特許 6139129 磁気共鳴装置

(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】6139129

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】磁気共鳴装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20170522BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/05 341

   A61B5/05 382

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-284659(P2012-284659)

(22)【出願日】2012年12月27日

(65)【公開番号】特開2014-124440(P2014-124440A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】300019238

【氏名又は名称】ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(72)【発明者】

【氏名】浅羽 佑介

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−０６８３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２４８８２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向に傾斜磁場を発生する第１の傾斜コイルと、第２の方向に傾斜磁場を発生する第２の傾斜コイルと、第３の方向に傾斜磁場を発生する第３の傾斜コイルであって、前記第１の傾斜コイルおよび前記第２の傾斜コイルよりも磁場発生効率が高い第３の傾斜コイルとを有し、複数のシーケンスを実行する磁気共鳴装置であって、
前記複数のシーケンスのうちの第１のシーケンスは、前記第１の傾斜コイルによって前記第１の方向に印加される第１の傾斜磁場と、前記第２の傾斜コイルによって前記第２の方向に印加される第２の傾斜磁場とを含み、
前記複数のシーケンスのうちの第２のシーケンスは、前記第１の傾斜コイルによって前記第１の方向に印加される第３の傾斜磁場と、前記第２の傾斜コイルによって前記第２の方向に印加される第４の傾斜磁場とを含み、
前記複数のシーケンスのうちの第３のシーケンスは、前記第３の傾斜コイルによって前記第３の方向に印加される第５の傾斜磁場を含み、
前記第１の傾斜磁場と前記第２の傾斜磁場とを合成することにより得られる傾斜磁場は、前記第１の方向、前記第２の方向、および前記第３の方向とは異なる第４の方向に印加され且つ前記第５の傾斜磁場と同じ傾斜磁場強度を有する傾斜磁場であり、
前記第３の傾斜磁場と前記第４の傾斜磁場とを合成することにより得られる傾斜磁場は、前記第１の方向、前記第２の方向、および前記第３の方向とは異なる第５の方向に印加され且つ前記第５の傾斜磁場と同じ傾斜磁場強度を有する傾斜磁場である、磁気共鳴装置。

【請求項2】

前記第５の傾斜磁場、前記第１の傾斜磁場と前記第２の傾斜磁場とを合成することにより得られる傾斜磁場、および前記第３の傾斜磁場と前記第４の傾斜磁場とを合成することにより得られる傾斜磁場は、互いに直交している、請求項１に記載の磁気共鳴装置。

【請求項3】

前記第１の傾斜磁場と前記第２の傾斜磁場とを合成することにより得られる傾斜磁場は、前記第１の方向に対して所定の角度だけ傾いており、
前記第３の傾斜磁場と前記第４の傾斜磁場とを合成することにより得られる傾斜磁場は、前記第２の方向に対して前記所定の角度だけ傾いている、請求項２に記載の磁気共鳴装置。

【請求項4】

前記所定の角度は４５°である、請求項３に記載の磁気共鳴装置。

【請求項5】

前記第５の傾斜磁場、前記第１の傾斜磁場と前記第２の傾斜磁場とを合成することにより得られる傾斜磁場、および前記第３の傾斜磁場と前記第４の傾斜磁場とを合成することにより得られる傾斜磁場は、スピンの動きを検出するための磁場である、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。

【請求項6】

前記第１のシーケンスと、前記第２のシーケンスと、前記第３のシーケンスとを実行し、これらのシーケンスにより取得されたデータに基づいて、画像データを求める、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。

【請求項7】

前記画像データは、拡散強調画像データである、請求項６に記載の磁気共鳴装置。

【請求項8】

前記第１の傾斜磁場、前記第２の傾斜磁場、前記第３の傾斜磁場、前記第４の傾斜磁場、および前記第５の傾斜磁場の各々は、２つの傾斜パルスを有している、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、傾斜磁場を発生する磁気共鳴装置に関する。

【背景技術】

【0002】

拡散強調画像データを取得するためのシーケンスでは、スピンの動きを検出するためのＭＰＧ（Motion Probing Gradient）が印加される（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１５７６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

磁気共鳴装置は、アンプおよび傾斜コイルを有しており、アンプが傾斜コイルに電流を供給することにより、傾斜磁場が発生する。一般的に、磁気共鳴装置は、ｘ軸方向、ｙ軸方向、およびｚ軸方向の各軸方向に傾斜磁場を印加することができるように、ｘ軸方向用のアンプおよび傾斜コイル、ｙ軸方向用のアンプおよび傾斜コイル、およびｚ軸方向用のアンプおよび傾斜コイルを有している。したがって、ｘ軸方向、ｙ軸方向、およびｚ軸方向の各々にＭＰＧを印加することができる。

