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JP2007090001A - Ｍｒスキャン方法およびｍｒｉ装置 - Google Patents

Ｍｒスキャン方法およびｍｒｉ装置 Download PDF

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JP2007090001A JP2005287002A JP2005287002A JP2007090001A JP 2007090001 A JP2007090001 A JP 2007090001A JP 2005287002 A JP2005287002 A JP 2005287002A JP 2005287002 A JP2005287002 A JP 2005287002A JP 2007090001 A JP2007090001 A JP 2007090001A
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Shusuke Kawai
秀典 河合
Yoshikazu Ikezaki
吉和 池崎
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Abstract

【課題】パラレルイメージングにおいて、アーチファクトを低減し、血管内部の信号を増加させる。
【解決手段】校正データ収集用シーケンスＣＳ１では、フリップ角αのＲＦパルスαとスライス勾配ＳＳを印加し、位相エンコードパルスＰＥを印加する。そして、流れ補償パルス（ハッチング部分）を付加したリードパルスＲＤを印加しながら、ＭＲ信号ｅを受信する。
【効果】キャリブレーション・スキャンで、流れ補償を加えたシーケンスを用いるため、血流に起因するアーチファクトを低減できる。また、血管内部の信号が増加するため、校正データのＳＮ比を向上できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＭＲ（Magnetic Resonance）スキャン方法およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に関し、さらに詳しくは、パラレルイメージングにおいて、アーチファクトを低減し、血管内部の信号を増加させうるＭＲスキャン方法およびＭＲＩ装置に関する。
従来、ＳＥＮＳＥやＡＳＳＥＴなどと呼ばれるパラレルイメージングの技術が知られている（例えば、特許文献１，非特許文献１参照。）。
他方、流れ補償パルスを付加したシーケンスが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００４−３２１７９１号公報 特開平１１−３１８８５２号公報 Klaas P. Pruessmann et al."SENSE:Sensitivity Encoding for Fast MRI"Magnetic Resonance in Medicine 42 (1999) pp.952-962
従来、パラレルイメージングのシーケンスに流れ補償パルスを付加することは行われていない。
このため、血流によるアーチファクトが生じたり、血管内部の信号が弱くなる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、パラレルイメージングにおいて、アーチファクトを低減し、血管内部の信号を増加させうるＭＲスキャン方法およびＭＲＩ装置を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、パラレルイメージングのキャリブレーション・スキャンで、流れ補償パルスを付加したシーケンスを用いることを特徴とするＭＲスキャン方法を提供する。
キャリブレーション・スキャンで得た校正データにより求めた各コイルの感度マップｓ(coil)を順に並べた感度マトリクスＳと、各コイルを用いたスキャン（位相エンコード方向に撮像視野を狭めたスキャン）で得た本データにより求めた複素数画像ａ(coil)を順に並べた画像マトリクスＡとから、次式の複素数演算により合成画像Ｖが求められる。
Ｖ＝（ＳHΨ-1Ｓ）-1ＳHΨ-1Ａ
