特許 5740307 磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場印加方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5740307

(24)【登録日】2015年5月1日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場印加方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20150604BHJP

   G01R 33/48 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/05 382

   G01N24/08 520Y

【請求項の数】19

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2011-531907(P2011-531907)

(86)(22)【出願日】2010年9月10日

(86)【国際出願番号】JP2010065622

(87)【国際公開番号】WO2011034004

(87)【国際公開日】20110324

【審査請求日】2013年9月5日

(31)【優先権主張番号】特願2009-215621(P2009-215621)

(32)【優先日】2009年9月17日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000153498

【氏名又は名称】株式会社日立メディコ

(72)【発明者】

【氏名】▲功▼刀 吉之

(72)【発明者】

【氏名】西原 崇

【審査官】 安田 明央

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２５３０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９３４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８０８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３０９９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２９９６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０８６７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２３７５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０６３４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０１５４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１６１３５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｒ ３３／２０−３３／５８

Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部と、
GMN法に基づくリフェーズ傾斜磁場を求める演算処理部と、
前記リフェーズ傾斜磁場を被検体に印加して、該被検体からのエコー信号の計測を制御する計測制御部と、
撮像パラメータの値を表示すると共にその入力設定を受け付ける入出力部と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
前記演算処理部は、前記リフェーズ傾斜磁場について、その最大強度が、前記傾斜磁場発生部が発生できる最大傾斜磁場強度を超える場合、或いは、その時間変化(dB/dt)が、前記被検体が許容できる上限を超える場合に、所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を求め、
前記計測制御部は、少なくとも一部のエコー信号を、前記所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を用いて計測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、
前記演算処理部は、スライス方向、周波数エンコード方向、及び、位相エンコード方向の、少なくとも1方向について、前記所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を求め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、
前記演算処理部は、前記入力設定された撮像パラメータの値では前記所定次数のリフェーズ傾斜磁場の印加が困難である場合に、前記所定次数より少ない次数のリフェーズ傾斜磁場を求め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1乃至3のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記所定次数より一つ少ない次数のリフェーズ傾斜磁場を求め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乃至4のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記所定次数のリフェーズ傾斜磁場の印加が困難である場合に、印加可能となる撮像パラメータの推奨値を前記入出力部に表示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6】

請求項1乃至5のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記入力設定された撮像パラメータの値では前記所定次数のリフェーズ傾斜磁場の印加が困難である場合に、非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場を求め、
前記計測制御部は、前記非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場を用いて前記エコー信号の計測を制御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7】

請求項6記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記入力設定された撮像パラメータの値では前記所定次数の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場が印加困難である場合に、前記所定次数より少ない次数の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場を求め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乃至7のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、位相エンコード方向に印加するリフェーズ傾斜磁場の次数を、位相エンコードに応じて制御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9】

請求項1乃至8のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記リフェーズ傾斜磁場を印加する位相エンコードの範囲を設定し、
前記計測制御部は、前記設定された位相エンコードの範囲でのみリフェーズ傾斜磁場を印加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10】

請求項9記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記入出力部は、前記リフェーズ傾斜磁場を印加する位相エンコードの範囲の上限値と下限値の少なくとも一方の入出力部を備え、
前記演算処理部は、入力設定された前記上限値と前記下限値に基づいて、前記リフェーズ傾斜磁場を印加する位相エンコードの範囲を設定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11】

請求項1乃至10のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記入出力部は、リフェーズ優先か画質優先かの選択を受け付ける入出力部を備え、
前記演算処理部は、前記選択に応じて、前記リフェーズ傾斜磁場の次数又は前記エコー信号の計測方法を制御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12】

請求項11記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記入出力部で前記リフェーズ優先が入力設定された場合に、前記所定次数より少ない次数のリフェーズ傾斜磁場を求めることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

【請求項13】

請求項11記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記演算処理部は、前記入出力部で前記画質優先が入力設定された場合に、前記所定次数以下の次数の非対称計測用リフェーズ傾斜磁場を求めることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

【請求項14】

磁気共鳴イメージング装置におけるGMN法に基づくリフェーズ傾斜磁場を印加する方法であって、
撮像パラメータの値の設定入力を受け付ける撮像条件設定ステップと、
前記リフェーズ傾斜磁場について、その最大強度が、最大傾斜磁場強度を超える場合、或いは、その時間変化(dB/dt)が、被検体が許容できる上限を超える場合に、所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を求めるリフェーズ傾斜磁場算出ステップと、
少なくとも一部のエコー信号を、前記所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を用いて計測する計測ステップと、
を含むことを特徴とする傾斜磁場印加方法。

【請求項15】

請求項14記載の傾斜磁場印加方法において、
前記リフェーズ傾斜磁場算出ステップは、前記入力設定された撮像パラメータの値では前記所定次数のリフェーズ傾斜磁場の印加が困難である場合に、前記所定次数より少ない次数のリフェーズ傾斜磁場を求めることを特徴とする傾斜磁場印加方法。

【請求項16】

請求項14又は15記載の傾斜磁場印加方法において、
前記リフェーズ傾斜磁場算出ステップは、前記入力設定された撮像パラメータの値では前記所定次数のリフェーズ傾斜磁場の印加が困難である場合に、非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場を求め、
前記計測ステップは、前記非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場を用いて前記エコー信号の計測を行うことを特徴とする傾斜磁場印加方法。

【請求項17】

請求項14乃至16のいずれか一項に記載の傾斜磁場印加方法において、
前記リフェーズ傾斜磁場算出ステップは、前記リフェーズ傾斜磁場を印加する位相エンコードの範囲を設定し、
前記計測ステップは、前記設定された位相エンコードの範囲でのみリフェーズ傾斜磁場を印加することを特徴とする傾斜磁場印加方法。

【請求項18】

請求項14乃至17のいずれか一項に記載の傾斜磁場印加方法において、
前記撮像条件設定ステップは、リフェーズ優先か画質優先かの選択を受け付け、
前記リフェーズ傾斜磁場算出ステップは、前記リフェーズ優先が入力設定された場合に、前記所定次数より少ない次数のリフェーズ傾斜磁場を求めることを特徴とする傾斜磁場印加方法。

【請求項19】

請求項14乃至17のいずれか一項に記載の傾斜磁場印加方法において、
前記撮像条件設定ステップは、リフェーズ優先か画質優先かの選択を受け付け、
前記リフェーズ傾斜磁場算出ステップは、前記画質優先が入力設定された場合に、前記所定次数以下の次数の非対称計測用リフェーズ傾斜磁場を求めることを特徴とする傾斜磁場印加方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」という)装置に関し、特にGMN(Gradient Moment Nulling)法に基づくリフェーズ傾斜磁場の印加方法に関する。

【背景技術】

【0002】

MRI装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するNMR信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を2次元的に或いは3次元的に画像化する装置である。撮影においては、NMR信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたNMR信号は、2次元又は3次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。

【0003】

上記MRI装置において、撮像領域に血液などの移動する物質や運動する組織が存在する場合、GMN法に基づくリフェーズ傾斜磁場を付加したパルスシーケンスにより、移動や運動が原因となって発生したスピンの位相を、移動や運動の速度や加速度に依らずに再収束(リフェーズ)させて、画質に与える影響(つまり、アーチファクト)を排除又は低減する(以下、リフェーズ効果という)ことが行われている。このリフェーズ傾斜磁場はスライス方向、位相エンコード方向、周波数エンコード方向のうちの少なくとも1つの方向に、1次若しくは2次の形態で印加される(例えば、特許文献1)。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平9-253068号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