【0005】

しかし、磁気共鳴装置は、ｘ軸方向、ｙ軸方向、およびｚ軸方向の傾斜磁場発生効率が異なる場合がある。例えば、ｘ軸方向およびｙ軸方向の傾斜磁場発生効率が低く、ｚ軸方向の傾斜磁場発生効率が高い場合がある。この場合、各軸方向の傾斜磁場強度を同じ値に設定するためには、ｘ軸方向およびｙ軸方向のアンプの出力電流を、ｚ軸方向よりも大きくする必要があり、ｘ軸方向およびｙ軸方向のアンプにかかる負荷が大きくなるという問題がある。アンプにかかる負荷を小さくするためには、アンプの出力電流を小さくすればよいが、これでは、ＭＰＧの傾斜磁場強度を大きくすることができない。したがって、ＭＰＧのパルスの面積を大きくしたい場合、パルスのパルス幅を長くする必要があり、エコー時間が長くなるという問題がある。
したがって、上記の問題に対処することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一観点は、第１の方向に第１の傾斜磁場を発生する第１の傾斜コイルと、第２の方向に第２の傾斜磁場を発生する第２の傾斜コイルと、
第３の方向に第３の傾斜磁場を発生する第３の傾斜コイルであって、前記第１の傾斜コイルおよび前記第２の傾斜コイルよりも磁場発生効率が高い第３の傾斜コイルと、を有する磁気共鳴装置であって、
前記第１の傾斜コイルおよび前記第２の傾斜コイルは、
前記第１の傾斜磁場と前記第２の傾斜磁場とを合成することにより、第４の方向に、前記第３の傾斜磁場と同じ傾斜磁場強度を有する第４の傾斜磁場を印加する、磁気共鳴装置である。

【発明の効果】

【0007】

第１の傾斜コイルが発生する第１の傾斜磁場と第２の傾斜コイルが発生する第２の傾斜磁場とを合成することにより、第３の傾斜コイルが発生する第３の傾斜磁場と同じ傾斜磁場強度を有する第４の傾斜磁場を作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。

【図2】拡散強調画像データを作成するために一般的に実行される通常のスキャンの一例を示す図である。

【図3】傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚの説明図である。

【図4】本形態のスキャンで印加される傾斜磁場の原理の説明図である。

【図5】傾斜磁場ＭＰＧｘおよびＭＰＧｙの各々をｘ軸成分とｙ軸成分に分けたときの様子を示す図である。

【図6】本形態におけるスキャンの一例を示す図である。

【図7】実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、発明を実施するための形態を説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

【0010】

図１は、本発明の一形態の磁気共鳴装置の概略図である。
磁気共鳴装置（以下、「ＭＲ装置」と呼ぶ。ＭＲ：Magnetic Resonance）１００は、マグネット２、テーブル３、受信コイル４などを有している。

【0011】

マグネット２は、被検体１２が収容されるボア２１を有している。また、マグネット２には、傾斜磁場を印加するための傾斜コイル２２ｘ、２２ｙ、および２２ｚなどが内蔵されている。傾斜コイル２２ｘはＸ軸方向の傾斜磁場を印加し、傾斜コイル２２ｙはＹ軸方向の傾斜磁場を印加し、傾斜コイル２２ｚはＺ軸方向の傾斜磁場を印加する。

【0012】

テーブル３は、被検体１２を支持するクレードル３ａを有している。クレードル３ａは、ボア２１内に移動できるように構成されている。クレードル３ａによって、被検体１２はボア２１に搬送される。
受信コイル４は、被検体１２に取り付けられている。受信コイル４は、被検体１２からの磁気共鳴信号を受信する。

【0013】

ＭＲ装置１００は、更に、傾斜磁場電源５、Ｘ軸アンプ６ｘ、Ｙ軸アンプ６ｙ、Ｚ軸アンプ６ｚ、送信器７、受信器８、制御部９、操作部１０、および表示部１１などを有している。

【0014】

傾斜磁場電源５は傾斜磁場信号を出力し、Ｘ軸アンプ６ｘ、Ｙ軸アンプ６ｙ、Ｚ軸アンプ６ｚに供給する。各アンプ６ｘ、６ｙ、６ｚは、それぞれ、傾斜磁場電源５からの信号を増幅し、傾斜コイル２２ｘ、２２ｙ、２２ｚに電流を供給する。

【0015】

送信器７は、ＲＦコイル（図示せず）に電流を供給する。受信器８は、受信コイル４から受け取った信号に対して、検波などの信号処理を実行する。

【0016】

制御部９は、表示部１１に必要な情報を伝送したり、受信器８から受け取ったデータに基づいて画像を再構成するなど、ＭＲ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲ装置１００の各部の動作を制御する。

