(57)【要約】      （修正有）【課題】撮影時間の延長を抑え、簡易な構成で、化学シフトによる励起スライスの位置ずれなしに、目的のスライスを選択励起するスライス選択励起方法を提供する。【解決手段】２周波数帯域を励起するＲＦパルスを、目的とするフリップ角を２項分布に従う割合で分割した複数回のパルスに分割してそれぞれ励起を行う。２周波数帯域は、目的とする２つの物質間の化学シフトの周波数差に合わせる。また、分割したＲＦの印加間隔は、両物質の横磁化が逆位相となる時間間隔とする。また、奇数回目に印加するＲＦパルスでは２周波数帯域を実現する各励起ＲＦパルスの位相は同位相で印加し、偶数回目に印加するＲＦパルスでは、２周波数帯域の励起ＲＦパルスの位相を逆位相で印加する。【選択図】図４
2017023485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパルスシーケンスに従って各部を制御して計測を行う計測制御部を備え、
前記パルスシーケンスは、目的とするスライス位置である目的スライスを選択するスライス選択部を備え、
前記スライス選択部は、選択励起ＲＦパルスと、スライス選択傾斜磁場パルスとを備え、
前記選択励起ＲＦパルスは、所定の印加間隔で複数回印加される、２帯域励起ＲＦパルスを備え、
前記各２帯域励起ＲＦパルスは、前記スライス選択傾斜磁場パルスとともに印加することにより前記目的スライスの第一の物質の磁化を励起する第一のＲＦパルスと、前記スライス選択傾斜磁場パルスとともに印加することにより前記目的スライスの、前記第一の物質とは共鳴周波数が異なる第二の物質の磁化を励起する第二のＲＦパルスとを、加算した波形を有し、
前記第一のＲＦパルスおよび前記第二のＲＦパルスの位相は、前記目的スライス以外の励起時に、前記第一の物質の磁化および前記第二の物質の磁化が、印加回毎に交互に反転するよう決定され、
前記複数回印加される各２帯域励起ＲＦパルスの振幅比は、２項分布に従うよう設定されること
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、
前記第一のＲＦパルスと前記第二のＲＦパルスとは、奇数回目の印加時は、互いに同位相で、偶数回目の印加時は、互いに逆位相で加算され、
前記印加間隔は、前記第一の物質の横磁化と前記第二の物質の横磁化とが逆位相となる時間間隔であること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記２帯域励起ＲＦパルスの偶数回目の印加時は、前記第一のＲＦパルスと前記第二のＲＦパルスのうち、前記目的スライスにおいて、前記第一の物質と前記第二の物質とのうち、共鳴周波数の小さい物質を励起する方のＲＦパルスの位相を反転させて加算すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記印加間隔は、前記第一の物質と前記第二の物質との共鳴周波数差に残留磁場を加算することにより算出されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記複数回印加される各２帯域励起ＲＦパルスの振幅は、全当該２帯域励起ＲＦパルスの振幅の合計が前記選択励起ＲＦパルスに設定されるフリップ角の値となるよう設定されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パルスシーケンスは、前記スライス選択部の後に、前記目的スライスから生じるエコー信号を計測するエコー計測部を備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項１から５いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パルスシーケンスは、前記スライス選択部の後に、前記目的スライスの磁化をスポイルするスポイル部を備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項１から７いずれか１項記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第一の物質は、水であり、
前記第二の物質は、脂肪であること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
所定の印加間隔で、複数回、スライス選択傾斜磁場パルスとともに、２帯域励起ＲＦパルスを印加することにより所望のスライスを選択励起し、
前記各２帯域励起ＲＦパルスは、前記スライス選択傾斜磁場パルスとともに印加することにより前記目的スライスの第一の物質の磁化を励起する第一のＲＦパルスと、前記スライス選択傾斜磁場パルスとともに印加することにより前記目的スライスの、前記第一の物質とは共鳴周波数が異なる第二の物質の磁化を励起する第二のＲＦパルスとを、加算した波形を有し、
前記第一のＲＦパルスおよび前記第二のＲＦパルスの位相は、前記目的スライス以外の励起時に、前記第一の物質の横磁化および前記第二の物質の横磁化の位相と、印加回毎に交互に逆位相となるよう決定され、
前記複数回印加される各２帯域励起ＲＦパルスの振幅比は、２項分布に従うよう設定されること