MRI装置の撮像パラメータの設定可能範囲は、傾斜磁場の印加タイミングや印加強度によって制限されることが多い。特に、リフェーズ傾斜磁場を用いるパルスシーケンスの場合、リフェーズの次数を増やすほどリフェーズ傾斜磁場を構成する傾斜磁場パルスの数や印加強度、単位時間当たりの傾斜磁場の変化割合(dB/dt)が増加する傾向にある。そのため、操作者が所望する撮像パラメータの設定値、つまり所望の撮像条件での撮像が困難となったり、MRI装置のハードウェアと被検体への負担を増大させたりしていた。特許文献1のリフェーズ傾斜磁場の設定方法においても同様の課題が生じると考えられる。

【0006】

そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、操作者が所望する撮像パラメータの設定値に応じて、MRI装置のハードウェアと被検体に対する負担を軽減しつつ、GMN法に基づくリフェーズ効果を得ることのできるMRI装置及び傾斜磁場印加方法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】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、入力設定された撮像パラメータの値に応じて、所定次数のリフェーズ傾斜磁場が印加困難な場合に、より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を求めて、少なくとも一部のエコー信号の計測を、この求めたより少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を用いて行う。

【0008】

具体的には、本発明のMRI装置は、傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部と、GMN法に基づくリフェーズ傾斜磁場を求める演算処理部と、リフェーズ傾斜磁場を被検体に印加して、該被検体からのエコー信号の計測を制御する計測制御部と、撮像パラメータの値を表示すると共にその入力設定を受け付ける入出力部と、を備え、演算処理部は、入力設定された撮像パラメータの値に応じて、所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を求め、計測制御部は、少なくとも一部のエコー信号を、所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を用いて計測することを特徴とする。

【0009】

また本発明の傾斜磁場印加方法は、撮像パラメータの値の設定入力を受け付ける撮像条件設定ステップと、入力設定された撮像パラメータの値に応じて、所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を求めるリフェーズ傾斜磁場算出ステップと、少なくとも一部のエコー信号を、前記所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を用いて計測する計測ステップと、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明のMRI装置及び傾斜磁場印加方法によれば、操作者が所望する撮像パラメータの設定値に応じて、MRI装置のハードウェアと被検体に対する負担を軽減しつつ、GMN法に基づくリフェーズ効果により、動きや流れに起因するアーチファクトを除去又は低減された画像を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図。

【図2】周波数エンコード方向での2次のリフェーズ傾斜磁場の印加パターンを表すタイミング線図

【図3】2次リフェーズ傾斜磁場波形のモーメント計算に用いるためのパラメータを示したタイミング線図

【図4】周波数エンコード方向での1次のリフェーズ傾斜磁場の印加パターンを表すタイミング線図

【図5】位相エンコード軸での1次のリフェーズ傾斜磁場の印加パターンを表すタイミング線図

【図6】スライス方向、周波数エンコード方向、位相エンコード方向それぞれに2次のリフェーズ傾斜磁場を印加した2Dグラディエントエコーのパルスシーケンス図

【図7】(a)スライス方向と周波数エンコード方向に2次のリフェーズ傾斜磁場を、位相エンコード方向に1次のリフェーズ傾斜磁場を印加した2Dグラディエントエコーのパルスシーケンス図、(b)スライス方向と周波数エンコード方向に1次のリフェーズ傾斜磁場を印加した2Dグラディエントエコーのパルスシーケンス図、(c)リフェーズ傾斜磁場を印加しない2Dグラディエントエコーのパルスシーケンス図

【図8】(a)実施例1の動作フローを表すフローチャート、(b)リフェーズ傾斜磁場の印加タイミング制限を表したタイミング線図

【図9】実施例2の動作フローを表すフローチャート

【図10】(a)実施例3の動作フローを表すフローチャート、(b)低空間周波数領域の位相エンコードにのみリフェーズ傾斜磁場を適用したパルスシーケンスを表すタイミング線図であり、上段の図が高空間周波数成分の位相エンコード波形であり、下段の図が、低空間周波数成分のリフェーズ傾斜磁場を付加した位相エンコード波形である。

【図11】ユーザーが撮像を行うために操作するGUIを表した図

【図12】実施例4の動作フローを表すフローチャート。

【図13】撮像パラメータの変更を提示するウィンドウを表した図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面に従って本発明のMRI装置の好ましい実施形態について詳説する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、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。

【0013】

最初に、本発明に係る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、本発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置は、NMR現象を利用して被検体101の断層画像を得るもので、図1に示すように、静磁場発生磁石102と、傾斜磁場コイル103及び傾斜磁場電源109と、送信RFコイル104及びRF送信部110と、受信RFコイル105及び信号検出部106と、信号処理部107と、計測制御部111と、全体制御部108と、表示・操作部113と、被検体101を搭載してその被検体101を静磁場発生磁石102の内部に出し入れするベッド112と、を備えて構成される。

【0014】

静磁場発生磁石102は、垂直磁場方式であれば被検体101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、それぞれ均一な静磁場を発生させるもので、被検体101の周りに永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。

【0015】

なお、静磁場発生磁石102には、静磁場不均一を補正するために、シムコイル又はシム部材が配置されている。

【0016】

傾斜磁場コイル103は、MRI装置の座標系(静止座標系)であるX，Y，Zの3軸方向に巻かれたコイルであり、それぞれの傾斜磁場コイルは、それを駆動する傾斜磁場電源109に接続され電流が供給される。これらの傾斜磁場コイル103と傾斜磁場電源109とで傾斜磁場発生部を構成する。具体的には、各傾斜磁場コイルの傾斜磁場電源109は、それぞれ後述の計測制御部111からの命令に従って駆動されて、それぞれの傾斜磁場コイルに電流を供給する。これにより、X，Y，Zの3軸方向に傾斜磁場Gx，Gy，Gzが発生する。撮像時には、スライス面(撮像断面)に直交する方向にスライス選択傾斜磁場パルス(Gs)が印加されて被検体101に対するスライス面が設定され、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傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード傾斜磁場パルス(Gf)が印加されて、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報がエンコードされる。

【0017】

送信RFコイル104は、被検体101に高周波磁場(以下、RFという)パルスを照射するコイルであり、RF送信部110に接続され高周波パルス電流が供給される。これにより、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が誘起される。具体的には、RF送信部110が、後述の計測制御部111からの命令に従って駆動されて、高周波パルスを振幅変調し、増幅した後に被検体101に近接して配置された送信RFコイル104に供給することにより、RFパルスが被検体101に照射される。

【0018】

受信RFコイル105は、被検体101の生体組織を構成する原子核スピンのNMR現象により放出されるエコー信号(NMR信号)を受信するコイルであり、信号検出部106に接続されて受信したエコー信号を信号検出部106に送る。信号検出部106は、受信RFコイル105で受信したエコー信号の検出処理を行う。具体的には、RF送信コイル104から照射されたRFパルスによって誘起された被検体101の応答のエコー信号が被検体101に近接して配置された受信RFコイル105で受信される。そして、後述の計測制御部111からの命令に従って、信号検出部106が、受信したエコー信号を増幅し、直交位相検波により直交する二系統の信号に分割し、それぞれを所定数(例えば128,256,512等)サンプリングし、各サンプリング信号をA／D変換してディジタル量に変換し、後述の信号処理部107に送る。 従って、エコー信号は所定数のサンプリングデータからなる時系列のデジタルデータ(以下、エコーデータという)として得られる。

【0019】

信号処理部107は、信号検出部106から入力されたエコーデータに対して各種処理を行い、処理したエコーデータを後述の計測制御部111に送る。

【0020】

計測制御部111は、被検体101の断層画像の再構成に必要なエコーデータ収集のための種々の命令を、主に、傾斜磁場電源109と、RF送信部110と、信号検出部106に送信してこれらを制御する制御部である。具体的には、計測制御部111は、後述する全体制御部108の制御で動作し、ある所定のパルスシーケンスに基づいて、傾斜磁場電源109、RF送信部110及び信号検出部106を制御して、被検体101へのRFパルスと傾斜磁場パルスの印加及び被検体101からのエコー信号の検出を繰り返し実行し、被検体101の断層画像の再構成に必要なエコーデータを収集する。