【0017】

操作部１０は、オペレータにより操作され、種々の情報を制御部９に入力する。表示部１１は種々の情報を表示する。
ＭＲ装置１００は、上記のように構成されている。

【0018】

次に、ＭＲ装置１００のｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の傾斜磁場の磁場発生効率について説明する。本形態では、傾斜コイルのコイルパターンの違いなどにより、ｚ軸方向の磁場発生効率は、ｘ軸方向およびｙ軸方向の磁場発生効率よりも高くなっている。具体的には、以下の通りである。

【表1】

表１に示す磁場発生効率の値は、各傾斜コイル２２ｘ、２２ｙ、および２２ｚに１００Ａの電流を供給した場合の値である。磁場発生効率を比較すると、ｚ軸方向の磁場発生効率が、ｘ軸方向およびｙ軸方向の磁場発生効率よりも、５ｍＴ／ｍだけ高いことが分かる。

【0019】

次に、本形態で実行されるスキャンについて、拡散強調画像データを取得する例を取り上げて説明する。尚、拡散強調画像データを取得するためのスキャンの説明に当たっては、説明の便宜上、通常のスキャンの一例を先に説明し、通常のスキャンの一例を説明した後で、本形態で実行されるスキャンについて説明する。

【0020】

図２は、拡散強調画像データを作成するために実行される通常のスキャンの一例を示す図である。
図２には、スキャンＳＣ０〜ＳＣ３が示されている。スキャンＳＣ０では、Ｔ２強調画像データを取得するためのＥＰＩ（Echo Planar Imaging）シーケンスＡ０が実行される。スキャンＳＣ１〜ＳＣ３では、拡散強調画像データを取得するためのＥＰＩ−ＤＷＩ（Diffusion Weight Imaging）シーケンスＡ１〜Ａ３が実行される。

【0021】

シーケンスＡ０には、スピンの動きを検出するための傾斜磁場は印加されていないが、シーケンスＡ１、Ａ２、およびＡ３には、それぞれ、スピンの動きを検出するための傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚが印加されている。

【0022】

図３は、傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚの説明図である。
傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚは、それぞれ、ｘ軸方向、ｙ軸方向、およびｚ軸方向に印加される。傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚは、いずれも、２つの傾斜パルスを有している。また、傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚの傾斜磁場強度Ｇｘ、Ｇｙ、およびＧｚは、以下の関係を有している。
｜Ｇｘ｜＝｜Ｇｙ｜＝｜Ｇｚ｜＝Ｇ ・・・（１）

【0023】

ここで、説明の便宜上、傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚを、以下のようなベクトルと考えてみる。
傾斜磁場ＭＰＧｘ：ｘ軸方向の向きを有し、大きさがＧｘのベクトル。
傾斜磁場ＭＰＧｙ：ｙ軸方向の向きを有し、大きさがＧｙのベクトル。
傾斜磁場ＭＰＧｚ：ｚ軸方向の向きを有し、大きさがＧｚのベクトル。

【0024】

傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚは、それぞれ、ｘ軸方向、ｙ軸方向、およびｚ軸方向の向きを有している。また、傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚの傾斜磁場強度Ｇｘ、Ｇｙ、およびＧｚは、同じ値Ｇである。したがって、傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚは、互いに直交し、且つ同じ大きさのベクトルで表すことができる。

【0025】

次に、傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚを発生させるために傾斜コイル２２ｘ、２２ｙ、および２２ｚに必要なコイル電流について順に説明する。

【0026】

（１）シーケンスＡ１における傾斜磁場ＭＰＧｘを発生させるために必要なコイル電流について
傾斜磁場ＭＰＧｘは、ｘ軸方向の傾斜磁場である。したがって、傾斜コイル２２ｘにコイル電流Ｉｘを流せば、傾斜磁場ＭＰＧｘを発生させることができる。ｘ軸方向の磁場発生効率は、電流１００Ａに対して５０ｍＴ／ｍであるので（表１参照）、コイル電流Ｉｘは、以下の式で表すことができる。
Ｉｘ＝（１００／５０）｜Ｇｘ｜
＝２｜Ｇｘ｜ ・・・（２）
ここで、Ｇｘ：傾斜磁場ＭＰＧｘの傾斜磁場強度

【0027】

（２）シーケンスＡ２における傾斜磁場ＭＰＧｙを発生させるために必要なコイル電流について
傾斜磁場ＭＰＧｙは、ｙ軸方向の傾斜磁場である。したがって、傾斜コイル２２ｙにコイル電流Ｉｙを流せば、傾斜磁場ＭＰＧｙを発生させることができる。ｙ軸方向の磁場発生効率は、電流１００Ａに対して５０ｍＴ／ｍであるので（表１参照）、コイル電流Ｉｙは、以下の式で表される。
Ｉｙ＝（１００／５０）｜Ｇｙ｜
＝２｜Ｇｙ｜ ・・・（３）
ここで、Ｇｙ：傾斜磁場ＭＰＧｙの傾斜磁場強度

