(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動脈血のスピンをラベリングしてマルチスライスのパーフュージョン画像を撮像する磁気共鳴撮像装置であって、
１ＴＲ時間内にスキャンが行われる３枚以上の複数のスライスにおける各々のスライスについてすべての順番のスキャンが行われるように順番を変更しながら複数回撮像することを繰り返す撮像手段と、
前記撮像して得られた複数のスライスについての複数回分の画像において、同一スライスについての前記複数の画像を加算する加算手段とを具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置において、
前記パーフュージョン画像を撮像する方法は、ＥＰＩＳＴＡＲ(echo planar imaging with signal targetting using alternating RF)，ＰＩＣＯＲＥ(proximal inversion with a control for off resonance effects)又はＦＡＩＲ(flow alternated inversion recovery)による方法であることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴撮像方法および装置に関し、特に、動脈血のスピン（ｓｐｉｎ）をラベリング（ｌａｂｅｌｉｎｇ）してマルチスライス（ｍｕｌｔｉｓｌｉｃｅ）のパーフュージョン（ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ）画像を撮像する磁気共鳴撮像方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴を利用した機能画像撮像、すなわち、ｆＭＲＩ（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ）の一種に、ＡＳＬ（ａｒｔｅｒｉａｌ  ｓｐｉｎ  ｌａｂｅｌｉｎｇ）法によるパーフュージョン画像の撮像がある。これは、動脈血にスピンの反転等によるラベリングを行い、撮像領域に流入するラベリングされた血液の分布を画像化するものである。ＡＳＬ法は、例えば脳内血流（ＣＢＦ（ｃｅｒｅｂｒａｌ  ｂｌｏｏｄ  ｆｌｏｗ））を画像化する目的等に用いられる。
【０００３】
血液のラベリングは撮像領域に流入する血流の上流側で行われ、ラベリングから所定の時間をおいて撮像領域をスキャン（ｓｃａｎ）し、ラベリングされた磁気共鳴信号を収集するようにしている。その場合、撮像の能率を上げるために、１ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ）の間に複数のスライスをスキャンするいわゆるマルチスライススキャンが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
マルチスライススキャンによりＡＳＬ法を実行する場合、ラベリングされたスピンの撮像部位への到達時間が各スライスの位置によって異なるので、スピンの緩和状態がそれぞれ異なり、磁気共鳴信号の信号強度がスライスごとに異なる。このため、パーフュージョン画像の明るさがスライスごとに異なり、正しい診断を行うことが困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、明るさの均一なマルチスライスのパーフュージョン画像を得る磁気共鳴撮像方法および装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の発明は、動脈血のスピンをラベリングしてマルチスライスのパーフュージョン画像を撮像する磁気共鳴撮像方法であって、複数のスライスについてスキャンの順番を変更しながら複数回撮像を繰り返し、前記撮像した複数の画像を同一スライスごとに加算する、ことを特徴とする磁気共鳴撮像方法である。
【０００７】
（２）上記の課題を解決する第２の発明は、動脈血のスピンをラベリングしてマルチスライスのパーフュージョン画像を撮像する磁気共鳴撮像装置であって、複数のスライスについてスキャンの順番を変更しながら複数回撮像を繰り返す撮像手段と、前記撮像した複数の画像を同一スライスごとに加算する加算手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置である。
【０００８】
（作用）
本発明では、複数のスライスについて、スキャンの順番を変更しながら複数回撮像を繰り返し、１スライス当たり複数枚撮像した画像を同一スライスごとに加算し、画像の明るさを均一化する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮像装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１０】