【0021】

全体制御部108は、計測制御部111の制御、及び、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等の制御を行うものであってCPU及びメモリを内部に有する演算処理部と、光ディスク、磁気ディスク等の記憶部とを有して成る。具体的には、計測制御部111を制御してエコーデータの収集を実行させ、信号処理部107からのエコーデータが入力されると、演算処理部が信号処理、フーリエ変換による画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体101の断層画像を、後述の表示・操作部113に表示させると共に記憶部に記録する。

【0022】

表示・操作部(入出力部)113は、被検体101の断層画像を表示するディスプレイと、MRI装置の各種制御情報や上記全体制御部108で行う処理の制御情報を入力するトラックボール又はマウス及びキーボード等の操作部と、から成る。この操作部はディスプレイに近接して配置され、操作者がディスプレイを見ながら操作部を通してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。

【0023】

次に、リフェーズ傾斜磁場波形の具体例及びその演算方法を説明する。最初に、スライス方向と周波数エンコード方向に好適な、2次及び1次のリフェーズ傾斜磁場波形の算出方法を説明する。ここで、1次のリフェーズとは、速度成分に基づく位相を再収束させるためのリフェーズ傾斜磁場によって行われることを意味し、2次のリフェーズとは、速度及び加速度に基づく位相を再収束させるためのリフェーズ傾斜磁場によって行われることを意味する。

【0024】

（2次のリフェーズ傾斜磁場波形）
2次のリフェーズ傾斜磁場の印加時間と印加強度の求め方を以下に説明する。

【0025】

加速度運動をしているスピンの位置座標x(t)は次式で表される。

【0026】

ここで、x₀は、時刻t=0での位置を、vは速度を、aは加速度をそれぞれ表す。傾斜磁場G(t)を印加したときに、運動しているスピンが感じる磁場B(t)は、(2)式のようになる。

【0027】

スピンの回転速度ω(t)は、各時刻でのスピンの感じる磁場に比例するので、(3)式に示すようになる。

【0028】

各時刻におけるスピンの位相θ(t)は、スピンの回転速度の時間積分であるから、(4)式で表される。

【0029】

(4)式に現れる時間積分は、それぞれ以下のように呼ばれる。

(4)式からわかるように、これらのモーメントが共に0となるタイミングでは、初期位置x₀、速度v、加速度aの大きさによらず、スピンの位相は全て0となる。つまり、エコー時間のタイミングで、これらのモーメントが全て0となる傾斜磁場波形を算出すれば、加速度運動による位相も含めて、移動又は運動による位相成分を補正でき、2次のリフェーズを実現できる。

【0030】

2次のリフェーズを行う場合、スライス選択傾斜磁場や周波数エンコード傾斜磁場以外に、各方向で3つの傾斜磁場パルスを組み合わせて印加を行うことが一般的であり、それぞれの印加時間と印加強度を指定する必要がある。本発明では、一例として印加強度を同一の値とする。図2は、傾斜磁場の印加強度を同一とする条件の下で、周波数エンコード方向(Gf)のリフェーズ傾斜磁場を作成する例を示す。図2に示した傾斜磁場波形は、図中に示した4つのパラメータG, T1, T2, T3によって決定される。一方、(5-1)式、(5-2)式、(5-3)式で表される傾斜磁場の各モーメントも、これらのパラメータの関数として表される。このため、3つの傾斜磁場のモーメントを同時に0にするリフェーズ傾斜磁場波形は、変数が4つで、方程式が3つの連立方程式を解くことで、決めることができる。

【0031】

強度がGの傾斜磁場の立ち上がり時間をr、周波数エンコード傾斜磁場の強度と立ち上がり時間をそれぞれ、Gm、tm、そして、信号読み込み時間をTmと表すことにする。このとき、0次と1次のモーメントはそれぞれ、次のように表される。

(6)式、(7)式そして(2次のモーメント)を0にした式を連立し、変数G,T1,T2,T3について解いていく。ただし、このままでは、解が一意に決まらないので、傾斜磁場の印加時間の総和を固定とした条件(8)を連立方程式に加える。ここでは固定値を3つのリフェーズ傾斜磁場の合計印加時間Ttotalと表す。

【0032】

以上により、解くべき連立方程式は、次の通りとなる。

(2次のモーメント) = 0 (9-4)

【0033】

この連立方程式を解いて、G, T1, T2, T3を決定していく。(9-1)式をT1について解き(10)式を得る。

この結果を、(9-2)式に代入し、T3について解くと、(11)式が得られる。

ここで、

【0034】

(10)式、(11)式を(9-3)式に代入することで、T2の値を決定するための式(12)を得ることができる。

【0035】

この結果を、(10)式と、(11)式に代入することで、T1とT3を決定することができる。また、傾斜磁場のスリューレートmを一定とすると、立ち上がり時間は(13)式で表される。

この場合にはT1,T2,T3を与える式に(13)式を代入する。

【0036】

ここで、(9-4)式を図3で表した傾斜磁場印加パターンで表すと(14)式のように書くことができ、時間t0〜t11は(15-1)式〜(15-12)式で求めることができる。

t0 = 0 (15-1)
t1 = r (15-2)
t2 = T1 (15-3)
t3 = t2 + r (15-4)
t4 = t3 + r (15-5)
t5 = t3 + T2 (15-6)
t6 = t5 + r (15-7)
t7 = t6 + r (15-8)
t8 = t6 + T3 (15-9)
t9 = t8 + r (15-10)
t10 = t9 + tm (15-11)
t11 = t10 + Tm (15-12)
(13)式までで得られたT1,T2,T3を(14)式に代入すると、2 次のモーメントを表した(14)式の左辺は傾斜磁場の強度Gだけの関数となり、(16)式で表すことができる。

【0037】

この関数の0点を、2分法を用いて数値的に決定することで、Gの値が得られる。以上の解法により、2次のリフェーズ傾斜磁場波形を決定できる。なお、上記計算例では、リフェーズ傾斜磁場の印加強度を一定とする条件を設けたが、印加時間を一定としてそれぞれの印加時間と印加強度を指定しても良い。

【0038】

また、傾斜磁場のスリューレートが一定でない場合、(13)式ではそれぞれのスリューレートの値を用いることでそれぞれの立ち上がり時間を求めることが可能であり、それらの値を計算に用いれば良い。

【0039】

2分法により(16)式の値が0に収束すれば2次のリフェーズ傾斜磁場波形の解が求まり、求めた2次のリフェーズ傾斜磁場波形を印加できることを意味するが、撮像条件によっては発散して解が求まらない場合もある。これはリフェーズ傾斜磁場に十分な印加時間が確保されていないことを意味する。

【0040】

なお、スライス方向におけるリフェーズ傾斜磁場の計算では、リフェーズ傾斜磁場波形の印加パターンが周波数エンコード方向の印加パターンと時間的に逆になるが、同様の計算で各傾斜磁場パルスの印加時間と印加強度を求めることが可能である。

【0041】

(1次のリフェーズ傾斜磁場波形)
次に、1次のリフェーズ傾斜磁場の印加時間と印加強度の求め方を以下に説明する。 まず、(1)式〜(5-2)式までについて、2次の成分を除いた式で書き下す。
速度成分までを考慮したスピンの位置座標x(t)は次式で表される。

【0042】

ここで、x₀は、時刻t=0での位置を、vは速度をそれぞれ表す。傾斜磁場G(t)を印加したときに、運動しているスピンが感じる磁場B(t)は、(18)式のようになる。