【0028】

（３）シーケンスＡ３における傾斜磁場ＭＰＧｚを発生させるために必要なコイル電流について
傾斜磁場ＭＰＧｚは、ｚ軸方向の傾斜磁場である。したがって、傾斜コイル２２ｚにコイル電流Ｉｚを流せば、傾斜磁場ＭＰＧｚを発生させることができる。ｚ軸方向の磁場発生効率は、電流１００Ａに対して５５ｍＴ／ｍであるので（表１参照）、コイル電流Ｉｚは、以下の式で表される。
Ｉｚ＝（１００／５５）｜Ｇｚ｜
＝（２０／１１）｜Ｇｚ｜ ・・・（４）
ここで、Ｇｚ：傾斜磁場ＭＰＧｚの傾斜磁場強度

【0029】

シーケンスＡ１〜Ａ３における傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚを発生させるのに必要なコイル電流は、上記の式（２）〜（４）で表すことができる。表２に、傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚと、コイル電流Ｉｘ、Ｉｙ、およびＩｚとの対応関係を示す。

【表2】

表２を参照すると、｜Ｇｘ｜＝｜Ｇｙ｜＝｜Ｇｚ｜＝Ｇの傾斜磁場を作る場合、コイル電流ＩｘおよびＩｙは、コイル電流Ｉｚよりも大きい値に設定する必要があることがわかる。例えば、Ｇ＝３８．５（ｍＴ/ｍ）の傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚを発生させる場合、コイル電流Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚは、表３に示す値となる。

【表3】

表３に示すように、Ｇ＝３８．５（ｍＴ/ｍ）の場合、コイル電流Ｉｚの値はＩｚ＝７０Ａでよいが、コイル電流ＩｘおよびＩｙの値は、Ｉｘ＝Ｉｙ＝７７Ａが必要となる。

【0030】

したがって、Ｘ軸アンプ６ｘおよびＹ軸アンプ６ｙは、Ｚ軸アンプ６ｚよりも大きい電流を出力する必要があり、消費電力が増加するという問題がある。また、Ｘ軸アンプ６ｘおよびＹ軸アンプ６ｙに使用されている半導体素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar
Transistor）の発熱が大きくなるという問題もある。半導体素子の発熱の問題を解決する方法の一つとして、発熱対策が十分に施されたアンプを用いることが考えられるが、これでは、製品コストが増大するという問題がある。

【0031】

そこで、本形態では、上記の問題を低減することができるように、特別な傾斜磁場を印加している。以下に、本形態において印加される傾斜磁場の原理について説明する。

【0032】

図４は、本形態のスキャンで印加される傾斜磁場の原理の説明図である。
先ず、傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚを、ｚ軸を中心に角度αだけ回転させることを考える。傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚを、ｚ軸を中心に角度αだけ回転すると、傾斜磁場ＭＰＧｘおよびＭＰＧｙは、それぞれｘ軸およびｙ軸に対して角度αだけ傾く。したがって、傾斜磁場ＭＰＧｘおよびＭＰＧｙの各々は、ｘ軸成分とｙ軸成分に分けることができる（図５参照）。

【0033】

図５は、傾斜磁場ＭＰＧｘおよびＭＰＧｙの各々をｘ軸成分とｙ軸成分に分けたときの様子を示す図である。

【0034】

図５（ａ）は傾斜磁場ＭＰＧｘをｘ軸成分とｙ軸成分に分けたときの様子を示す図である。
傾斜磁場ＭＰＧｘは、ｘ軸成分の傾斜磁場ＭＰＧｘ１とｙ軸成分の傾斜磁場ＭＰＧｙ１に分けることができる。ｘ軸成分の傾斜磁場ＭＰＧｘ１は傾斜磁場強度Ｇ_ｘｃｏｓαであり、ｙ軸成分の傾斜磁場ＭＰＧｙ１は傾斜磁場強度Ｇ_ｘｓｉｎαである。したがって、２つの傾斜磁場ＭＰＧｘ１およびＭＰＧｙ１を発生させることにより、ｘ軸に対して角度αだけ傾いた傾斜磁場ＭＰＧｘを作り出せることが分かる。