上式で、ＳHは、Ｓの随伴行列（conjugate transpose）である。Ψは、noise correlation matrix である。noise correlation matrix を使用しない場合は、Ψは、単位行列とする。この計算は、ピクセル毎に行われる。
なお、上式は、非特許文献１（Klaas P. Pruessmann et al.“SENSE:Sensitivity Encoding for Fast MRI”Magnetic Resonance in Medicine 42(1999) pp.952-962）に記載されている。
従来のキャリブレーション・スキャンでは、血流に起因する位相変化が感度マトリクスＳにも画像マトリクスＡにも含まれてしまうため、上式の複素数演算で両方の位相変化が加わってしまい、合成画像Ｖに位相が正しく反映されなくなり、アーチファクトを生じる。また、血管内部の信号が弱くなり、校正データのＳＮ比が悪くなる。
そこで、上記第１の観点によるＭＲスキャン方法では、キャリブレーション・スキャンで、流れ補償パルスを付加したシーケンスを用いる。これにより、血流に起因する１次の位相変化が感度マトリクスＳには含まれなくなる。よって、画像マトリクスＡの位相だけが合成画像Ｖに反映される。つまり、合成画像Ｖに位相が正しく反映されるようになり、アーチファクトを低減できる。また、血管内部の信号が増加するため、校正データのＳＮ比を向上できる。
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点によるＭＲスキャン方法において、前記シーケンスは、グラジエントエコー系シーケンスであることを特徴とするＭＲスキャン方法を提供する。
上記第２の観点によるＭＲスキャン方法では、グラジエントエコー系シーケンスを用いるため、スキャン時間を短縮できる。
第３の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点によるＭＲスキャン方法において、前記シーケンスのリード勾配に前記流れ補償パルスを付加することを特徴とするＭＲスキャン方法を提供する。
上記第３の観点によるＭＲスキャン方法では、リード勾配に流れ補償パルスを付加することにより、血流の影響を抑制できる。
第４の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点によるＭＲスキャン方法において、前記シーケンスのスライス勾配に前記流れ補償パルスを付加することを特徴とするＭＲスキャン方法を提供する。
上記第４の観点によるＭＲスキャン方法では、スライス勾配に流れ補償パルスを付加することにより、血流の影響を抑制できる。
第５の観点では、本発明は、複数のコイルと、流れ補償パルスを付加したシーケンスにより前記コイルの感度分布を表す校正データを収集する校正スキャン手段と、位相エンコード方向に撮像視野を狭めたスキャンを行って前記コイル毎の本データを収集する本スキャン手段と、前記校正データと前記コイル毎の本データを基に位相エンコード方向の折り返しを除去する演算を行い合成画像を生成する合成手段とを具備することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第５の観点によるＭＲＩ装置では、前記第１の観点によるＭＲスキャン方法を好適に実施できる。
第６の観点では、本発明は、前記第５の観点によるＭＲＩ装置において、前記シーケンスは、グラジエントエコー系シーケンスであることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第６の観点によるＭＲＩ装置では、前記第２の観点によるＭＲスキャン方法を好適に実施できる。
第７の観点では、本発明は、前記第５または前記第６の観点によるＭＲＩ装置において、前記シーケンスのリード勾配に前記流れ補償パルスを付加することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第７の観点によるＭＲＩ装置では、前記第３の観点によるＭＲスキャン方法を好適に実施できる。
第８の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点によるＭＲスキャン方法において、前記シーケンスのスライス勾配に前記流れ補償パルスを付加することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第８の観点によるＭＲＩ装置では、前記第４の観点によるＭＲスキャン方法を好適に実施できる。