【0043】

スピンの回転速度ω(t)は、各時刻でのスピンの感じる磁場に比例するので、(19)式に示すようになる。

【0044】

各時刻におけるスピンの位相θ(t)は、スピンの回転速度の時間積分であるから、(20)式で表される。

【0045】

(20)式に現れる時間積分は、それぞれ以下のように呼ばれる。

【0046】

1次のリフェーズを行うということは、これらのモーメントが0となる傾斜磁場を印加して、移動又は運動の速度に基づく位相成分を補正することを意味し、図4に示す傾斜磁場印加パターンの下でリフェーズ傾斜磁場を作成することにした場合、(21-1)式と(21-2)式は以下のように表せる。

【0047】

この連立方程式の変数は、リフェーズ傾斜磁場波形を決める印加強度G1,G2と、印加時間T1,T2の4変数である。式2本に対し、変数4本なので、このままではこの方程式を満足する解を一意に決めることができない。このため、次の条件の組み合わせを追加して連立方程式を解く。
T1 = T2 (23-1)
T1+ T2 = Ttotal (23-2)
(22-2)式について、(22-1)式と(23-1)式からG2,T2を消去すると、以下の式が得られる。

ここで、立ち上がり時間r2は(13)式と同様に下式で表される。

さらに、(23-1)式を(22-1)式に代入してG2について解くと(26)式が得られる。

これを(25)式に代入してr2について解くと、(27)式が得られる。

この結果を、(24)式に代入してG1について解くと、(28)式が得られる。

この結果と下式からr1を求めることが出来る。

以上の解法により、1次のリフェーズ傾斜磁場波形を決定できる。

【0048】

2次の場合と同様に、上記計算例では、リフェーズ傾斜磁場の印加時間について条件を設けたが、印加強度を一定としてそれぞれの印加時間と印加強度を指定しても良い。また、2次の場合と同様に、スライス方向におけるリフェーズ傾斜磁場の計算では、リフェーズ傾斜磁場波形の印加パターンが周波数エンコード方向の印加パターンと時間的に逆になるが、同様の計算で各傾斜磁場パルスの印加時間と印加強度を求めることが可能である。

【0049】

また、傾斜磁場のスリューレートが一定でない場合も、2次の場合と同様に、(25)式と(29)式でそれぞれのスリューレートの値を用いることでそれぞれの立ち上がり時間を求めることが可能であり、それらの値を計算に用いれば良い。

【0050】

以上の2次および1次の計算例では、撮像条件によっては、傾斜磁場強度やdB/dtが制限を越えてしまう場合がある。さらに、低次よりも高次のリフェーズ傾斜磁場の方が、これらの制限を容易に越えてしまう。例えば、2次リフェーズの場合には(16)式で数値的に求めた傾斜磁場についての、1次リフェーズの場合には(26)式、(28)式で求めた傾斜磁場についての、或いは、オブリーク撮像の場合には他軸の傾斜磁場と重畳した傾斜磁場についての、印加強度やdB/dtが制限を越えてしまう場合がある。これはリフェーズ傾斜磁場に十分な印加時間が確保されていないことを意味する。このような場合には、求めた次数のリフェーズ傾斜磁場波形を印加することができなくなる。本発明の一実施例では、設定された撮像条件の下に、リフェーズ次数等を下げてなるべくリフェーズ効果を得るようにする。

【0051】

(位相エンコード方向のリフェーズ傾斜磁場波形)
次に、位相エンコード方向に印加するリフェーズ傾斜磁場の印加時間と印加強度の求め方を以下に説明する。

【0052】

任意の位置xに静止しているスピン(以下、静止スピン)の、任意の時間Tにおける位相P_stayは、印加する傾斜磁場をG(T)、RF波印加の中心時間をT_RFとすると、次式で与えられる。

【0053】

任意の位置xから、時間方向に一定な任意の速さvで位相エンコード方向に移動しているスピン(以下、移動スピン)の、任意の時間Tにおける位相は次式で与えられる。

【0054】

移動による位相誤差を補正するためには、計測するエコー信号の中心の時刻において、全てのスピンの位相が付加したい位相エンコード量Axになっていなければならない。このため、計測するエコー信号の中心の時刻をT_TEとすると、次式が成り立たなければならない。

【0055】

(32)式は0次のモーメントと1次のモーメントに分解することができ、次式のように表せる。

【0056】

ここで位置xと速さvはtにより一定であるため打ち消すことができ、次式のように表される。

(34)式が、位相エンコード方向のリフェーズにおいて、傾斜磁場が満足しなければならない式である。

【0057】

通常の位相エンコード傾斜磁場では、(34)式を満足させることはできないので、図5に示す傾斜磁場印加パターンを考えることにする。まず、(30)式から(34)式において、静止スピンと移動スピンについて以下の2つを定義している。

【0058】

・静止スピンと移動スピンはT=0にて同位置xにある。

【0059】

・静止スピンと移動スピンはT=T_TEにて位置xにおける位相エンコード量と等しい量の位相を持つ。

【0060】

また、(30)式から(34)式における時間軸の基準(時間原点)を定義する必要があるが、本発明では以下の定義を行う。

【0061】

・T_TEをT=0とする。

【0062】

これにより、1次モーメントはG(t), T1, T2, r, T3に依存することとなり、(34)式を次式のように表すことができる。

【0063】

ここで、立ち上がり時間を無視した傾斜磁場の印加時間の合計をTaとし、傾斜磁場の印加時間の比をαで表すと、傾斜磁場の印加時間が次式で表現できる。

【0064】

(36)式の関係を用いると、(35)式は次式の様に書き換えられる。

【0065】

(37)式はGおよびαについて解くことができ、次式で表さる。

(38)式より、傾斜磁場の強度および印加時間が決まるので、Ta,ｒ,T3を与えることで、図5の印加パターンを決定することができる。

【0066】

上記計算例では、位相エンコード方向に印加する1次のリフェーズ傾斜磁場波形を求める場合を詳細に説明したが、2次のリフェーズ傾斜磁場波形も同様に計算でき、位相エンコード方向に2次のリフェーズ傾斜磁場を使用した時のタイミング図を図6に示す。

【0067】

なお、撮像条件によっては(38)式で求めた位相エンコード方向のリフェーズ傾斜磁場の印加強度や、オブリークによる他軸の傾斜磁場と重畳された印加強度又はdB/dtが制限を越えてしまう場合がある。これはリフェーズ傾斜磁場に十分な印加時間が確保されていないことや、位相エンコード方向以外の方向に印加される傾斜磁場がオブリークにより重ね合わされるためである。このような場合には、求めた次数のリフェーズ傾斜磁場波形を印加することができなくなる。本発明の一実施例では、設定された撮像条件の下に、リフェーズ次数等を下げるか、或いは、リフェーズ傾斜磁場を印加する位相エンコードの範囲を設定し、この範囲外ではリフェーズ傾斜磁場を印加しないようにし、なるべくリフェーズ効果を得るようにする。

【0068】

また上記説明では、位相エンコード方向についてのみ、位相エンコード傾斜磁場を含めたリフェーズ傾斜磁場波形の作成例を説明しているが、同様にスライス方向についてもスライスエンコード傾斜磁場を含めたリフェーズ傾斜磁場を求めることが出来る。この場合はT_RFをT0に設定すれば良い。このスライスエンコード傾斜磁場に適応したリフェーズ傾斜磁場を、スライスエンコード傾斜磁場とは別に単独で印加してもよいし、或いは、スライスエンコード傾斜磁場と重畳して印加してもよい。リフェーズ傾斜磁場とスライスエンコード傾斜磁場を重畳する場合は、モーメントの計算が異なることに注意が必要である。