【0035】

図５（ｂ）は傾斜磁場ＭＰＧｙをｘ軸成分とｙ軸成分に分けたときの様子を示す図である。
傾斜磁場ＭＰＧｙは、ｘ軸成分の傾斜磁場ＭＰＧｘ２とｙ軸成分の傾斜磁場ＭＰＧｙ２に分けることができる。ｘ軸成分の傾斜磁場ＭＰＧｘ２は傾斜磁場強度Ｇ_ｙｓｉｎαであり、ｙ軸成分の傾斜磁場ＭＰＧｙ２は傾斜磁場強度Ｇ_ｙｃｏｓαである。したがって、２つの傾斜磁場ＭＰＧｘ２およびＭＰＧｙ２を発生させることにより、ｙ軸に対して角度αだけ傾いた傾斜磁場ＭＰＧｙを作り出せることが分かる。

【0036】

そこで、本形態では、傾斜磁場ＭＰＧｘの代わりに２つの傾斜磁場ＭＰＧｘ１およびＭＰＧｙ１を印加し、傾斜磁場ＭＰＧｙの代わりに２つの傾斜磁場ＭＰＧｘ２およびＭＰＧｙ２を印加するスキャンを実行する（図６参照）。

【0037】

図６は、本形態におけるスキャンの一例を示す図である。
図６には、スキャンＳＣ０〜ＳＣ３が示されている。スキャンＳＣ０〜ＳＣ３では、それぞれシーケンスＢ０〜Ｂ３が実行される。尚、シーケンスＢ０はシーケンスＡ０（図２参照）と同じであり、シーケンスＢ３はシーケンスＡ３（図２参照）と同じである。したがって、以下の説明では、主に、シーケンスＢ１およびＢ２について主に説明する。

【0038】

シーケンスＢ１には、スピンの動きを検出するための傾斜磁場ＭＰＧｘ１およびＭＰＧｙ１が印加されている。傾斜磁場ＭＰＧｘ１およびＭＰＧｙ１は、それぞれｘ軸方向およびｙ軸方向に印加されている。傾斜磁場ＭＰＧｘ１は２つの正の傾斜パルスを有しており、ＭＰＧｙ２は２つの負の傾斜パルスを有している。また、傾斜磁場ＭＰＧｘ１の傾斜磁場強度はＧ_ｘｃｏｓαであり、傾斜磁場ＭＰＧｙ１の傾斜磁場強度はＧ_ｘｓｉｎαである。傾斜磁場ＭＰＧｘ１およびＭＰＧｙ１を印加することにより、ｘ軸に対して角度αだけ回転した傾斜磁場ＭＰＧｘ（図５（ａ）参照）を作り出すことができる。

【0039】

シーケンスＢ２には、スピンの動きを検出するための傾斜磁場ＭＰＧｘ２およびＭＰＧｙ２が印加されている。傾斜磁場ＭＰＧｘ２およびＭＰＧｙ２は、それぞれｘ軸方向およびｙ軸方向に印加されている。傾斜磁場ＭＰＧｘ２およびＭＰＧｙ２は、いずれも、２つの正の傾斜パルスを有している。また、傾斜磁場ＭＰＧｘ２の傾斜磁場強度はＧ_ｙｓｉｎαであり、傾斜磁場ＭＰＧｙ２の傾斜磁場強度はＧ_ｙｃｏｓαである。傾斜磁場ＭＰＧｘ２およびＭＰＧｙ２を印加することにより、ｙ軸に対して角度αだけ回転した傾斜磁場ＭＰＧｙ（図５（ｂ）参照）を作り出すことができる。

【0040】

シーケンスＢ３には、シーケンスＡ３（図２参照）と同様に、傾斜磁場強度がＧｚの傾斜磁場ＭＰＧｚが印加されている。

【0041】

したがって、図６に示す本形態のスキャンを実行することにより、通常のスキャンと同様に、傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚを作り出すことができる。しかし、本形態のスキャンは、通常のスキャンと比較すると、傾斜磁場ＭＰＧｘおよびＭＰＧｙが角度αだけ回転している点が異なっている（図５参照）。そこで、傾斜磁場ＭＰＧｘおよびＭＰＧｙが角度αだけ回転させた場合に、等方性が成り立つか否かについて検討する。

【0042】

先ず、拡散テンソルＤを以下のような３×３の行列で定義する。

【数1】

スキャンにより収集されるエコー信号の信号強度と、拡散テンソルＤとの間には、以下の関係が成り立つ。

【数2】

また、一般的に、等方性拡散（Isotropic Diffusion）は、以下の式で記述できる。

【数3】

式（５）および（６）より、以下の式が得られる。

【数4】

【0043】

式（７）には、拡散テンソルのクロスタームは含まれていないので、等方性が保たれていることが分かる。したがって、傾斜磁場ＭＰＧｘ、ＭＰＧｙ、およびＭＰＧｚを、ｚ軸を中心にして角度αだけ回転させても、等方性が成り立つことが分かる。