本装置の構成を説明する。図１に示すように、本装置においては、概ね円筒形を成す静磁場発生部２がその内部空間に均一な静磁場（主磁場）を形成するようになっている。静磁場発生部２の内部には、概ね円筒形を成す勾配コイル（ｃｏｉｌ）部４とヘッドコイル（ｈｅａｄ  ｃｏｉｌ）部６が中心軸を共有して配置されている。ヘッドコイル部６の内部に形成される概ね円柱状の空間に、被検体８の頭部が挿入されている。被検体８は、図示しない移送手段によって磁場空間に搬入および搬出される。
【００１１】
勾配コイル部４には勾配駆動部１０が接続されている。勾配駆動部１０は勾配コイル部４に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるようになっている。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、読み出し（リードアウト（ｒｅａｄ  ｏｕｔ））勾配磁場および位相エンコード（フェーズエンコード（ｐｈａｓｅ  ｅｎｃｏｄｅ））勾配磁場の３種である。
【００１２】
ヘッドコイル部６には送信部１２が接続されている。送信部１２はヘッドコイル部６に駆動信号（ＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号）を与えてＲＦ磁場を発生させ、それによって、被検体８の体内のスピンを励起するようになっている。
【００１３】
励起されたスピンが発生する磁気共鳴信号がヘッドコイル部６によって検出されるようになっている。ヘッドコイル部６には受信部１４が接続されている。受信部１４はヘッドコイル部６が検出した信号を受信するようになっている。
【００１４】
受信部１４にはアナログ・ディジタル（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換部１６が接続されている。アナログ・ディジタル変換部１６は、受信部１４の出力信号をディジタル信号に変換するようになっている。
【００１５】
コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１８はアナログ・ディジタル変換部１６からディジタル信号を入力し、図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）に記憶するようになっている。メモリ内にはデータ（ｄａｔａ）空間が形成される。このデータ空間は２次元フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅ）空間を構成する。コンピュータ１８は、この２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換して被検体８の画像を再構成する。
【００１６】
コンピュータ１８には制御部２０が接続されている。制御部２０には勾配駆動部１０、送信部１２、受信部１４およびアナログ・ディジタル変換部１６が接続されている。制御部２０は、コンピュータ１８から与えられる指令に基づいて勾配駆動部１０、送信部１２、受信部１４およびアナログ・ディジタル変換部１６をそれぞれ制御するようになっている。
【００１７】
静磁場発生部２、勾配コイル部４、ヘッドコイル部６、勾配駆動部１０、送信部１２、受信部１４、アナログ・ディジタル変換部１６、コンピュータ１８および制御部２０は、本発明における撮像手段の実施の形態の一例である。コンピュータ１８は、本発明における加算手段の実施の形態の一例である。
【００１８】
コンピュータ１８には表示部２２と操作部２４が接続されている。表示部２２はコンピュータ１８から出力される再構成画像を含む各種の情報を表示するようになっている。操作部２４は操作者によって操作され、各種の指令や情報等をコンピュータ１８に入力するようになっている。
【００１９】
本装置の動作を説明する。撮像は制御部２０による制御の下で遂行される。磁気共鳴撮像の具体例の１つとして、ＡＳＬ法によりＣＢＦに関するパーフュージョン画像を撮像する場合について説明する。この撮像には、例えば図２に示すようなパルスシーケンスが利用される。
【００２０】
図２は、磁気共鳴信号を収集するパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）のタイムチャート（ｔｉｍｅ  ｃｈａｒｔ）である。パルスシーケンスは、時間軸ｔに沿って左から右に進行する。このパルスシーケンスの実行は制御部２０によって制御される。
【００２１】
先ず、図２の（１）に示すように、反転パルスによりＲＦ励起が行われる。ＲＦ励起は送信部１２によって駆動されるヘッドコイル部６によって行われる。このとき、（２）に示すようにスライス勾配磁場Ｇｓが印加される。スライス勾配磁場Ｇｓの印加は、勾配駆動部１０によって駆動される勾配コイル部４により行われる。これによって、被検体８の頭部の所定の部位のスピンを反転（選択的反転）させる。