を特徴とするスライス選択励起方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核磁気共鳴現象を利用した断層像撮影装置（以下「ＭＲＩ装置」と言う）のイメージング技術に係わり、共鳴周波数の異なる複数の物質における励起するスライス位置ずれを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、広く普及している磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）は、主として水分子中の水素原子核の核磁気共鳴現象を用い、生体組織によって異なる水素原子核密度や緩和時間の差などを画像化する。このため、一般に、水の共鳴周波数に合わせた中心周波数を持つ励起用ＲＦパルスで所定位置のスライスを励起するようシーケンスが設計されている。
【０００３】
ところが、生体は種々の物質で構成され、物質毎に共鳴周波数はわずかに変化する。この変化を化学シフトと呼ぶ。この化学シフトは、周波数単位では、静磁場強度に比例して増加するため、静磁場強度が高いほど、スライス方向に対する化学シフトを要因とする位置ずれが増加する。これにより、物質によっては、目的のスライスを選択励起できず、アーチファクトが発生するなど、再構成画像に影響がある。
【０００４】
例えば、励起用ＲＦパルスとともに印加するスライス選択傾斜磁場の強度を増加させ、スライスあたりの周波数帯域を広げることで、位置ずれを吸収し、その影響を抑えることができる。しかし、ＲＦパルスの出力には制約があるため、確実に抑えることはできない。
【０００５】
また、複数回データを収集し、それらを用いて後処理で化学シフトの影響を抑える手法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３２７６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術では、共鳴周波数が異なる物質として、水と脂肪とをあげ、水の共鳴周波数に合わせた中心周波数を持つ第一の励起パルスを用いて所定位置のスライスを励起して第一のデータを収集し、次に、脂肪の共鳴周波数に合わせた中心周波数を持つ第二の励起パルスを用いて同位置のスライスを励起して第二のデータを収集する。このとき、第二の励起パルスを印加する際に印加する傾斜磁場の傾斜を、第一の励起パルスを印加する際に印加する傾斜磁場の傾斜と逆にするとともに化学シフトに相当するオフセットを加える。そして、最終的に第一のデータと第二のデータとを加算し、加算後のデータから画像を再構成する。
【０００８】
従って、測定データの収集を２回行う必要があり、さらに、取得したデータの後処理が必要となる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、撮影時間の延長を抑え、簡易な構成で、化学シフトによる励起スライスの位置ずれなしに、目的のスライスを選択励起する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、スライス励起時のＲＦパルスを変更することによって、複数回の撮像や後処理無しで、高精度に所望のスライスからのデータを取得する。
【００１１】
本発明では、２つの周波数帯域を励起するＲＦパルスを、目的とするフリップ角を２項分布に従う割合で分割した複数回のパルスに分割してそれぞれ励起を行う。２周波数帯域は、目的とする２つの物質間の化学シフトの周波数差に合わせる。
【００１２】
また、分割したＲＦの印加間隔は、両物質の横磁化が逆位相となる（πの奇数倍ずれる）時間間隔に設定する。なお、この間、スライス傾斜磁場を印加せず、両物質をそれぞれの共鳴周波数で歳差運動させる。また、奇数回目に印加するＲＦパルスでは２周波数帯域を実現する各励起ＲＦパルスの位相は同位相で印加し、偶数回目に印加するＲＦパルスでは、２周波数帯域の励起ＲＦパルスの位相を逆位相で印加する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮影時間の延長を抑え、簡易な構成で、化学シフトによる励起スライスの位置ずれなしに、目的のスライスを選択励起できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一の実施形態のＭＲＩ装置の全体構成のブロック図である。
【図２】（ａ）は、従来のパルスシーケンス図であり、（ｂ）および（ｃ）は、水および脂肪のプロトンの励起位置を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施形態のパルスシーケンスを説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施形態のスライス選択励起パルスによる励起スライス位置を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態の目的スライス上の磁化の動きを説明するための説明図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態の目的スライス以外の磁化の動きを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の第一の実施形態を説明する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、特に断らない限り、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