【0044】

次に、本形態における傾斜磁場ＭＰＧｘ１〜ＭＰＧｚ（図６参照）を発生させるために必要なコイル電流について順に説明する。

【0045】

（１）シーケンスＢ１における傾斜磁場ＭＰＧｘ１を発生させるために必要なコイル電流について
傾斜磁場ＭＰＧｘ１は、ｘ軸方向の傾斜磁場である。したがって、傾斜コイル２２ｘにコイル電流Ｉｘを流せば、ＭＰＧｘ１を発生させることができる。ｘ軸方向の磁場発生効率は、電流１００Ａに対して５０ｍＴ／ｍであるので（表１参照）、コイル電流Ｉｘは、以下の式で表される。
Ｉｘ＝（１００／５０）｜Ｇ_ｘｃｏｓα｜
＝２｜Ｇ_ｘｃｏｓα｜ ・・・（８）
ここで、Ｇ_ｘｃｏｓα：傾斜磁場ＭＰＧｘ１の傾斜磁場強度

【0046】

（２）シーケンスＢ１における傾斜磁場ＭＰＧｙ１を発生させるために必要なコイル電流について
傾斜磁場ＭＰＧｙ１は、ｙ軸方向の傾斜磁場である。したがって、傾斜コイル２２ｙにコイル電流Ｉｙを流せば、ＭＰＧｙ１を発生させることができる。ｙ軸方向の磁場発生効率は、電流１００Ａに対して５０ｍＴ／ｍであるので（表１参照）、コイル電流Ｉｙは、以下の式で表される。
Ｉｙ＝（１００／５０）｜Ｇ_ｘｓｉｎα｜
＝２｜Ｇ_ｘｓｉｎα｜ ・・・（９）
ここで、Ｇ_ｘｓｉｎα：傾斜磁場ＭＰＧｙ１の傾斜磁場強度

【0047】

（３）シーケンスＢ２における傾斜磁場ＭＰＧｘ２を発生させるために必要なコイル電流について
傾斜磁場ＭＰＧｘ２は、ｘ軸方向の傾斜磁場である。したがって、傾斜コイル２２ｘにコイル電流Ｉｘを流せば、ＭＰＧｘ２を発生させることができる。ｘ軸方向の磁場発生効率は、電流１００Ａに対して５０ｍＴ／ｍであるので（表１参照）、コイル電流Ｉｘは、以下の式で表される。
Ｉｘ＝（１００／５０）｜Ｇ_ｙｓｉｎα｜
＝２｜Ｇ_ｙｓｉｎα｜ ・・・（１０）
ここで、Ｇ_ｙｓｉｎα：傾斜磁場ＭＰＧｘ２の傾斜磁場強度

【0048】

（４）シーケンスＢ２における傾斜磁場ＭＰＧｙ２を発生させるために必要なコイル電流について
傾斜磁場ＭＰＧｙ２は、ｙ軸方向の傾斜磁場である。したがって、傾斜コイル２２ｙにコイル電流Ｉｙを流せば、ＭＰＧｙ２を発生させることができる。ｙ軸方向の磁場発生効率は、電流１００Ａに対して５０ｍＴ／ｍであるので（表１参照）、コイル電流Ｉｙは、以下の式で表される。
Ｉｙ＝（１００／５０）｜Ｇ_ｙｃｏｓα｜
＝２｜Ｇ_ｙｃｏｓα｜ ・・・（１１）
ここで、Ｇ_ｙｃｏｓα：傾斜磁場ＭＰＧｙ２の傾斜磁場強度

【0049】

（５）シーケンスＢ３における傾斜磁場ＭＰＧｚを発生させるために必要なコイル電流について
傾斜磁場ＭＰＧｚは、ｚ軸方向の傾斜磁場である。したがって、傾斜コイル２２ｚにコイル電流Ｉｚを流せば、ＭＰＧｚを発生させることができる。ｚ軸方向の磁場発生効率は、電流１００Ａに対して５５ｍＴ／ｍであるので（表１参照）、コイル電流Ｉｚは、以下の式で表される。
Ｉｚ＝（１００／５５）｜Ｇ_ｚ｜
＝（２０／１１）｜Ｇ_ｚ｜ ・・・（１２）
ここで、Ｇ_ｚ：傾斜磁場ＭＰＧｚの傾斜磁場強度

【0050】

各シーケンスＢ１〜Ｂ３における傾斜磁場を発生させるのに必要なコイル電流は、上記の式（８）〜（１２）で表すことができる。表４に、傾斜磁場ＭＰＧｘ１〜ＭＰＧｚと、コイル電流Ｉｘ、Ｉｙ、およびＩｚとの対応関係を示す。