【0069】

以上の2次及び1次の計算例で求めたリフェーズ傾斜磁場を付加したパルスシーケンスの例を図7に示す。図7(a)は、3方向ともにGMN法に基づくリフェーズを行わない2Dグラディエントエコー法のパルスシーケンスの基本を示している。この基本パルスシーケンスを基本にして、図7(b)はスライス方向及び周波数エンコード方向では2次のリフェーズを行うリフェーズ傾斜磁場を、位相エンコード方向では1次のリフェーズを行うリフェーズ傾斜磁場を付加した2次元(2D)グラディエントエコー法のパルスシーケンスを示す。図7(c)は、スライス方向及び周波数エンコード方向では1次のリフェーズを行うリフェーズ傾斜磁場を付加し、位相エンコード方向ではリフェーズを行わない2Dグラディエントエコー法のパルスシーケンスを示す。

【0070】

以下、上記各方向のリフェーズ傾斜磁場の印加を制御する本発明を詳細に説明する。本発明のMRI装置及び傾斜磁場印加方法は、入力設定された撮像パラメータの値(つまり撮像条件)に応じて、所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を求め、少なくとも一部のエコー信号を、所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場を用いて計測する。換言すれば、入力設定された撮像条件では、高次のリフェーズ傾斜磁場の印加が困難な場合に、低次のリフェーズ傾斜磁場を用いたり、リフェーズ傾斜磁場を印加する位相エンコード範囲を選択したりする。このようなリフェーズ傾斜磁場の印加制御を行う方向は、スライス方向、周波数エンコード方向、及び、位相エンコード方向の、少なくとも1方向とする。以下、所定次数のリフェーズ傾斜磁場より少ない印加量となるリフェーズ傾斜磁場の例として、所定次数より少ない次数(0次、即ちリフェーズ傾斜磁場を印加しない場合も含む)のリフェーズ傾斜磁場や非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場を用いて、少なくとも一部のエコー信号の計測を行う各実施例を詳細に説明する。

【実施例1】

【0071】

次に、本発明のMRI装置及び傾斜磁場印加方法の実施例1を説明する。本実施例は、操作者が所望する撮像パラメータの設定値(つまり撮像条件)では、GMN法に基づく所定次数のリフェーズ傾斜磁場波形の印加が困難である場合に、所定次数より少ない次数のリフェーズ傾斜磁場波形を求めて、この求めたリフェーズ傾斜磁場波形を用いて、少なくとも一部のエコー信号を計測する。つまり、GMN法に基づく所定次数のリフェーズを行うことが困難となる場合に、リフェーズの次数を下げる。本実施例は、スライス方向と周波数エンコード方向のリフェーズ傾斜磁場波形の演算に好適な実施例であるが、同様の考え方で、位相エンコード方向のリフェーズ傾斜磁場波形も求めても良い。以下、図8に基づいて本実施例を詳細に説明する。

【0072】

図8(a)は、本実施例の動作フローを表すフローチャートである。この動作フローは、最初に所定次数のリフェーズを試みて、実施できない場合に所定次数より低次のリフェーズを試みる場合の一例として、所定次数を2次とした場合を示す。なお、本実施例は、2次に限らず3次以上のリフェーズから開始してもよい。この動作フローはプログラムとして予め磁気ディスク等の記憶部に記憶されており、演算処理部が必要に応じてプログラムをメモリに読み込んで実行することにより実施される。以下、図8(a)の各ステップを詳細に説明する。

【0073】

ステップ801で、演算処理部は、表示・操作部113を介して操作者により入力された所望の撮像パラメータの設定値の下で、1つの軸についての、所定次数(ここでは2次)のリフェーズ傾斜磁場波形を計算する。撮像パラメータの一例としては、パルスシーケンスの繰り返し時間(TR)やエコー時間(TE)である。操作者が表示・操作部113を介してこれらの値を設定入力すると、演算処理部は入力設定されたTRやTE等の撮像パラメータの設定値を条件として、1つの方向についての2次数のリフェーズ傾斜磁場波形を演算して求める。演算方法の詳細は前述の通りである。

【0074】

ステップ802で、演算処理部は、ステップ801で算出された所定次数(ここでは2次)のリフェーズ傾斜磁場波形が印加可能か否か判定する。

【0075】

例えば、入力設定された撮像パラメータの値では、リフェーズ傾斜磁場の印加に十分な時間を確保できないために、リフェーズ傾斜磁場波形が求められない場合は、この所定次数でのリフェーズ傾斜磁場波形を印加することはできない。具体的には、図8(b)に示す例の様に、スライス方向(Gs)に印加されるスライス選択傾斜磁場に、周波数エンコード方向(Gf)に印加されるリフェーズ用傾斜磁場が重なった場合、つまり図中TbがTaよりも左になった場合、又は、周波数エンコード方向(Gf)に印加される読み出し用傾斜磁場にスライス方向(Gs)に印加されるリフェーズ用傾斜磁場が重なった場合、つまり図中TcがTdよりも右になった場合は、この所定次数でのリフェーズ傾斜磁場は印加不可となる。

【0076】

或いは、求められたリフェーズ傾斜磁場波形の最大値が傾斜磁場発生部で発生できる傾斜磁場の上限値を超える場合や、リフェーズ傾斜磁場波形の時間変化率(dB/dt)が装置のスルーレート又は被検体が許容できる所定の上限値を超えてしまう場合には、この所定次数でのリフェーズ傾斜磁場波形を印加することはできない。演算処理部は、ステップ801で求めたリフェーズ傾斜磁場波形とこれらの上限値や制限値とを比較して、一つでも超えた場合には、印加不可と判定する。

【0077】

以上の様な判定の結果、印加不可(No)と判定された場合はステップ803へ移行する。一方、ステップ801で求めたリフェーズ傾斜磁場波形がいずれの上限値や制限値をも超えない場合には、印加可能(Yes)の判定となって、この求めた2次のリフェーズ傾斜磁場波形を用いたパルスシーケンスによる撮像が計測制御部111により行われる。

【0078】

ステップ803で、演算処理部は、表示・操作部113を介して操作者により入力された所望の撮像パラメータの設定値の下で、1つの方向についての、所定次数より少ない次数(ここでは1次)のリフェーズ傾斜磁場波形を演算して求める。演算方法の詳細は前述の通りである。

【0079】

ステップ804で、演算処理部は、ステップ803で算出された所定次数より少ない次数(ここでは1次)のリフェーズ傾斜磁場波形が印加可能か否か判定する。判定の仕方はステップ802と同様であるので詳細な説明は省略する。印加不可(No)の判定となった場合には、ステップ805に移行し、印加可能の判定(Yes)となった場合には、この求めた1次のリフェーズ傾斜磁場波形を用いたパルスシーケンスによる撮像が計測制御部111により行われる。

【0080】

ステップ805で、演算処理部は、入力された所望の撮像パラメータの設定値の下では、演算した方向には、リフェーズ傾斜磁場パルスを印加できない旨の通知(例えば、表示・操作部113のディスプレイにメッセージの表示)を操作者に対して行う。その際、図13に示すように、変更することでリフェーズ用傾斜磁場が印加可能となる撮像パラメータを提示するウィンドウを表示しても良い。図13のウィンドウには、撮像パラメータ名(1301)とその値(1302)、変更したときの画像への影響を数値で表した情報や撮像時間(1303)、パラメータを選択するためのボタン(1304)、変更を適用するボタン(1305)と変更を元へ戻すキャンセルボタン(1306)を有する。

【0081】

以上は、一つの方向についてのリフェーズ傾斜磁場波形を演算する動作フローであるが、複数方向についてそれぞれリフェーズ傾斜磁場波形を演算する場合、上記処理フローを各方向について繰り返して、その方向固有の条件に適合するリフェーズ傾斜磁場波形を求めればよい。その際、前述したとおり、スライス方向と周波数エンコード方向では、リフェーズ傾斜磁場波形の印加パターンが時間的に反対方向であることを考慮して演算する。
位相エンコード方向では、実施例3で説明するように、位相エンコードの所定範囲内でのみリフェーズ傾斜磁場を印加してもよい。