［装置構成］
まず、本実施形態のＭＲＩ装置の一例の全体概要を図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態のＭＲＩ装置の一実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【００１７】
本実施形態のＭＲＩ装置１００は、ＮＭＲ現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図１に示すように、静磁場発生部１２０と、傾斜磁場発生部１３０と、シーケンサ１４０と、高周波磁場発生部（以下、送信部）１５０と、高周波磁場検出部（以下、受信部）１６０と、制御処理部１７０と、を備える。
【００１８】
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。
【００１９】
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Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを印加する。撮影時には、スライス面（撮影断面）に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス（Ｇｓ）を印加して被検体１に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの２つの方向に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）を印加してエコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。
【００２０】
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（ＮＭＲ）現象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パルスを生成する。変調器１５３は、シーケンサ１４０からの指令に従って、出力されたＲＦパルスを振幅変調する。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。
【００２１】
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、制御処理部１７０に送られる。
【００２２】
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。
【００２３】
シーケンサ１４０は、制御処理部１７０からの指示に従って、ＲＦパルスと傾斜磁場パルスとが印加され、被検体１０１が発生するエコー信号が計測されるよう、各部に指示を行う。具体的には、制御処理部１７０からの指示に従って、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。
【００２４】
制御処理部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処理部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。なお、タッチパネルなど、表示装置１７３が入力装置１７４の機能を兼ねていてもよい。
【００２５】
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の動作の制御、各種データ処理等の制御処理部１７０の各処理を実現する。
【００２６】
本実施形態では、ＣＰＵ１７１は、プログラムを実行することにより、予め記憶装置１７２に保持されたパルスシーケンスに従って、前記シーケンサ１４０に指示を行う、計測制御部として機能する。また、受信部１６０からのデータが制御処理部１７０に入力されると、信号処理、画像再構成処理等を実行し、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に記憶する画像再構成部として機能する。
【００２７】
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。
【００２８】
［スライス位置変位の説明］
本実施形態のパルスシーケンスの説明に先立ち、物質の共鳴周波数が異なると、スライス位置がずれる（変位する）ことを、図２（ａ）〜図２（ｃ）を用いて説明する。ここでは、水と脂肪とを例にあげて説明する。水の共鳴周波数をＦｗ、脂肪の共鳴周波数をＦｆとする。両者の共鳴周波数差をΔＦとする。
【００２９】
ＭＲＩのシーケンス２００では、図２（ａ）に示すように、選択励起ＲＦパルス２１０と、スライス選択傾斜磁場２２０とを同時に印加することにより、データを収集するスライスの位置が決定する。すなわち、スライスの位置は、選択励起ＲＦパルス２１０の周波数とスライス選択傾斜磁場２２０の勾配とにより定まる。なお、ここで、本明細書では、所定のスライス位置を中心とする、所定の厚みを有するスライス範囲のことを、単にスライス位置と呼ぶ。
【００３０】