【表4】

したがって、表４と表２とを比較すると、表４のコイル電流ＩｘおよびＩｙは、表２のコイル電流ＩｘおよびＩｙよりも小さくなることが分かる。例えば、α＝４５°、Ｇ＝３８．５（ｍＴ/ｍ）の場合、コイル電流Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚは、表５に示す値となる。

【表5】

表５に示すように、Ｇ＝３８．５（ｍＴ/ｍ）の場合、コイル電流Ｉｚの値はＩｚ＝７０Ａであるが、コイル電流ＩｘおよびＩｙの値は、Ｉｘ＝Ｉｙ≒５４Ａとなる。したがって、表５と表３とを比較すると、コイル電流Ｉｚは同じ値（Ｉｚ＝７０Ａ）であるが、コイル電流ＩｘおよびＩｙは小さくなっていることが分かる。

【0051】

通常のスキャンでは（図２参照）、シーケンスＡ１において傾斜磁場強度Ｇｘ＝３８．５（ｍＴ/ｍ）の傾斜磁場ＭＰＧｘを発生させる場合、Ｘ軸アンプ６ｘからコイル電流Ｉｘ＝７７Ａを出力する必要があった（表３参照）。これに対し、本形態のスキャンでは（図６参照）、シーケンスＢ１において傾斜磁場強度Ｇｘ＝３８．５（ｍＴ/ｍ）の傾斜磁場ＭＰＧｘを発生させる場合、Ｘ軸アンプ６ｘからコイル電流Ｉｘ≒５４Ａを出力し、Ｙ軸アンプ６ｙからコイル電流Ｉｙ≒５４Ａを出力すればよい（表５参照）。したがって、本形態のスキャンでは、コイル電流ＩｘおよびＩｙの値は、Ｉｘ＝Ｉｙ≒５４Ａでよいので、通常のスキャンと比較すると、電流を約３０％低減することができる。Ｘ軸アンプ６ｘおよびＹ軸アンプ６ｙに含まれている半導体素子の発熱量は、およそ電流の二乗に比例するので、電流を３０％低減することによって、半導体素子の発熱量を約５０％低減することができる。したがって、通常のスキャンでは、傾斜磁場ＭＰＧｘを発生させる場合、Ｘ軸アンプ６ｘの半導体素子に負荷が集中していたが、本形態のスキャンでは、半導体素子にかかる負荷を、Ｘ軸アンプ６ｘの半導体素子とＹ軸アンプ６ｙの半導体素子に分散させることができるので、特別な発熱対策が施されたアンプを使用する必要がなく、製品コストの増加を防止することができる。

【0052】

また、通常のスキャンでは（図２参照）、シーケンスＡ２において傾斜磁場強度Ｇｙ＝３８．５（ｍＴ/ｍ）の傾斜磁場ＭＰＧｙを発生させる場合、Ｙ軸アンプ６ｙからコイル電流Ｉｙ＝７７Ａを出力する必要があった（表３参照）。これに対し、本形態のスキャンでは（図６参照）、シーケンスＢ２において傾斜磁場強度Ｇｙ＝３８．５（ｍＴ/ｍ）の傾斜磁場ＭＰＧｙを発生させる場合、Ｘ軸アンプ６ｘからコイル電流Ｉｘ≒５４Ａを出力し、Ｙ軸アンプ６ｙからコイル電流Ｉｙ≒５４Ａを出力すればよい。したがって、本形態のスキャンでは、傾斜磁場ＭＰＧｙを発生させる場合にも、半導体素子にかかる負荷を、Ｘ軸アンプ６ｘの半導体素子とＹ軸アンプ６ｙの半導体素子に分散させることができるので、やはり特別な発熱対策が施されたアンプを使用する必要がなく、製品コストの増加を防止することができる。

【0053】

また、ＭＲ装置１００は、ｘ軸方向およびｙ軸方向の磁場発生効率が、ｚ軸方向の磁場発生効率よりも低い。しかし、本形態では、シーケンスＢ１ではｘ軸方向の傾斜磁場ＭＰＧｘ１とｙ軸方向の傾斜磁場ＭＰＧｙ１とを合成させており、シーケンスＢ２ではｘ軸方向の傾斜磁場ＭＰＧｘ２とｙ軸方向の傾斜磁場ＭＰＧｙ２とを合成させているので、ｘ軸方向およびｙ軸方向の磁場発生効率が低くても、傾斜磁場強度の大きい傾斜磁場を発生させることができる。