【0082】

以上までが、本実施例の動作フローの説明である。
以上説明したように、本実施例のMRI装置及び傾斜磁場印加方法によれば、操作者が所望する撮像パラメータの設定値に応じて、MRI装置のハードウェアと被検体に対する制限内で、可能な次数のリフェーズ傾斜磁場波形を求めるので、MRI装置のハードウェアと被検体に対する負担を軽減しつつ、GMN法に基づくリフェーズ効果を得ることができる。

【実施例2】

【0083】

次に、本発明のMRI装置及び傾斜磁場印加方法の実施例2を説明する。本実施例は、前述の実施例1の次数を下げたリフェーズ傾斜磁場波形に加えて、さらに非対称計測を行うリフェーズ傾斜磁場波形を求めて、この印加可否を判定する。つまり、操作者が所望する撮像パラメータの設定値(つまり撮像条件)では、所定次数のリフェーズ傾斜磁場の印加が困難である場合の次善の策として、前述の実施例1の次数を下げたリフェーズ傾斜磁場波形の他に、非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場を求め、可能なリフェーズ傾斜磁場波形を用いてエコー信号の計測を行う。本実施例は、周波数エンコード方向のリフェーズ傾斜磁場波形の演算に好適な実施例である。

【0084】

最初に、非対称計測及び非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形について説明する。通常の対称計測は、エコー信号をそのピーク位置を中心にして、前半部と後半部とを対称にサンプリングして対称なエコーデータを取得する。これに対して、非対称計測は、エコー信号のピーク位置に関して、前半部を後半部より少なく(短く)サンプリングする。つまり、エコー信号全体のサンプリングウィンドウ内では、エコー信号のピーク位置が前半にシフトすることになる。特に、エコー信号の前半部をなるべく少なくして、主に後半部をサンプリングする計測をハーフエコー計測ともいう。この非対称計測は、エコー信号の読み出し傾斜磁場の印加強度を下げて、バンド幅を狭くできるので、エコー信号及び画像のSNを向上させることができる。特に、非対称計測では、エコー信号の前半部を計測するための読み出し傾斜磁場の印加量(傾斜磁場波形と時間軸との囲む面積)を少なくできるので、リフェーズ傾斜磁場の印加強度、且つ/又は、印加時間を、対称計測の場合と比較して、少なくすることができる。加えて、エコー信号の前半部のサンプリング期間を短くできるので、リフェーズ傾斜磁場を挿入できる時間幅をより多く確保できることになる。そこで、本実施例では、対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形の印加が不可と判定された場合に、非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を求めて、この印加可否を判定し、可能となれば、求めたリフェーズ傾斜磁場波形を用いた非対称計測を行う。

【0085】

非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を求めるためには、2次の場合は図2中のTmを、1次の場合は図4中のTmをそれぞれ短くし、リフェーズ傾斜磁場波形を印加とする時間をより多く確保する。また、Tmが短くなるので、エコー信号の前半部をサンプリングするための読み出し傾斜磁場の印加量が少なくなり、結果として、リフェーズ傾斜磁場の印加強度、及び/又は、印加時間が少なくなる。リフェーズ傾斜磁場波形を具体的に求めるためには、前述の2次の場合の式(16)又は1次の場合の式(26)(28)において、非対称計測用のTmを用いて、リフェーズ傾斜磁場波形を構成する各傾斜磁場パルスをそれぞれ求める。

【0086】

次に、図9に基づいて本実施例を詳細に説明する。図9は、本実施例の動作フローを表すフローチャートである。この動作フローは、前述の実施例1の動作フローを表す図8のフローチャートに、さらに本実施例に係る処理ステップを追加したものである。同じ処理ステップには800番台の符号を、本実施例固有の処理ステップには900番台の符号をそれぞれ付してある。以下、追加した本実施例固有の処理ステップのみを詳細に説明し、図8と同じ処理ステップの説明は省略する。

【0087】

ステップ901で、演算処理部は、ステップ801で求めた対称計測用の2次のリフェーズ傾斜磁場波形を、ステップ802で印加不可(No)と判定したので、2次の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を求める。具体的な求め方は前述の通りである。

【0088】

ステップ902で、演算処理部は、ステップ901で求めた2次の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を印加可能であるか否かを判定する。判定処理の具体的内容は前述のステップ802と同じなので、説明を省略する。印加不可(No)を判定した場合は、ステップ803に移行し、1次の対称計測のリフェーズ傾斜磁場波形を求める。印加可能(Yes)と判定した場合には、この求めた2次の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を用いたパルスシーケンスによる非対称計測が計測制御部111により実行される。

【0089】

ステップ903で、演算処理部は、ステップ803で求めた対称計測用の1次のリフェーズ傾斜磁場波形を、ステップ804で印加不可(No)と判定したので、1次の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を求める。具体的な求め方は前述の通りである。

【0090】

ステップ904で、演算処理部は、ステップ903で求めた1次の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形が印加可能であるか否かを判定する。判定処理の具体的内容は前述のステップ804と同じなので、説明を省略する。

【0091】

印加不可(No)を判定した場合は、ステップ805に移行し、入力された所望の撮像パラメータの設定値の下では、演算した方向には、リフェーズ傾斜磁場パルスを印加できない旨の通知を操作者に対して行う。その際、実施例1と同様に、図13に示すように、変更することでリフェーズ用傾斜磁場が印加可能となる撮像パラメータを提示するウィンドウを表示しても良い。

【0092】

印加可能(Yes)と判定した場合には、この求めた1次の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を用いたパルスシーケンスによる非対称計測が計測制御部111により実行される。

【0093】

以上までが本実施例の動作フローの説明である。なお、上述の動作フローの説明では、2次の対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形が印加不可であった場合に、2次の非対称計測のリフェーズ傾斜磁場波形を最初に求める例を示したが、2次の対称計測のリフェーズ傾斜磁場波形が印加不可であった場合に、1次の対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を最初に求め、それでも不可の場合に、2次の非対称計測のリフェーズ傾斜磁場波形を求めて印加可否を判定してもよい。即ち、図9の動作フローにおいて、ステップ901とステップ803とを入れ替えてもよい。

【0094】

以上説明したように、本実施例のMRI装置及び傾斜磁場印加方法によれば、前述の実施例1の場合より、さらに決め細やかに、操作者が所望する撮像パラメータの設定値に応じて、MRI装置のハードウェアと被検体に対する制限内で、可能な次数のリフェーズ傾斜磁場波形を求めることができる。

【実施例3】

【0095】

次に、本発明のMRI装置及び傾斜磁場印加方法の実施例3を説明する。本実施例は、位相エンコード方向に印加するリフェーズ傾斜磁場の次数を位相エンコードに応じて制御する。具体的には、リフェーズ傾斜磁場波形の最大値が、傾斜磁場発生部で印加可能である最大の傾斜磁場強度を超える場合に、リフェーズ傾斜磁場の次数を下げる。或いは、所望の位相エンコードの範囲内でのみリフェーズ傾斜磁場を印加する。

【0096】

MRI装置が、リフェーズ傾斜磁場として印加可能である最大の傾斜磁場強度をG_maxとすると、(38)式で求めた、位相エンコード方向の傾斜磁場Gとの間にG≦G_maxの関係が成り立たなくてはいけない。換言すれば、リフェーズ傾斜磁場を適用することが出来る最大位相エンコード量A_maxとすると、A_maxは