ここで、選択励起ＲＦパルス２１０の中心周波数を水の共鳴周波数Ｆｗに合わせ、所望の位置Ｚｗのスライスが励起されるよう、傾斜磁場２２０の勾配を決定する。すると、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、水のプロトン（以下、単に水と呼ぶ）については、所望の位置Ｚｗのスライス位置が励起され、当該スライス位置からデータを収集することができる。しかし、脂肪のプロトン（以下、単に脂肪と呼ぶ）については、周波数差ΔＦに相当する距離ΔＺだけずれた位置Ｚｆが励起され、当該スライス位置からのデータが収集される。
【００３１】
このように、通常の選択励起ＲＦパルス２１０とスライス選択傾斜磁場２２０との組み合わせでスライスを選択する場合、共鳴周波数の異なる物質毎に、異なる位置からのデータが収集されることになり、アーチファクトの要因となっている。従来は、選択励起ＲＦパルス２１０の共鳴周波数を変えて、複数回データの収集を行い、後処理を工夫する等して対応している。
【００３２】
［パルスシーケンス］
本実施形態では、選択励起ＲＦパルスの構成を工夫し、複数の物質から構成される被検体において、１回のデータ収集で、高い精度で目的のスライスからのデータを得る。
【００３３】
本実施形態では、２つの周波数帯域を励起する２帯域励起ＲＦパルスを選択励起ＲＦパルスに用いる。２帯域励起ＲＦパルスが励起する２つの周波数帯域は、目的とする２つの物質間の化学シフトの周波数差に合わせる。すなわち、２帯域励起ＲＦパルスは、スライス選択傾斜磁場パルスとともに印加することにより、目的のスライスの第一の物質内のプロトン（以下、単に第一の物質と呼ぶ）を励起する周波数帯域を有する第一のＲＦパルスと、同スライスの第二の物質内のプロトン（以下、単に第二の物質と呼ぶ）を励起する周波数帯域を有する第二のＲＦパルスとを重ねあわせることにより得る。そして、この２帯域励起ＲＦパルスを、複数のＲＦパルスに分割して印加する。分割された各ＲＦパルスは、合計強度が予め定めた励起励起ＲＦパルスの強度となり、かつ、第一の物質の磁化と第二の物質の磁化との共鳴周波数差による異なる歳差運動に同期して、所望のスライス以外のスライスでの励起時に、最終的に各物質の磁化が打ち消し合うよう設計される。
【００３４】
これを実現する本実施形態のパルスシーケンスの詳細を説明する。図３は、本実施形態のパルスシーケンス３００である。以下、本実施形態では、励起ＲＦパルスとして用いる２帯域励起ＲＦパルスを２つに分割して印加する場合を例にあげて説明する。
【００３５】
本図に示すように、本実施形態のパルスシーケンス３００は、目的とするスライス位置である目的スライスを選択するスライス選択部３０１と、目的スライスから生じるエコー信号を計測するエコー計測部３６０とを備える。
【００３６】
そして、スライス選択部３０１は、選択励起ＲＦパルス３１０と、スライス選択傾斜磁場パルス３２０とを備える。選択励起ＲＦパルス３１０は、２帯域励起ＲＦパルスである。この２帯域励起ＲＦパルスは、所定の時間間隔Δｔで、複数回（ここでは、２回）印加される（３１１、３１２）。以下、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２と呼ぶ。
【００３７】
なお、スライス選択傾斜磁場パルス３２０は、２帯域励起ＲＦパルス３１１、３１２の印加時のみ印加され、これらが印加されていない期間（印加間隔Δｔの間）は、印加を停止する。これにより、この間、両物質の横磁化は、それぞれの共鳴周波数で歳差運動を行う。
【００３８】
この２帯域励起ＲＦパルス３１１、３１２は、それぞれ、スライス選択傾斜磁場パルス３２０とともに印加することにより、目的スライスの第一の物質の磁化を励起する第一の１帯域励起ＲＦパルス（ＲＦパルス０１）と、スライス選択傾斜磁場パルス３２０とともに印加することにより、目的スライスの第二の物質の磁化を励起する第二の１帯域励起ＲＦパルス（ＲＦパルス０２）とを重ね合わせる（加算する）ことにより得る。すなわち、２帯域励起ＲＦパルス３１１、３１２は、それぞれ、ＲＦパルス０１およびＲＦパルス０２を加算した波形を有する。
【００３９】
なお、本実施形態の２帯域ＲＦパルスは、上述のように、同一の物質に関しては、２つの異なるスライス位置を励起する。
【００４０】
また、ＲＦパルス０１とＲＦパルス０２とを加算する際、これらのＲＦパルスの位相は、目的スライス以外の励起時に、第一の物質の磁化および第二の物質の磁化が、それぞれ、印加回毎に交互に反転するよう決定される。
【００４１】
具体的には、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１では、ＲＦパルス０１とＲＦパルス０２とを同位相で加算する。一方、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２では、ＲＦパルス０１とＲＦパルス０２とを、逆位相で加算する。すなわち、ＲＦパルス０１とＲＦパルス０２とのいずれか一方の位相をπだけ変化（反転）させて加算する。なお、逆位相とは、２つの位相差がπの奇数倍となる状態をいう。
【００４２】
例えば、励起帯域の中心周波数をそれぞれｆ１、ｆ２とすると、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１ＲＦｐ１、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２ＲＦｐ２は、それぞれ、以下の式（１）、（２）で表されるキャリア周波数を持つＲＦを印加する。このとき、スライス選択励起のために、時間ｔに応じて変化する振幅Ａ（ｔ）は、例えば、ｓｉｎｃ形状とする。