【００２２】
スピンの選択的反転は、図３に示すように行われる。すなわち、同図に示すように、被検体８の体軸（ｚ軸）方向における距離ｚ２からｚ３までのスラブ（ｓｌａｂ）内を、例えば５つのスライスａ〜ｅで撮像するとしたとき、１つのモードでは、実線で示すように、距離ｚ１からｚ２までのスラブのスピンを反転させる。なお、スライス数は５に限るものではなく任意に設定して良い。
【００２３】
ここでは、血液は、巨視的にはｚ軸に沿って左から右に流れるものとしている。したがって、撮像対象部位から見て、血流の上流側のスラブのスピンが反転される。なお、スピンを反転するスラブ厚は、撮像対象部位のスラブ厚より厚くする。このような選択的反転をタグ（ｔａｇ）と呼ぶ。
【００２４】
スピンの選択的反転は、他のモードでは、スライス勾配磁場Ｇｓを変更することにより、破線で示すように、撮像対象部位の下流の、距離ｚ３からｚ４までのスラブについて行う。このような選択的反転をコントロール（ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ぶ。タグとコントロールは交互に行うようになっている。
【００２５】
パーフュージョン画像は、後述するように、タグ状態で撮像した画像（タグ画像）とコントロール状態で撮像した画像（コントロール画像）との差の画像として求める。上記のようなタグとコントロールの組み合わせを利用してパーフュージョン画像を撮像する技法は、ＥＰＩＳＴＡＲ（ｅｃｈｏ  ｐｌａｎａｒ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｓｉｇｎａｌ  ｔａｒｇｅｔｔｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ＲＦ）と呼ばれる。
【００２６】
なお、パーフュージョン画像を撮像する技法は、ＥＰＩＳＴＡＲに限るものではなく、例えば、ＰＩＣＯＲＥ（ｐｒｏｘｉｍａｌ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  ｏｆｆ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ）やＦＡＩＲ（ｆｌｏｗ  ａｌｔｅｒｎａｔｅｄ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ）、および、その他の適宜の技法を用いて良い。
【００２７】
ＰＩＣＯＲＥでは、図４に示すように、ＥＰＩＳＴＡＲと同様なタグを行い、コントロールは、反転パルスの周波数をスピンの磁気共鳴周波数からずらした、いわゆるオフレゾナンス（ｏｆｆ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）のＲＦ励起によって行う。オフレゾナンスのため、コントロール状態では励起範囲の全域でスピンの反転が生じない。ＦＡＩＲでは、図５に示すように、タグで選択のＲＦ励起により撮像範囲のスピンを反転し、コントロールで非選択の反転を行う。
【００２８】
上記の技法においては、撮像領域の上流側では、タグとコントロールによって、スピンの反転と非反転（ＥＰＩＳＴＡＲ，ＰＩＣＯＲＥ）または非反転と反転（ＦＡＩＲ）がそれぞれ行われ、撮像領域については、ともにスピンの非反転（ＥＰＩＳＴＡＲ，ＰＩＣＯＲＥ）またはともにスピンの反転（ＦＡＩＲ）が行われる。
【００２９】
以下、ＥＰＩＳＴＡＲの例で説明するが、ＰＩＣＯＲＥ、ＦＡＩＲおよびその他の技法もこれに準じる。最初にタグ画像を撮像するものとすると、撮像部位の上流側でのスピンの反転が行われる。スピンの反転後、図２の（２）に示すように振幅を変化させたスライス勾配磁場Ｇｓで、スピンのディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）を行う。
【００３０】
スピンの反転から時間ＴＩ後に、ＥＰＩ（ｅｃｈｏ  ｐｌａｎａｒ  ｉｍａｇｉｎｇ）により、スライスａについてのスキャンを行う。時間ＴＩは、例えば６００〜２０００ｍｓの範囲で適宜に設定される。
【００３１】
ＥＰＩでは、図２の（１）および（２）に示すように、９０度パルスおよびスライス勾配磁場Ｇｓによって、例えばスライスａについてのＲＦ励起を行う。スピン励起後、スライス勾配磁場Ｇｓによるスピンのリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）が行われる。
【００３２】
スライスａには、時間ＴＩの間に、上流側でスピンが反転された血液が流入する。流入する血液中のスピンは反転からの縦緩和の途中にあり、巨視的な縦磁化の強度は、位置が固定している周囲の組織とは異なっている。このようなスピンが、周囲の組織のスピンとともに９０度パルスによってＲＦ励起され、スピンの向きが９０度倒される。
【００３３】