本発明のＭＲスキャン方法およびＭＲＩ装置によれば、合成画像Ｖに位相が正しく反映されるようになり、アーチファクトを低減できる。また、血管内部の信号が増加するため、校正データのＳＮ比を向上できる。
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、実施例１にかかるＭＲＩ装置１００を示すブロック図である。
このＭＲＩ装置１００において、マグネットアセンブリ１０１は、内部に被検体を挿入するための空間部分（ボア）を有し、この空間部分を取りまくようにして、被検体に一定の静磁場を印加する静磁場コイル１０１Ｃと、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の勾配磁場を発生するための勾配コイル１０１Ｇと、被検体内の原子核のスピンを励起するためのＲＦパルスを与える送信コイル１０１Ｔと、被検体からのＭＲ信号を受信するためのボディコイル１０１(0)およびＩチャンネルの受信コイル１０１(1)，…，１０１(Ｉ)とが配置されている。
静磁場コイル１０１Ｃ，勾配コイル１０１Ｇ，送信コイル１０１Ｔは、それぞれ静磁場電源１０２，勾配コイル駆動回路１０３，ＲＦ電力増幅器１０４に接続されている。また、ボディコイル１０１(0)，受信コイル１０１(1)，…，１０１(Ｉ)は、それぞれ前置増幅器１０５(0)，１０５(1)，…，１０５(Ｉ)に接続されている。
なお、ボディコイル１０１(0)を送信コイル１０１Ｔとして使用する場合もある。
また、静磁場コイル１０１Ｃの代わりに永久磁石を用いてもよい。
シーケンス記憶回路１０８は、計算機１０７からの指令に従い、記憶しているパルスシーケンスに基づいて勾配コイル駆動回路１０３を操作し、勾配コイル１０１Ｇから勾配磁場を発生させると共に、ゲート変調回路１０９を操作し、ＲＦ発振回路１１０の搬送波出力信号を所定タイミング・所定包絡線形状・所定位相のパルス状信号に変調し、それをＲＦパルスとしてＲＦ電力増幅器１０４に加え、ＲＦ電力増幅器１０４でパワー増幅した後、送信コイル１０１Ｔに印加する。
セレクタ１１１は、ボディコイル１０１(0)，受信コイル１０１(1)，…，１０１(Ｉ)で受信され前置増幅器１０５(0)，１０５(1)，…，１０５(Ｉ)で増幅されたＭＲ信号をｍ個のレシーバ１１２(1)，１１２(2)，…，１１２(m)に伝達する。これは、ボディコイル１０１(0)，受信コイル１０１(1)，…，１０１(Ｉ)とレシーバ１１２(1)，１１２(2)，…，１１２(m)の対応を可変にするためである。
レシーバ１１２(1)，１１２(2)，…，１１２(m)は、ＭＲ信号をデジタル信号に変換し、計算機１０７に入力する。
計算機１０７は、レシーバ１１２からデジタル信号を読み込み、処理を施して、ＭＲ画像を生成する。また、計算機１０７は、操作卓１１３から入力された情報を受け取るなどの全体的な制御を受け持つ。
表示装置１０６は、画像やメッセージを表示する。
図２は、ＭＲスキャン処理を示すフロー図である。
ステップＱ１では、流れ補償を加えたシーケンスにより被検体からのＭＲ信号をボディコイル１０１(0)，受信コイル１０１(1)，…，１０１(Ｉ)で並列に受信して各コイルの校正データｃ(0)，ｃ(1)，…，ｃ(Ｉ)を収集する。
図３は、実施例１に係る流れ補償を加えたシーケンスの例示図である。
この校正データ収集用シーケンスＣＳ１では、フリップ角αのＲＦパルスαとスライス勾配ＳＳを印加し、位相エンコードパルスＰＥを印加する。そして、流れ補償パルス（ハッチング部分）を付加したリードパルスＲＤを印加しながら、ＭＲ信号ｅを受信する。
なお、勾配コイル１０１ＧのＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の組み合わせによりスライス軸，位相エンコード軸，リード軸が形成される。
図２に戻り、ステップＱ２では、通常のシーケンスにより被検体からのＭＲ信号を受信コイル１０１(1)，…，１０１(Ｉ)で並列に受信して各コイルの本データｈ(1)，…，ｈ(Ｉ)を収集する。
そして、ＭＲスキャン処理を終了する。
この後、校正データｃ(0)，ｃ(1)，…，ｃ(Ｉ)と本データｈ(0)，ｈ(1)，…，ｈ(Ｉ)を基に、例えば次の手順により、合成画像Ｖを生成する。