RFp1=A(t)*exp(i2πf1t)+A(t)*exp(i2πf2t)・・・（１）
RFp2=A(t)*exp(i2πf1t)-A(t)*exp(i2πf2t)・・・（２）
【００４３】
本実施形態では、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２において、ＲＦパルス０１とＲＦパルス０２のうち、目的スライスにおいて、第一の物質と第二の物質との中で、共鳴周波数の小さい物質を励起する方のＲＦパルスの位相を、反転させて加算する。例えば、第二の物質の方が、共鳴周波数が小さい場合、ＲＦパルス０２の位相を反転させて加算する。
【００４４】
第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２において、ＲＦパルス０１およびＲＦパルス０２のうちの一方のＲＦパルスの位相を反転させることにより、２帯域の励起間で、位相がπ反転する。
【００４５】
なお、重ね合わせる２つのＲＦパルスは、周波数選択プロファイルが同様であれば良く、形状は全く同じでなくてもよい。ＲＦ出力の限界は、ＭＲＩ装置１００のハードウェア性能及び比吸収率（ＳＡＲ：Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ）に依存する。このため、最大出力ができるだけ小さくなるようにＲＦ形状を変化させたり、時間方向に相対的にシフトさせたりしても良い。
【００４６】
また、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１と第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２との印加間隔Δｔは、第一の物質の横磁化と第二の物質の横磁化とが逆位相となる時間間隔とする。第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１の印加により、第一の物質の横磁化と第二の物質の横磁化とがそれぞれの共鳴周波数で歳差運動を開始する。このとき、両者の共鳴周波数が異なるため、両横磁化は、少しずつずれていく。そして、そのずれ量がπの奇数倍となる時間を印加間隔Δｔと設定する。なお、この印加間隔Δｔは、両物質の共鳴周波数差から算出する。
【００４７】
例えば、共鳴周波数差をΔＦとすると、印加間隔Δｔは、以下の式（３）で算出できる。
Δｔ＝１／（２・ΔＦ）  ・・・（３）
【００４８】
なお、歳差運動による横磁化の位相の変化は、静磁場均一性や傾斜磁場の特性の影響を受ける。すなわち、残留磁場の影響を受ける。このため、印加間隔Δｔの算出にあたり、共鳴周波数差に、残留磁場を加算し、算出してもよい。
【００４９】
さらに、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１と第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２との強度は、１：１とする。また、合計強度が、当初１つの２帯域励起ＲＦパルス（選択励起ＲＦパルス３１０）として印加する際の強度となるよう、決定する。
【００５０】
例えば、当初、選択励起ＲＦパルス３１０のフリップ角がαと設定されている場合、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１および第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２のフリップ角は、それぞれα／２とする。
【００５１】
本実施形態のパルスシーケンス３００では、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２、２回のスライス選択傾斜磁場パルス３２０の印加により、目的スライスを励起後、エコー計測部３６０により、通常のイメージング通り、位相エンコードパルス３３０および周波数エンコードパルス３４０を印加し、エコー信号３５０を取得する。
【００５２】
［励起されるスライス位置］
上記パルスシーケンス３００のスライス選択部３０１の選択励起ＲＦパルス３１０とスライス選択傾斜磁場３２０とによる目的スライスの励起の様子を、図４を用いて、具体的に説明する。ここでは、第一の物質を水、第二の物質を脂肪として説明する。
【００５３】
目的とするスライス位置をＺ２とする。また、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１および第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２の励起強度は、ともに、α／２とし、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２は、ＲＦパルス０２を、位相を反転させて重ねあわせたものとする。
【００５４】
まず、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１が印加される。ここで、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１は、目的とするスライス位置（目的スライス）Ｚ２の水をα／２だけ励起するＲＦパルス０１と、目的スライスＺ２の脂肪をα／２だけ励起するＲＦパルス０２とを加算したものである。従って、まず、これらの位置の水と脂肪とが、それぞれ、α／２だけ励起される（４１１、４２２）。なお、以下、本図において、４１１〜４２５は、励起位置（横軸方向）およびフリップ角（縦軸方向）を模式的に示す。