次に、所定時間ＴＥ後に、（１）および（２）に示すように、１８０度パルスおよびスライス勾配磁場Ｇｓでスライスａを選択励起し、スピンの向きを１８０度回転させる。
【００３４】
それに続いて、（３）に示すような読み出し勾配磁場Ｇｒにより、最初にスピンをディフェーズし、次いで周期的に磁場の向きを反転させることにより、（１）に示すように、複数（例えば２５６）の磁気共鳴信号すなわちスピンエコー（ｓｐｉｎ  ｅｃｈｏ）を順次に発生させる。このとき、それに同期して、（４）に示すような位相エンコード勾配磁場Ｇｐにより、最初に大きな位相エンコードをスピンに付与し、次いでブリップパルス（ｂｌｉｐ  ｐｕｌｓｅ）により少量ずつ位相エンコードを変化させることにより、順次に得られる複数のスピンエコーにそれぞれ異なる位相エンコードを付与する。
【００３５】
図２には、スピンエコーを利用するＥＰＩの例を示したが、それに限るものではなく、グラディエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｅｃｈｏ）を利用するＥＰＩや、ＳＥ（ｓｐｉｎ  ｅｃｈｏ）法、ＧＲＥ（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｅｃｈｏ）法、Ｓｐｉｒａｌ法等いかなるイメージング法でも良いのはもちろんである。以下、スピンエコーを利用するＥＰＩの例で説明する。
【００３６】
スピンエコーは、ヘッドコイル部６によって受信される。受信信号は、受信部１４およびアナログ・ディジタル変換部１６を経てコンピュータ１８に入力される。コンピュータ１８は、入力信号を測定データとしてメモリに記憶する。これによって、スライスａに関する１画面分のスピンエコーデータがメモリに収集される。スピンエコーデータを収集したメモリ空間は、２次元フーリエ空間を構成する。
【００３７】
引き続き、ＥＰＩにより、上記と同様にしてスライスｂ，ｃ，ｄ，ｅに関するスピンエコーデータの収集を順次に行う。これにより、図６に概念的に示すように、反転パルスによる撮像領域の上流側のスピンの反転（タグ）後、スライスａ〜ｅに関する１画面分のスピンエコーデータが順次に収集される。各スライスのスピンエコーデータは、メモリのそれぞれ別な領域に記憶される。
【００３８】
次に、コントロール状態でスライスａ〜ｅに関する撮像を行う。この撮像にも、図２に示したパルスシーケンスに準じたパルスシーケンスを用いるが、反転パルスによるスピンの反転を、図３に示したように、撮像領域の下流側で行う点のみが相違する。これにより、図６に概念的に示すように、反転パルスによる撮像領域の下流側のスピンの反転（コントロール）後、スライスａ〜ｅに関する１画面分のスピンエコーデータの収集が順次に行われる。各スライスのスピンエコーデータは、メモリのそれぞれ別な領域に、上記のタグ状態で収集したデータとは区別して記憶される。
【００３９】
メモリに収集したエコーデータを用い、各スライスごとにタグ画像およびコントロール画像をそれぞれ再構成する。画像再構成は２次元逆フーリエ変換によって行われる。タグ画像およびコントロール画像は、スライスが同一なもの同士で差分を求める。
【００４０】
タグ画像には、上流側でスピンが反転され縦緩和の途中にある状態で流入した血液の像が含まれる。コントロール画像には、スピンが反転されずに流入した血液の像が含まれる。すなわち、タグ画像とコントロール画像では上流から流入する血液のスピンの巨視的な磁化状態が互いに相違する。これに対して、血液以外の組織等については、位置が固定であることによりタグとコントロールで磁化状態の差がないので、同一の像が含まれる。したがって、両画像の差をとることにより、同一の像は消え去り、磁化状態が互いに相違する血液の像、すなわち、上流側でスピンが反転されて流入した血液の像が得られる。これはパーフュージョン画像にほかならない。
【００４１】
このように磁化状態の差を利用するパーフュージョン画像では、画像信号強度が微弱なので、各スライスごとに複数回（例えば１００回）の撮像を行い、得られた複数のパーフュージョン画像を全加算し、画像信号強度を高めるとともにＳ／Ｎ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を良くするようにしている。
【００４２】
本装置では、各スライスについてそれぞれ複数回の撮像を行うに当たり、ＥＰＩの順番を逐次変更するようにしている。その一例を図７に概念的に示す。同図に示すように、１回目の撮像では、タグ（Ｔ）からＴＩ後に、スライスａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの順で、それぞれＥＰＩによるデータ収集を行い、次いで、コントロール（Ｃ）からＴＩ後に、同じくスライスａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの順でそれぞれＥＰＩによるデータ収集を行う。
