織2の磁化ベクトルはTI時点で既に+z方向を向いているため（または0）、RF励起パルスにより+y方向に向いているものに、更にRF回復パルス105を照射すると-ｚ方向を向いてしまうが、この場合縦緩和が速いので、TRの時間内に十分に回復する。
その様子を示した磁化の振る舞いを表す模式図を、図3に示す。図3において、tで示した時刻は図2と対応している。但し、図3において位相分散は無視する。
【００２１】
（ステップ1）
まず、RF反転パルス（180°）y101を照射すると、2つの組織の核スピンはt＝Taで共に反転し縦Mz1201とMz2202が生じる。（図3（a））
【００２２】
（ステップ2)
反転した磁化は縦緩和するが、（分類2）の場合、反転後の時刻t＝Tbにおいて、組織1の縦磁化分布203はMz1＜0、組織2の縦磁化分布204はMz1＞0となる。（図3（b））
【００２３】
（ステップ3）
次に、RFパルス（90°）x102を照射すると、時刻t＝Tcで2つの組織の磁化ベクトルは、横磁化成分Mxy1（＜0）205およびMxy2（＞0）206となる。（図3（c））
【００２４】
（ステップ4）
次に、再収束パルス（180°）-y103を照射すると、時刻t＝Tdで2つの磁化は共に再収束しエコー信号を生じるが、更にRF回復パルス（180°）-y104を照射すると、t＝Teで再収束する。この時、RF励起パルス（90°）x102と同位相に制御したRF回復パルス（90°）x105を照射すると、T1が長い方の組織１の縦磁化Mz1は、時刻t＝Tfで正となり、縦緩和が促進される。一方、T1が短い方の組織2の縦緩和はt＝TfでMｚ2＜0となるが、もともとT1値が短いため、縦緩和しやすいので問題はない。
【００２５】
（分類3）では、Ta時点で共に磁化ベクトルが+z方向を向いているので（または組織1は0）、通常のフリップバック法と同様に、RF励起パルスと逆位相のRF回復パルス（90°）-xを照射する。
【００２６】
本方法のようにRF回復パルスの位相を制御すれば、縦磁化が早く回復するので、繰り返し時間が短くなり、MRI画像にアーチファクトが発生したり、画像のS/Nが低下するといった問題がなくなる。
【００２７】
次に、本発明の第2の実施例を図面により説明する。本実施例は、フリップバック法を高速スピンエコー型のIRシーケンスに適用した場合であり、そのシーケンスを図4に示す。図4において、本シーケンスの一部を表す時間線図を示した。図4において、301はRF反転パルス、302はRF励起パルス、303、304、305、306はRF再収束パルス、307はRF回復パルスである。スライス傾斜磁場の内318はスライス方向ディフェイズパルスであり、その後に続くスライス選択傾斜磁場パルス319の前半部によって核スピンの位相はリフェイズされる。読み出し傾斜磁場の内334は読み出し方向リフェイズパルスである。
【００２８】
本シーケンスにおいて、RF再収束パルスの印加回数が奇数だと、RF再収束はz方向に対して不完全となり、最後のRF再収束パルスが照射された後、上記組織1の磁化ベクトルはxy平面からずれてしまう。その場合、最初にRF回復パルス照射する際に、組織1の磁化ベクトルは正確に+z方向とはならなくなる。
【００２９】
そこで、本実施例ではダミーパルスを印加してRF再収束パルスを印加する回数を偶数となるようにした。このことにより、RF再収束のz方向への不完全性を打ち消すことができるため、最後のRF再収束パルスが照射された後組織1の磁化ベクトルはxy面内にある。よって、RF回復パルス照射後、組織1の磁化ベクトルは正確に+z方向を向くため、縦磁化が早く回復することになり、繰り返し時間が短くなり、よってMRI画像にアーチファクトが発生したり、画像のS/Nが低下するといった問題がなくなる。
【００３０】
更に具体的に、本シーケンスを用いて異なるT1を持つ2つの組織から成る対象物をイメージングすることを想定した場合について、以下説明する。2つの組織内、T1の長い方を組織１とし、他方を組織2とする。図4中の時刻は図3と対応している。RF反転パルス（180°）ｙ301を受けた2つの組織の核スピンはｔ＝Taで共に反転し縦磁化Mz1201とMz2 202を生じる（図3（a）と同じ）。反転した磁化は縦緩和するが、反転時間TI後の時刻t＝Tbに組織1の縦磁化成分はMz1＜0 203、組織2の縦磁化成分はMz2＞0 204となる。（図3（b）、（分類2）の場合について説明する）。そしてRF励起パルス（90°）ｘ302を照射すると、2つの組織の磁化ベクトルは、時刻t＝Tcにおいて、Mxy1＜0 205, Mxy2＞0 206となる（図3（c）と同じ）。再収束パルス（180°）+ｙ 303を照射すると、時刻t＝Tdで2つの組織の横磁化は共に再収束しエコー信号を生じる。更に再収束パルス（180°）+y 304、305、…を繰り返す度にエコー信号を生じるという過程を繰り返す。最後にエコー信号収集終了後、RF再収束パルス306を受けた2つの組織の横磁化Mxy1, Mxy2は、t＝Teで再収束する。このとき、励起パルスと同位相に制御したRF回復パルス（90°）x307 を照射すると、T1の長い方の組織1の縦磁化はt＝TfでMxy2＞0 207となり、縦緩和が促進される。
【００３１】
上記実施例は、一例であり、他の形態として例えば、RF再反転パルスは180°パルスである必要はなく、核スピンの位相を反転する効果を持つRFパルスであれば良い。また、RF反転パルスの大きさと個数は180°で1個と限ったものではなく、適当なフリップ角を持ったRFパルスを複数印加する場合でも、縦磁化を反転させるならば、上記実施例と同様な効果が得られる。また、上記実施例は異なるT1を持つ3つ以上の組織から成る場合にも成立し、最もT1値が長い組織の縦磁化を回復を促進するようにRF回復パルスの位相方向を制御すれば、同様にアーチファクトのないMRI画像が得られる。なお、上記実施形態において、被検体内の複数の組織の角核スピンのTI時間における縦磁化の正負によって、RF再収束パルス、RF回復パルスの個数又は位相を制御するようにしたが、TIを可変制御することも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明による磁気共鳴イメージング装置によれば、縦磁化が早く回復するので、繰り返し時間が短くなり、MRI画像にアーチファクトが発生したり、画像のS/Nが低下するといった問題がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気共鳴イメージング装置の構成例。
【図２】フリップバック法を適用したIRシーケンスを表わす図。
【図３】図2のシーケンスを用いて異なるT1を持つ2つの組織（組織1、組織2）から成る対象物を撮像する際の磁化の振る舞いを表わす模式図（ｔで示した時刻は図2と対応）。
【図４】フリップバック法を高速スピンエコー型のIRシーケンスに適用した場合の図。
【符号の説明】
101,301 …RF反転パルス
102,302 …RF励起パルス
103,104,303,304,305,306 …RF再収束パルス
105,307 …RF 回復パルス
111,112,114,115,117,311,312,314,315,316,317,319 …スライス選択傾斜磁場パルス
113,116,313,318 …スライス方向リフェイズ傾斜磁場パルス
121,122,321,324 …位相エンコード傾斜磁場
131,133,331,334 …読み出し方向リフェイズ傾斜磁場パルス
132,332,333 …読み出し傾斜磁場パルス
201 …組織1の縦磁化
202 …組織２の縦磁化
205 …組織１の横磁化
206 …組織２の横磁化
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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