【００５５】
第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１のＲＦパルス０１により、目的スライスＺ２より、ΔＺだけ変位した位置Ｚ１の脂肪もα／２だけ励起される（４２１）。また、ＲＦパルス０２により、目的とするスライス位置Ｚ２より、脂肪とは逆方向にΔＺだけ変位した位置Ｚ３の水もα／２だけ励起される（４１２）。
【００５６】
なお、スライス位置Ｚ１とスライス位置Ｚ２との中心間の距離ΔＺと、スライス位置Ｚ２とスライス位置Ｚ３との中心間の距離ΔＺとは等しく、水と脂肪との共鳴周波数差ΔＦによる励起位置の差に等しい。
【００５７】
次に、Δｔ経過後、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２が印加される。第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２は、ＲＦパルス０２の位相をπだけ変化させて重ねあわせている。従って、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２のＲＦパルス０１により、目的スライスＺ２の水がさらにα／２だけ励起され（４１３）、同ＲＦパルス０２により、ΔＺだけ変位した位置Ｚ３の水が逆向きにα／２だけ励起される（４１４）。
【００５８】
また、脂肪についても同様に、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２のＲＦパルス０１により、目的スライスＺ２からΔＺだけ変位した位置Ｚ１の脂肪がα／２だけ励起され（４２３）、同ＲＦパルス０２により、目的スライスＺ２の脂肪が逆向きにα／２だけ励起される（４２４）。
【００５９】
ただし、上述のように、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１の印加から、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２の印加までの間（Δｔ）に、脂肪の横磁化と水の横磁化との位相差はπの奇数倍となっているため、水の励起を基準に考えると、脂肪については、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２のＲＦパルス０１により、位置Ｚ１において逆向きにα／２だけ励起され（４２３）、同ＲＦパルス０２により、目的スライスＺ２の脂肪が同位置の水と同方向にさらにα／２だけ励起される（４２４）。
【００６０】
その結果、目的スライスＺ２については、水、脂肪ともに一定方向に倒され続け、αだけ励起され（４１５、４２５）、その他の位置Ｚ１、Ｚ３については、水、脂肪ともに、励起毎に位相が反転し、正味のフリップ角が０となり、打ち消される（４２６、４１７）。
【００６１】
［磁化の動き］
上記パルスシーケンス３００による、各スライス位置Ｚ１、Ｚ２，Ｚ３の磁化の動きを、図５（ａ）、図５（ｂ）、図６（ａ）および図６（ｂ）を用いて説明する。ここでは、選択励起ＲＦパルス３１０のフリップ角は９０度に設定されているものとする。すなわち、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１および第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２のフリップ角は、それぞれ、４５度とする。
【００６２】
また、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１と第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２との印加間隔Δｔの間に、水の横磁化は、２π回転し、脂肪の横磁化はπ回転するものとする。さらに、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２において、ＲＦパルス０２の位相が反転されるものとする。また、静磁場方向をｚ軸方向とする。また、これらの図では、スライス位置Ｚ１の共鳴周波数を基準にした回転系で磁化を表す。
【００６３】
まず、目的スライスＺ２の、水および脂肪の磁化の動きをそれぞれ説明する。
【００６４】
図５（ａ）に示すように、目的スライスＺ２内の水の磁化５１１は、最初、ｚ軸方向を向いている。ここで、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１が印加されると、そのＲＦパルス０１により、４５度励起される（５１２）。その後、Δｔの間に、横磁化が２π回転する（５１３）。次に第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２が印加されると、ＲＦパルス０１により、さらに４５度励起され、その結果、最初の状態から９０度倒された状態となる（５１４）。
【００６５】
