JPH08107888A

JPH08107888A - 高速磁気共鳴スペクトロスコピックイメージング方法及び装置

Info

Publication number: JPH08107888A
Application number: JP6244319A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Shimizu; 博道清水
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】生体のＭＲスペクトロスコピックイメージン
グを短時間に実施する。【構成】第１工程１１において、２つの位相の反転し
た狭帯域π／２ＲＦパルス１３、−π／２ＲＦパルス１
４を連続照射し、計測スライス内の単一のスペクトルの
スピンをフリップバックさせてそのスライス内の全スペ
クトルはその縦磁化を熱平衡状態に保存するとともに、
大強度クラッシャー傾斜磁場１７によりスライス外の妨
害ピークを抑圧する。引き続いて第２工程１２において
狭帯域ＲＦパルス１５により所望のスペクトルのみを励
起し、エコープレナー法により画像を形成する。縦緩和
のための待ち時間を設けることなく、連続して他の所望
のスペクトルの計測を同様に実施する。【効果】空間情報あるいはスペクトル情報をエンコー
ドするための反復操作が不要となるため、極く短時間で
スペクトロスコピックイメージを形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療用磁気共鳴診断装
置を用いる核磁気共鳴スペクトロスコピックイメージン
グ法の撮影方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療用磁気共鳴診断（ＭＲＩ）装置を用
いるスペクトロスコピックイメージング法（化学シフト
イメージングともいう。以下、ＭＲＳＩ法と記す）は生
体内の特定の化学種の分布を画像化する手法であり、Ｍ
ＲＩと異なり形態情報ばかりでなく、糖代謝、エネルギ
ー代謝等の化学情報が得られるため、疾病の初期の段階
での診断が可能という大きな特徴を有している。このＭ
ＲＳＩ法は、同じ原子核であっても化学種によって化学
シフトδが異なることを利用したもので、通常のイメー
ジングにおける空間座標軸の情報に加え、化学シフトδ
座標軸（スペクトル軸）についても情報を得るものであ
る。このため、空間軸にスペクトル軸を含めた次元につ
いて多次元フーリエ変換を行う多次元フーリエ変換法、
スペクトル軸について位相エンコードする位相エンコー
ド法など様々なＭＲＳＩ法が試みられている。これらＭ
ＲＳＩ法は、核磁化をスペクトル毎に分解し特定の成分
のみを計測するため、計測対象の核スピンの絶対量がＭ
ＲＩに比べて本質的に少なく、従って低感度になるため
十分なＳＮ比を実現するためには測定に長時間を要し、
これまで臨床応用が困難であった。

【０００３】例えば、３Ｄ−ＣＳＩ（化学シフトイメー
ジング）法（Maudsley, A.A. et al., J. Magn. Reson.
51, 147(1983)）のような多次元フーリエ変換法は、２
次元或いは３次元の空間座標に関する情報をすべて位相
にエンコードし、磁場勾配のない状態でデータを取込
み、３次元或いは４次元のフーリエ変換によって２次元
或いは３次元の化学シフト像を得るものであり、平面
（２次元）の測定の場合でも２方向の空間軸を位相エン
コードするため、計測に長時間を要するという欠点があ
る。一例として繰返し時間（ＴＲ）を１ｓ、画像マトリ
クスを３２×３２とした場合、約１７分を要する。臨床
応用の観点からはこの程度のマトリクスが上限である。
このように多次元ＣＳＩ法では、マトリクスを増やすと
計測時間が膨大になるため、ＭＲＩに比べて空間分解能
は著しく制限されたものとならざるを得ない。

【０００４】また位相エンコード法は、π／２励起パル
スからπパルスまでの時間を変化させることにより（Se
pponen法）、或いはπ／２励起パルスからπパルスまで
の間の傾斜磁場の値を変化させることにより、スペクト
ル情報を位相エンコードするものである。しかし、この
場合にも空間軸の１方向及びスペクトル軸についてそれ
ぞれ位相エンコードするための反復が必要であり、計測
時間は長くならざるを得ない。