（１）校正データｃ(0)，ｃ(1)，…，ｃ(Ｉ)から複素数画像Ｃ(0)，Ｃ(1)，…，Ｃ(Ｉ)を生成し、ボディコイル１０１(0)の複素数画像Ｃ(0)で受信コイル毎の複素数画像Ｃ(1)，…，Ｃ(Ｉ)を割り算して各受信コイルの感度マップｓ(1)，…，ｓ(Ｉ)を求め、それら感度マップｓ(1)〜ｓ(Ｉ)を順に並べて感度マトリクスＳを得る。
（２）本データｈ(1)，…，ｈ(Ｉ)から複素数画像Ｈ(1)，…，Ｈ(Ｉ)を生成し、それら複素数画像Ｈ(1)，…，Ｈ(Ｉ)を順に並べて複素数画像マトリクスＡを得る。
（３）感度マトリクスＳと複素数画像マトリクスＡから合成画像Ｖを得る。
Ｖ＝（ＳHΨ-1Ｓ）-1ＳHΨ-1Ａ
実施例１のＭＲＩ装置１００によれば、キャリブレーション・スキャンで、流れ補償を加えたシーケンスを用いるため、血流に起因する位相変化が感度マトリクスＳには含まれなくなる。よって、複素数画像マトリクスＡの位相だけが合成画像Ｖに反映される。つまり、合成画像Ｖに位相が正しく反映されるようになり、アーチファクトを低減できる。また、血管内部の信号が増加するため、校正データのＳＮ比を向上できる。
図４は、実施例２に係る流れ補償を加えたシーケンスの例示図である。
この校正データ収集用シーケンスＣＳ２では、フリップ角αのＲＦパルスαと流れ補償パルス（ハッチング部分）を付加したスライス勾配ＳＳとを印加し、位相エンコードパルスＰＥを印加する。そして、リードパルスＲＤを印加しながら、ＭＲ信号ｅを受信する。
ボディコイル１０１(0)は受信に用いず、受信コイル１０１(1)，…，１０１(Ｉ)だけで校正データｃ(1)，…，ｃ(Ｉ)を得て、サム・オブ・スクエア法により、各コイルの感度マップｓ(1)，…，ｓ(Ｉ)を求めてもよい。
図３の校正データ収集用シーケンスＣＳ１および図４の校正データ収集用シーケンスＣＳ２はグラジエントエコー系シーケンスであるが、スピンエコー系シーケンスにより校正データｃ(0)，ｃ(1)，…，ｃ(Ｉ)を収集してもよい。
本データを収集するシーケンスに流れ補償パルスを付加してもよい。
本発明のＭＲスキャン方法及びＭＲＩ装置は、血管の断層像を撮影するのに利用できる。
実施例１に係るＭＲＩ装置を示す構成ブロック図である。 実施例１に係るＭＲスキャン処理を示すフロー図である。 実施例１に係る校正データ収集用シーケンスを示す例示図である。 実施例２に係る校正データ収集用シーケンスを示す例示図である。
符号の説明
１００ ＭＲＩ装置
１０７ 計算機
１０１Ｔ 送信コイル
１０１(0) ボディコイル
１０１(1)〜１０１(Ｉ) 受信コイル

Claims (8)

  1. パラレルイメージングのキャリブレーション・スキャンで、流れ補償パルスを付加したシーケンスを用いることを特徴とするＭＲスキャン方法。
  2. 請求項１に記載のＭＲスキャン方法において、前記シーケンスは、グラジエントエコー系シーケンスであることを特徴とするＭＲスキャン方法。
  3. 請求項１または請求項２に記載のＭＲスキャン方法において、前記シーケンスのリード勾配に前記流れ補償パルスを付加することを特徴とするＭＲスキャン方法。
  4. 請求項１または請求項２に記載のＭＲスキャン方法において、前記シーケンスのスライス勾配に前記流れ補償パルスを付加することを特徴とするＭＲスキャン方法。
  5. 複数のコイルと、流れ補償パルスを付加したシーケンスにより前記コイルの感度分布を表す校正データを収集する校正スキャン手段と、位相エンコード方向に撮像視野を狭めたスキャンを行って前記コイル毎の本データを収集する本スキャン手段と、前記校正データと前記コイル毎の本データを基に位相エンコード方向の折り返しを除去する演算を行い合成画像を生成する合成手段とを具備することを特徴とするＭＲＩ装置。
  6. 請求項５に記載のＭＲＩ装置において、前記シーケンスは、グラジエントエコー系シーケンスであることを特徴とするＭＲＩ装置。
  7. 請求項５または請求項６に記載のＭＲＩ装置において、前記シーケンスのリード勾配に前記流れ補償パルスを付加することを特徴とするＭＲＩ装置。
  8. 請求項１または請求項２に記載のＭＲスキャン方法において、前記シーケンスのスライス勾配に前記流れ補償パルスを付加することを特徴とするＭＲＩ装置。
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