図５（ｂ）に示すように、目的スライスＺ２内の脂肪の磁化５２１は、最初、ｚ軸方向を向いている。ここで、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１が印加されると、ＲＦパルス０２により４５度励起される（５２２）。その後、Δｔの間に、横磁化がπ回転する（５２３）。次に、第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２が印加されると、位相がπだけ反転されたＲＦパルス０２により、さらに４５度倒され、その結果、最初の状態から９０度倒された状態となる（４２５）。
【００６６】
また、図６（ａ）に示すように、スライスＺ３内の水の磁化５３１は、最初、ｚ軸方向を向いている。ここで、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１が印加されると、そのＲＦパルス０２により、４５度励起される（５３２）。その後、Δｔの間に、横磁化が２π回転する（５３３）。次に第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２が印加されると、位相がπだけ反転されたＲＦパルス０２により、ｚ軸方向に４５度戻され、その結果、最初の状態に戻る（５３４）。
【００６７】
図６（ｂ）に示すように、スライスＺ１内の脂肪の磁化５４１は、最初、ｚ軸方向を向いている。ここで、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１が印加されると、ＲＦパルス０１により４５度励起される（５４２）。その後、Δｔの間に、横磁化がπ回転する（５４３）。次に第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２が印加されると、位相πだけ反転されたＲＦパルス０２により、ｚ軸方向に４５度戻され、その結果、最初の状態に戻る（５４４）。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置１００は、所定のパルスシーケンス３００に従って各部を制御して計測を行う計測制御部を備え、前記パルスシーケンス３００は、目的とするスライス位置である目的スライスを選択するスライス選択部３０１を備え、前記スライス選択部３０１は、選択励起ＲＦパルス３１０と、スライス選択傾斜磁場パルス３２０とを備え、前記選択励起ＲＦパルス３１０は、所定の印加間隔で２回印加される、２帯域励起ＲＦパルス３１１、３１２を備える。
【００６９】
前記各２帯域励起ＲＦパルス３１１、３１２は、前記スライス選択傾斜磁場パルス３２０とともに印加することにより前記目的スライスの第一の物質の磁化を励起する第一のＲＦパルス０１と、前記スライス選択傾斜磁場パルス３２０とともに印加することにより前記目的スライスの、前記第一の物質とは共鳴周波数が異なる第二の物質の磁化を励起する第二のＲＦパルス０２とを、加算することにより得られる。
【００７０】
また、前記第一のＲＦパルス０１および前記第二のＲＦパルス０２の位相は、前記目的スライス以外の励起時に、前記第一の物質の磁化および前記第二の物質の磁化が、印加回毎に交互に反転するよう決定され、前記２回印加される各２帯域励起ＲＦパルス３１１、３１２の振幅比は、２項分布に従うよう設定される。
【００７１】
このように、本実施形態によれば、スライス選択のために印加する、選択励起ＲＦパルス３１０を工夫することにより、共鳴周波数が異なる２つの物質のプロトンを、目的のスライス位置についてのみ励起することができる。このため、共鳴周波数が異なることに起因して目的外のスライスが励起されることがない。
【００７２】
従って、本実施形態によれば、複数回の撮像や後処理無しで、高精度に所望のスライスからのデータを取得できる。よって、本実施形態によれば、撮影時間の延長を抑え、簡易な構成で、化学シフトによる励起スライスの位置ずれなしに、目的のスライスを選択励起できる。
【００７３】
本実施形態によれば、高精度に目的スライスを励起できるため、目的外スライスからのデータの混入がなく、その分画質の精度が向上する。さらに、撮影時間の延長が少ないため、被検体への負担も少ない。さらに、複数回のデータ収集が不要であるため、複数回のデータ収集の間に被検体が動くことによるアーチファクトの発生もない。
【００７４】
＜分割数の変形例＞
なお、上記実施形態では、２周波数帯域ＲＦパルスである選択励起ＲＦパルス３１０を、第一の２帯域励起ＲＦパルス３１１と第二の２帯域励起ＲＦパルス３１２の２つに分割して印加する場合を例にあげて説明したが、分割数は２に限定されず、３以上であってもよい。この場合、分割した各２帯域励起ＲＦパルスの強度（振幅）比は、２項分布に従う割合（値）とする。そして、分割した各２帯域励起ＲＦパルスの合計強度が選択励起ＲＦパルス３１０の目的フリップ角となるよう設定する。
【００７５】
例えば、３つの２帯域励起ＲＦパルスに分割する場合、その強度比は、１：２：１とする。また、４つの２帯域励起ＲＦパルスに分割する場合、その強度比は、１：３：３：１とする。
【００７６】
また、分割された各２帯域励起ＲＦパルスは、それぞれ、上述のＲＦパルス０１とＲＦパルス０２とを加算して得る。このとき、奇数回目の印加時は、互いに同位相で、偶数回目の印加時は、互いに逆位相で加算する。なお、偶数回目の加算時は、目的スライスの、共鳴周波数が小さい方の物質を励起するＲＦパルス側の位相をπだけ反転させ、逆位相とする。
【００７７】
また、分割された各２帯域励起ＲＦパルスは、上述のように、第一の物質の横磁化と第二の物質の横磁化とが逆位相（両物質の位相差がπの奇数倍）となる時間間隔Δｔで印加する。