と表され、このA_max以上の位相エンコード量を持つ位相エンコードにおいては、撮像パラメータの設定値を変更しない限りリフェーズ傾斜磁場を印加することが出来ない。
また、0又は0に近い位相エンコードにおいては、位相エンコード量も小さいため、移動又は運動に基づくスピンの位相変化も少なくなる。従って、特にリフェーズ傾斜磁場を印加する必要も生じない。

【0097】

そこで、位相エンコード方向におけるリフェーズ傾斜磁場の適用範囲の上限を表す位相エンコード量A_upと、下限を表す位相エンコード量A_lowとすると、以下のように扱うことが出来る。

【0098】

(a)撮像条件としてA_upのみを設定し、A_up以下の位相エンコード量を持つ位相エンコード範囲においてリフェーズ傾斜磁場を適用する。つまり、位相エンコード方向の高域ではリフェーズ傾斜磁場を印加せず、低域でのみリフェーズ傾斜磁場を印加する。なお逆に、A_lowのみを設定し、A_low以上の位相エンコード量を持つ範囲においてリフェーズ傾斜磁場を適用してもよい。つまり、位相エンコード方向の原点近傍において、リフェーズ傾斜磁場を印加しなくてもよい。

【0099】

(b)撮像条件としてA_up, A_low を設定し、A_low ＜=A＜=A_upとなる位相エンコード量を持つ位相エンコード範囲で、リフェーズ傾斜磁場を適する。つまり、位相エンコード方向の高域と原点近傍の領域では、リフェーズ傾斜磁場を印加しない。

【0100】

(c)撮像条件としてA_up, A_lowを設定せず、A_max以下の位相エンコード量を持つ位相エンコード範囲においてリフェーズ傾斜磁場を適用する。

【0101】

リフェーズ傾斜磁場の適用範囲として、このようなA_up, A_low及び上記(a)〜(c)のいずれにするかを撮像条件として設定できるようにすることで、操作者は、位相エンコード方向において、位相エンコードに応じたリフェーズ傾斜磁場の印加制御を行うことが可能になる。或いは、演算処理部が、撮像条件に基づいて自動で設定することも可能である。なお、上記(a)〜(c)のいずれの場合も、リフェーズ傾斜磁場の適用範囲外の位相エンコードでは、リフェーズ傾斜磁場の無い通常の位相エンコード傾斜磁場を印加することになる。

【0102】

次に、上記本実施例の動作フローを図10に基づいて説明する。なお、事前に操作者により、上記A_up, A_lowが設定されているものとする。

【0103】

ステップ1001で、演算処理部は、設定された撮像パラメータの値、すなわち、撮像条件に基づいて、位相エンコード方向の所定次数(ここでは1次)のリフェーズ傾斜磁場波形を求める。具体的な求め方は前述の通りであるので、詳細な説明は省略する。

【0104】

ステップ1002で、演算処理部は、ステップ1001で求めた位相エンコード方向のリフェーズ傾斜磁場波形が印加可能であるか否かを判定する。このステップでの判定は、撮像条件の下で(38)式に基づいて求めた位相エンコード方向のリフェーズ傾斜磁場の印加強度や、オブリークによる他軸の傾斜磁場と重畳された印加強度又はdB/dtが、傾斜磁場発生部の上限或いは所定の制限を越えるか否かの判定である。上限或いは制限を越えて印加不可(No)と判定された場合には、ステップ1003に移行し、印加可能(Yes)と判定されれば、求めたリフェーズ傾斜磁場波形を位相エンコード方向に印加した撮像が計測制御部111により行われる。

【0105】

ステップ1003で、演算処理部は、リフェーズ傾斜磁場を印加する位相エンコードの範囲を設定する。具体的には、上述の如く、A_max と事前に入力設定されたA_up, A_lowとを比較して、位相エンコード毎のリフェーズ傾斜磁場の印加を制御する。印加不可(No)となる場合は、(a)の場合にはA_maxがA_upを上回っている場合、(b)の場合にはA_maxがA_upを上回っている場合又はA_maxがA_lowを下回っている場合、(c)の場合にはA_maxを超える位相エンコード量の範囲となる。印加不可(No)と判定された場合には、ステップ1004に移行する。印加可能(Yes)と判定される場合は、(a)の場合にはA_up以下の位相エンコードの範囲で、(b)の場合にはA_low ＜=A＜=A_upとなる位相エンコードの範囲で、(c)の場合にはA_max以下の位相エンコードの範囲であり、それぞれリフェーズ傾斜磁場を印加した撮像が計測制御部111により行われる。

【0106】

ステップ1004で、演算処理部は、入力された所望の撮像パラメータの設定値の下では、位相エンコード方向には、リフェーズ傾斜磁場波形を印加できない旨の通知(例えば、表示・操作部113のディスプレイにメッセージの表示)を操作者に対して行う。その際、実施例1と同様に、図13に示すように、変更することでリフェーズ用傾斜磁場が印加可能となる撮像パラメータを提示するウィンドウを表示しても良い。

【0107】

なお、上記動作フローの説明は、位相エンコード方向のリフェーズ傾斜磁場波形についての説明であるが、スライスエンコード方向のリフェーズ傾斜磁場波形も同様に求めることが可能である。

【0108】

以上説明したように、本実施例のMRI装置及び傾斜磁場印加方法によれば、位相エンコード方向やスライスエンコード方向においても、操作者が所望する撮像パラメータの設定値に応じて、MRI装置のハードウェアと被検体に対する制限内で、位相エンコード且つ/又はスライスエンコードに対応して、可能な次数のリフェーズ傾斜磁場波形を求めることができる。

【実施例4】

【0109】

次に、本発明のMRI装置及び傾斜磁場印加方法の実施例4を説明する。本実施例は、操作者が設定した優先度に基づいて、リフェーズ傾斜磁場の次数及び計測方法を制御する。具体的には、操作者がリフェーズ効果を優先する場合は、可能な限り高次のリフェーズ傾斜磁場を印加するようにリフェーズ傾斜磁場波形を求める。他方、操作者が画質(例えばSN)を優先する場合は、エコー信号を計測するためのバンド幅をなるべく狭くして画質が向上するように、計測方法を制御する。このため、本実施例は特に周波数エンコード方向におけるリフェーズ傾斜磁場波形の演算に好適である。

【0110】

最初に、リフェーズ効果優先におけるリフェーズ傾斜磁場について説明する。リフェーズ傾斜磁場をスライス選択傾斜磁場と読み出し傾斜磁場との間の時間に挿入するためには、リフェーズ傾斜磁場波形の最大強度が所定の上限又は制限以下となるように、その時間幅が十分に長い必要がある。しかし、操作者の設定、例えば、TR/TE、或いはエコー信号計測の際のバンド幅により、この時間幅が狭くなり、リフェーズ傾斜磁場を挿入することが出来ない場合が生じる。そのような場合には、なるべく、リフェーズ傾斜磁場を挿入できるように、エコー信号の読み出し期間を短くして、リフェーズ傾斜磁場を挿入できる時間幅を広く確保する。この場合は、バンド幅が広くなるため、画像のSNが低下することになる。例えば、流速の早い血管を撮像する場合は、フローアーチファクトが出やすくなるので、リフェーズ優先とするのがよい。

【0111】

次に、画質優先におけるリフェーズ傾斜磁場について説明する。画質(特にSN)を向上させるためには、エコー信号計測の際のバンド幅を狭くする。そのためには、エコー信号を計測するサンプリング期間を長くして読み出し傾斜磁場の印加強度を低くする。しかし、エコー信号の対称計測においてサンプリング期間を長くすると、リフェーズ傾斜磁場を挿入できる時間幅が狭くなって、リフェーズ傾斜磁場を挿入できなくなる可能性が大きくなる。そこで、エコー信号を非対称計測することで、エコー信号の前半部をサンプリングする期間をなるべく少なくし、リフェーズ傾斜磁場を挿入できる時間幅を広く確保する。その上、非対称計測とすることでバンド幅を狭くできると共に読み出し傾斜磁場の印加強度を低くできる。つまり、非対称計測とすることで、リフェーズ傾斜磁場の挿入と画質向上を両立できることになる。例えば、流速の遅い血管を撮像する場合は、フローアーチファクトが出にくいので、画質優先とするのがよい。