【0054】

更に、本形態におけるシーケンスＢ１では、傾斜磁場ＭＰＧｘ１の傾斜磁場強度はＧ_ｘｃｏｓαであり、傾斜磁場ＭＰＧｙ１の傾斜磁場強度はＧ_ｘｓｉｎαである（図６参照）。一方、通常のスキャンにおけるシーケンスＡ１の傾斜磁場ＭＰＧｘの傾斜磁場強度は、Ｇｘである（図２参照）。０°＜α＜９０°の範囲では、ｓｉｎα＜１であり、ｃｏｓα＜１であるので、本形態におけるシーケンスＢ１は、通常のスキャンにおけるシーケンスＡ１よりも、傾斜磁場強度が小さくなる。したがって、本形態におけるシーケンスＢ１は、通常のスキャンにおけるシーケンスＡ１よりも、傾斜磁場の面積が小さくて済む。このため、本形態のスキャンは、通常のスキャンと比較すると、傾斜磁場の傾斜パルスのパルス幅を短くすることができるので、シーケンスＢ１におけるエコー時間ＴＥの延長を防止することができる。同様に、本形態におけるシーケンスＢ２は、通常のスキャンにおけるシーケンスＡ２よりも、傾斜磁場の面積が小さくて済むので、シーケンスＢ２におけるエコー時間ＴＥの延長を防止することもできる。

【0055】

また、傾斜磁場の角度αは、０＜｜ｓｉｎα｜＜１、０＜｜ｃｏｓα｜＜１を満たす条件下で、任意の値に設定することができる。例えば、０°＜α＜９０°の範囲の中から任意の値に設定することができる。ただし、本形態のように、ｘ軸方向の傾斜磁場発生効率と、ｙ軸方向の傾斜磁場発生効率が同じ場合は、α＝４５°に設定することが好ましい。｜Ｇｘ｜＝｜Ｇｙ｜＝｜Ｇｚ｜＝Ｇの傾斜磁場を作る場合、α＝４５°に設定しておくことにより、傾斜コイル２２ｘのコイル電流Ｉｘは、傾斜コイル２２ｙのコイル電流Ｉｙと同じ値に設定される（表５参照）。したがって、Ｘ軸アンプ６ｘの半導体素子に掛かる負荷は、Ｙ軸アンプ６ｙの半導体素子に掛かる負荷と同じになるので、半導体素子に掛かる負荷を均一に分散させることができる。

【0056】

尚、本形態の方法によれば、スルーレートＳＲも改善することが可能となる。そのことを検証するために、実験を行った。以下に実験結果について説明する。

【0057】

図７は、実験結果を示す図である。
図７には、傾斜磁場強度と時間との関係を示すグラフが示されている。

【0058】

ラインＬ１は、傾斜コイル２２ｘが傾斜磁場を発生したときの傾斜磁場強度と時間との関係を表している。
ラインＬ２は、傾斜コイル２２ｚが傾斜磁場を発生したときの傾斜磁場強度と時間との関係を表している。
ラインＬ３は、傾斜コイル２２ｘと傾斜コイル２２ｙとの組合せにより傾斜磁場を発生したときの傾斜磁場強度と時間との関係を表している。

【0059】

図７を参照すると、ラインＬ３はラインＬ２とほぼ一致している。したがって、傾斜コイル２２ｘと傾斜コイル２２ｙとを組み合わせることにより、傾斜コイル２２ｘのみで傾斜磁場を発生させる場合よりも、スルーレートＳＲを大きくすることができるので、エコー時間ＴＥを更に短くすることが可能となる。

【0060】

尚、本形態では、ｚ軸方向の傾斜磁場発生効率が、ｘ軸方向およびｙ軸方向の傾斜磁場発生効率より高い場合について説明されている。しかし、本発明は、３軸方向のうちのいずれかの軸方向の傾斜磁場発生効率が、他の軸方向の傾斜磁場発生効率より高い場合に適用することができる。

【0061】

本形態では、２つの傾斜パルスを有するＭＰＧ（Motion Probing Gradient）を作る例について説明したが、本発明は、１つの傾斜パルスのみから構成される傾斜磁場や、３つ以上の傾斜パルスから構成される傾斜磁場を発生させるときにも適用することができる。また、本形態では、ＭＰＧを発生させる例について説明したが、本発明は、ＭＰＧとは別の傾斜磁場を発生させるときにも適用することができる。更に、本形態では、拡散強調画像データを取得するためのシーケンスを実行する例について説明されているが、本発明は、拡散強調画像データを取得するためのシーケンスに限定されることはなく、種々のシーケンスに適用することができる。

【符号の説明】

【0062】

２ マグネット
３ テーブル
３ａ クレードル
４ 受信コイル
５ 勾配磁場電源
６ 増幅器
７ 送信器
８ 受信器
９ 制御部
１０ 操作部
１１ 表示部
１２ 被検体
２１ ボア
２２ｘ、２２ｙ、２２ｚ 傾斜コイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】