【００７８】
なお、上述のように、この印加間隔Δｔは、両物質の化学シフトの周波数差から算出する。従って、静磁場不均一性が十分に小さい場合は、実際に、このΔｔの時間間隔で、第一の物質と第二の物質（例えば、水と脂肪）との位相差はちょうどπとなる。しかし、実際には、静磁場不均一性が存在するため、この時間間隔Δｔで、両者の位相差はπにはならない。
【００７９】
選択励起ＲＦパルス３１０の分割数をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、ｎ＝Ｎ−１と、静磁場不均一による位相誤差θとを用い、第一の物質（例えば、水）の信号強度Ｓは、以下の式（４）で表される。
Ｓ（θ）＝｜ｃｏｓｎ（θ）｜  ・・・（４）
従って、分割数を増やすほど、ｃｏｓ（θ）を乗じただけ、静磁場不均一に対する選択性が向上する。これは、分割数Ｎが増え、｜ｃｏｓ（θ）｜のべき数が大きくなるにつれ、Ｓ（θ）が矩形に近づき、静磁場不均一に対する耐性が高くなるためである。
【００８０】
＜変形例その２＞
また、上記実施形態では、本実施形態の選択励起ＲＦパルス３１０をスライス選択傾斜磁場３２０とともに用い、特定スライスを励起し、その後、任意のパルスシーケンスを用いて当該スライスの画像用データを取得する場合を例にあげて説明しているが、本実施形態の選択励起ＲＦパルス３１０の利用は、これに限定されない。
【００８１】
本実施形態の選択励起ＲＦパルス３１０は、スライス選択傾斜磁場パルス３２０とともに用い、任意のパルスシーケンスにおいて選択領域からの信号を抑えるプリサチレーションとして使用してもよい。
【００８２】
この場合、例えば、本実施形態の選択励起ＲＦパルス３１０をスライス選択傾斜磁場３２０とともに用い、特定のスライスを励起した後、傾斜磁場パルス等を用いて、横磁化をスポイルする。これにより、このスライスからの信号を抑える。
【００８３】
なお、本実施形態の選択励起ＲＦパルス３１０をプリサチュレーションパルスとして用いることにより、広く一般に利用されているように、体動や拍動アーチファクトの除去、血流信号の抑制による血行動態の把握などに用いることができる。
【００８４】
＜物質種＞
なお、上記実施形態および変形例では、第一の物質を水、第二の物質を脂肪とする場合を例にあげて説明したが、第一の物質、第二の物質は、これに限定されない。共鳴周波数が異なる物質であればよい。
【００８５】
また、上記実施形態および変形例では、共鳴周波数が異なる２つの物質について、目的スライス位置を高精度に励起する場合を例にあげて説明した。例えば、共鳴周波数が異なる物質が３つの場合、その中で、化学シフト差の小さい２つの物質について、その平均の共鳴周波数を用いることで、物質が２つの場合と同様の処理を適用し、目的スライス位置を高精度に励起できる場合もある。
【符号の説明】
【００８６】
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：Ｄ変換器、１７０：制御処理部、１７１：ＣＰＵ、１７２：記憶装置、１７３：表示装置、１７４：入力装置、２００：従来のパルスシーケンス、２１０：選択励起ＲＦパルス、２２０：スライス選択傾斜磁場、２２０：傾斜磁場、３００：パルスシーケンス、３０１：スライス選択部、３１０：選択励起ＲＦパルス、３１１：２帯域励起ＲＦパルス、３１２：２帯域励起ＲＦパルス、３２０：スライス選択傾斜磁場パルス、３３０：位相エンコードパルス、３４０：周波数エンコードパルス、３５０：エコー信号、３６０：エコー計測部、４１１：第一の２帯域励起ＲＦパルスのＲＦパルス０１による水の励起スライス位置、４１２：第一の２帯域励起ＲＦパルスのＲＦパルス０２による水の励起スライス位置、４１３：第二の２帯域励起ＲＦパルスのＲＦパルス０１による水の励起スライス位置、４１４：第二の２帯域励起ＲＦパルスのＲＦパルス０２による水の励起スライス位置、４１５：選択励起ＲＦパルスによる水の励起スライス位置、４１７：目的スライス外の水の励起態様、４２１：第一の２帯域励起ＲＦパルスのＲＦパルス０１による脂肪の励起スライス位置、４２２：第一の２帯域励起ＲＦパルスのＲＦパルス０２による脂肪の励起スライス位置、４２３：第二の２帯域励起ＲＦパルスのＲＦパルス０１による脂肪の励起スライス位置、４２４：第二の２帯域励起ＲＦパルスのＲＦパルス０２による脂肪の励起スライス位置、４２５：選択励起ＲＦパルスによる脂肪の励起スライス位置、４２６：目的スライス外の脂肪の励起態様、５１１：目的スライスの水の磁化、５１２：目的スライスの水の磁化、５１３：目的スライスの水の磁化、５１４：目的スライスの水の磁化、５２１：目的スライスの脂肪の磁化、５２２：目的スライスの脂肪の磁化、５２３：目的スライスの脂肪の磁化、５２４：目的スライスの脂肪の磁化、５３１：目的スライス外の水の磁化、５３２：目的スライス外の水の磁化、５３３：目的スライス外の水の磁化、５３４：目的スライス外の水の磁化、５４１：目的スライス外の脂肪の磁化、５４２：目的スライス外の脂肪の磁化、５４３：目的スライス外の脂肪の磁化、５４４：目的スライス外の脂肪の磁化
【図１】
2017023485.tif 000003
【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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