【0112】

図11は、操作者が上記リフェーズ優先又は画質優先を設定するための、ユーザーインターフェースの一例を示す。1101部は、被検体情報を表示する領域であり、1102部は撮像された画像を表示する領域であり、1103は各種撮像条件を入力設定するための領域であり、1104は、1103等で設定された撮像条件に基づいて行われる撮像時間と取得される画像の空間分解能を示す。撮像条件設定部1103には、例えば、スライス方向(GMN(Slice))、位相エンコード方向(GMN(Phase))、及び、周波数エンコード方向(GMN(Freq))における、リフェーズ傾斜磁場(GMNパルス)の付加条件を設定するメニュー、優先度(Priority)を設定するメニュー、及び、非対称計測(Half Echo)のサンプリング率を設定するメニューが用意されている。

【0113】

ここで、各方向のリフェーズ傾斜磁場の付加条件設定メニューでは、[Acceleration](2次までのリフェーズ)、[Velocity](1次までのリフェーズ)、[Auto](リフェーズ次数の自動設定)、Off(リフェーズ傾斜磁場を印加しない)のいずれかを各方向で独立して選択できる。[Acceleration]及び[Velocity]の設定では、その設定された次数のリフェーズ傾斜磁場波形を求めて、印加不可となればその旨の通知が行われる。[Auto]は、前述の各実施例における、操作者が所望する撮像パラメータの設定値に応じて、MRI装置のハードウェアと被検体に対する制限内で、可能な次数のリフェーズ傾斜磁場波形を求めることが行われる。

【0114】

また、優先度(Priority)を設定するメニューは、本実施例に係り、[Rephase](リフェーズ効果優先)、[Acq.Time](画質優先)、及び、[Auto](被検者情報から自動的に[Rephase]か[Acq Time]を判断)のいずれかを選択できる。特に[Auto]については、予め優先度(Priority)が、撮像対象や被検者の年齢・性別等の属性情報と対応付けて、磁気ディスク等の記憶部に記憶されて用意されており、この予め用意された対応情報に基づいて、優先度(Priority)が決定される。例えば、頭部MRAの撮像を行う場合、被検者が高齢であるほど内頚動脈の流速は低下するため、60歳未満であれば優先度(Priority)に[Rephase]が、60歳以上であれば[Acq Time]が設定されているものとして、年齢に応じて優先度(Priority)を定めて、以降のリフェーズ傾斜磁場作成処理を行う。リフェーズ傾斜磁場波形の作成処理の詳細は後述する。

【0115】

また、サンプリング率とは、エコー信号全体の1／2に対する余分にサンプリングする割合(β)で、β＝0％の場合は1／2エコーのみ(つまり、エコー信号の後半のみ)のサンプリングを意味し、β＝100％で全エコー信号をサンプリングする対称計測を意味する。

【0116】

次に、図12に示す本実施例の動作フローを表すフローチャートである。以下、各ステップを詳細に説明する。

【0117】

ステップ1201で、演算処理部は、周波数エンコード方向に印加する2次のリフェーズ傾斜磁場波形を求める。この処理ステップは、前述のステップ801と同様なので詳細な説明は省略する。

【0118】

ステップ1202で、演算処理部は、ステップ1201で算出された2次のリフェーズ傾斜磁場波形が印加可能か否か判定する。この処理ステップは、前述のステップ802と同様なので詳細な説明は省略する。印加不可(No)と判定された場合は、ステップ1203に移行する。印加可能(Yes)と判定された場合は、この求めた2次のリフェーズ傾斜磁場波形が周波数エンコード方向に印加されて撮像が行われる。

【0119】

ステップ1203で、図11の優先度(Priority)を設定するメニューで[Auto]が選択されている場合に、演算処理部は、予め記憶部に記憶された、撮像対象や被検体属性情報と優先度(Priority)との対応に基づいて、撮像対象や被検体属性情報から優先度(Priority)を決定する。[Rephase][Acq Time]いずれかが選択されている場合は、選択されているものを優先とし、ステップ1204に移行する。

【0120】

ステップ1204で、演算処理部は、ステップ1203の決定結果が、リフェーズ優先(Rephase＞Acq Time)か、画質優先(Rephase＜Acq Time)かを判断する。リフェーズ優先(Rephase)の場合は、ステップ1205に移行し、画質優先(Acq Time)の場合は、ステップ1206に移行する。

【0121】

ステップ1205で、リフェーズ優先の場合は、演算処理部は、リフェーズの次数を2次から1次へ変更して、1次のリフェーズ傾斜磁場波形を求める。これにより、リフェーズ傾斜磁場波形の最大印加強度を低減して所定の上限又は制限に適合するようにする。且つ、リフェーズ傾斜磁場パルス数を減らして合計の印加時間の短縮を図り、リフェーズ傾斜磁場波形が設定された撮像条件により定まる挿入可能時間(スライス選択傾斜磁場から読み出し傾斜磁場の間の空き時間)内に収まるようにする。

【0122】

ステップ1206で、画質優先の場合は、演算処理部は、非対称計測における2次のリフェーズ傾斜磁場を求める。そのためには、前述したとおり、図2中のTmを短くしてリフェーズ傾斜磁場を印加可能とする時間幅を延長した状態で、2次のリフェーズ傾斜磁場波形を求める。非対称計測における2次のリフェーズ傾斜磁場波形の求め方の詳細は前述したとおりであり、詳細の説明は省略する。

【0123】

ステップ1207で、演算処理部は、ステップ1205で求めた1次のリフェーズ傾斜磁場波形又はステップ1206で求めた非対称計測における2次のリフェーズ傾斜磁場波形が印加可能か否か判定する。この処理ステップは、前述のステップ902又はステップ804と同様なので詳細な説明は省略する。印加不可(No)と判定された場合は、ステップ1208に移行する。印加可能(Yes)と判定された場合は、求めたリフェーズ傾斜磁場波形を周波数エンコード方向に印加して撮像が行われる。

【0124】

ステップ1208で、演算処理部は、1次の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を求める。この処理ステップは、前述の処理ステップ903と同様なので、詳細な説明は省略する。

【0125】

ステップ1209で、演算処理部は、ステップ1208で求めた1次の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を印加可能であるか否かを判定する。判定処理の具体的内容は前述のステップ904と同じなので、説明を省略する。印加不可(No)を判定した場合は、ステップ1210に移行し、入力された所望の撮像パラメータの設定値の下では、周波数エンコード方向には、リフェーズ傾斜磁場パルスを印加できない旨の通知を操作者に対して行う。印加可能(Yes)と判定した場合には、この求めた1次の非対称計測用のリフェーズ傾斜磁場波形を周波数エンコード方向に印加して非対称計測が実行される。

【0126】

以上が本実施例の動作フローの説明である。

【0127】

以上説明したように、本実施例のMRI装置及び傾斜磁場印加方法によれば、操作者の所望の優先に応じて、或いは、撮像部位又は被検体の属性情報に応じて、好適なリフェーズ効果或いは画質を有する画像を取得することが可能になる。

【符号の説明】

【0128】

101 被検体、102 静磁場発生磁石、103 傾斜磁場コイル、104 送信RFコイル、105 受信RFコイル、106 信号検出部、107 信号処理部、108 全体制御部、109 傾斜磁場電源、110 RF送信部、111 計測制御部、112 ベッド、113 表示・操作部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】