【００４３】
２回目の撮像では、タグ（Ｔ）からＴＩ後に、スライスｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ａの順でそれぞれＥＰＩによるデータ収集を行い、次いで、コントロール（Ｃ）からＴＩ後に、同じくスライスｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ａの順でそれぞれＥＰＩによるデータ収集を行う。
【００４４】
図示しない３回目の撮像では、タグ（Ｔ）からＴＩ後に、スライスｃ，ｄ，ｅ，ａ，ｂの順でそれぞれＥＰＩによるデータ収集を行い、次いで、コントロール（Ｃ）からＴＩ後に、同じくスライスｃ，ｄ，ｅ，ａ，ｂの順でそれぞれＥＰＩによるデータ収集を行う。
【００４５】
以下、同様に、ＥＰＩを行う順番を逐次変更しながら、各スライスについてのスキャンを行う。これによって、例えば図８に示すように、スライスａについては、１回目の撮影では１番目にスキャンし、２回目の撮影では５番目にスキャンし、３回目の撮影では４番目にスキャンし、４回目の撮影では３番目にスキャンし、５回目の撮影では２番目にデータ収集を行う。６回目以降は、以上の動作を繰り返す。スライスｂ，ｃ，ｄ，ｅについては、それぞれ順番２，３，４，５から始めて、上記に準じてスキャンする。
【００４６】
そして、スライスａに関するパーフュージョン画像は、以上のようにして複数回撮像したタグ画像とコントロール画像の差分画像を全加算する。スライスｂ，ｃ，ｄ，ｅについても同様にする。なお、データ収集の順番の変更は、上記のように規則的に行う必要はなく、不規則に行うようにしても良い。ただし、全スライスに対する順番の平等性を維持することが条件となる。
【００４７】
このようにした場合、図９に示すように、タグまたはコントロールをかけてからスキャンをするまでの時間が、その順番によって、ｔ１〜ｔ５のように相違するが、各スライスにつき、スキャンの順番を毎回変更するので、どのスライスについても、スピンの反転から時間ｔ１後の磁気共鳴信号に基づくパーフュージョン画像、乃至、時間ｔ５後の磁気共鳴信号に基づくパーフュージョン画像が平等に得られる。
【００４８】
このため、そのような画像をスライスごとに全加算すれば、どのスライスのパーフュージョン画像も画像信号強度が均一となる。すなわち、全てのスライスについて、明るさの均一なパーフュージョン画像を得ることができる。
【００４９】
以上は、水平磁場を利用する磁気共鳴撮像装置の例であるが、磁気共鳴撮像装置は、静磁場の方向が被検体の体軸に垂直な、いわゆる垂直磁場を利用する磁気共鳴撮像装置であっても良いのはいうまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、明るさの均一なマルチスライスのパーフュージョン画像を得る磁気共鳴撮像方法および装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の装置が撮像で使用するパルスシーケンスの一例のタイムチャートである。
【図３】本発明の実施の形態の一例の装置によるタグおよびコントロールのプロファイルの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例の装置によるタグおよびコントロールのプロファイルの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置によるタグおよびコントロールのプロファイルの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例の装置によるマルチスライススキャンの一例のタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態の一例の装置による複数回の撮像の一例のタイムチャートである。
【図８】本発明の実施の形態の一例の装置による複数回の撮像におけるマルチスライススキャンの順番の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の一例の装置によるマルチスライススキャン実行のタイムチャートである。
【符号の説明】
２  静磁場発生部
４  勾配コイル部
６  ヘッドコイル部
８  被検体
１０  勾配駆動部
１２  送信部
１４  受信部
１６  アナログ・ディジタル変換部
１８  コンピュータ
２０  制御部
２２  表示部
２４  操作部
【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】
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【図９】
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