【０００５】一方、高速化を目指したもう一つのＭＲＳ
Ｉ法の流れとして、エコープレナー法を応用した計測シ
ーケンス（エコープレナーシフトマッピングという、以
下、ＥＰＳＭと略記する）が考案されている（Mansfiel
d, P.J.Phys. D, 16, L235(1983)およびMatsui, S. et
al., J. Am. Chem. Soc., 107, 2817(1985)等）。これ
は、平面測定の場合、空間軸の１つのみを位相エンコー
ドし、残る空間軸の１つとスペクトル軸は同時に周波数
エンコードして励起の反復回数を１次元分削減すること
により高速化する方法である。この方法の短所は、空間
座標とスペクトル座標を同時にエンコードするため位相
空間（ｋ空間）においてスペクトル座標のサンプリング
間隔が広くなり、このために計測されるスペクトル帯域
が狭くなる点である。このことは、設定された計測スペ
クトル帯域外に被写体のスペクトルが存在した場合に
は、これが帯域内へ折り返されアーチファクトとなるこ
とを意味する。この問題を回避するために、計測に先行
して計測スペクトル帯域外の不要なスペクトルを抑圧す
る工夫も考案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の３Ｄ−ＣＳＩ法は長い計測時間を要するという問題が
あり、本質的に高速計測には不向きである。ＥＰＳＭ法
には計測スペクトル帯域が狭いという問題があるもの
の、工夫の余地があり将来性が高い。このような工夫の
例としては、狭帯域励起高周波（ＲＦ）パルスを用いる
平田らの方法が挙げられる（Hirata, S. et al., Proce
edings of the 12th SMRM 3,1266(1993)）。この方法
は、限定されたスペクトル領域についてスペクトルスコ
ピックイメージを得るもので、図６に示すように、ＥＰ
ＳＭによるスペクトロスコピックイメージング４２に先
立って、２．５ｐｐｍ程度の狭帯域のスペクトルのみを
励起するための工程４１を設ける。即ち、狭帯域の選択
励起ＲＦパルス４３を印加した後、ＲＦパルス４３と位
相がπ異なるＲＦパルス４４を反転したスライス選択正
傾斜磁場Ｇｚとともに印加して、ＲＦパルス４３によっ
て励起した所望のスペクトルの磁化をフリップバックに
より縦磁化に退避させた後、クラッシャー傾斜磁場４７
を印加して不要スペクトルの横磁化を擬似飽和させる。
しかる後に、スライス選択性π／２ＲＦパルスを印加し
て、狭帯域のスペクトルのみを励起し、位相エンコード
傾斜磁場４８を加えるとともに、反転する読みだし傾斜
磁場４０１を連続的に加えて、複数のエコー信号４０２
を得るものである。

【０００７】すなわち、この帯域限定型のＥＰＳＭ法で
も、スペクトロスコピックイメージング工程４２におい
ては、空間座標の１軸は位相エンコード傾斜磁場４８に
よってエンコードされ、空間座標の他の１軸とスペクト
ル軸については周波数エンコードされたエコー信号が得
られるのであるが、この際、ＥＰＳＭにおける計測帯域
の狭さに起因する折り返しの問題を、狭帯域の選択励起
ＲＦパルス４３、４４、４５により回避する。またこの
ＲＦパルスでも隣接スライス内の不要なスペクトルピー
クが励起される可能性があるが、この問題をフリップバ
ック後のクラッシャー傾斜磁場４７による疑似飽和によ
って解決している。更にこの方法では、複数の狭帯域を
計測するために計測を繰り返す場合、計測スライス内の
他のスペクトル帯域では縦磁化が保存されているため、
繰り返し時間（ＴＲ）の待ち時間を設けずに他の帯域の
連続励起が可能であるので、測定の繰り返しによる計測
時間の延長は、大幅に緩和されたもとのとなる。従っ
て、計測時間から来るマトリクスの制限は前述の３Ｄ−
ＣＳＩ法に比べると緩やかなものとなる。

【０００８】しかし、この場合にも空間座標の１軸に関
しては位相エンコードしているため、１つのスペクトル
帯域の計測において励起の反復はやはり必要である。と
ころで、生体内の主なＭＲ観測対象核種である¹Ｈと³¹
Ｐについて考えてみると、in vivo計測の対象とし得る
化合物は、量的に¹Ｈの場合でＮ−アセチルアスパラギ
ン酸（ＮＡＡ）、コリン、クレアチンおよびクレアチン
りん酸、乳酸等の高々数本のピークに限られる。これら
以外にＧＡＢＡ、グルタミン、グルタミン酸、イノシン
酸、タウリン等のピークも存在するが、これらは長時間
の積算を行うスペクトル測定では観測され得るものの、
短時間での画像化には適さない。 ³¹Ｐの場合でも同様に
α、β、γ−ＡＴＰ、りん酸クレアチン、ＰＤＥ、ＰＭ
Ｅおよび無機りん酸等の数本のピークのみが画像化の対
象となる。

【０００９】そこで、ＭＲＳＩ計測をスペクトルの取得
ではなく画像化の観点から見た場合には、以上述べた３
Ｄ−ＣＳＩ法やＥＰＳＭ法（帯域限定型のＥＰＳＭ法を
含む）では、スペクトルデータ点数がそれぞれ３Ｄ−Ｃ
ＳＩ法で２５６〜１０２４、ＥＰＳＭ法で１６〜６４
と、多すぎて無駄が多い。しかも全体としての計測時間
を実用的な範囲にするためには、空間分解能を犠牲とせ
ざるを得ない。また、位相エンコード法であるSepponen
法とエコープレナー法とを組み合わせた高速ＭＲＳＩ法
にGuimaraesらの方法がある(Guimaraes, A. R. et al.,
Proceedings ofthe 12th SMRM 1, 43(1993))が、同法
でもスペクトル情報を位相エンコ−ドするための反復が
必要であり、スペクトルデータ量は過多といえる。

【００１０】すなわち上述の各方法では、スペクトロス
コピックイメージと同時にマルチボクセルのスペクトル
を同時に得ることができるが、前者のみを必要とする場
合には計測に無駄があるといえる。本発明はこのような
観点からなされたものであり、所望の比較的少数のスペ
クトルの分布画像を短時間で取得する方法を提供するこ
とを目的とするものである。また本発明は高い時間分解
能及び空間分解能で所望のスペクトロスコピックシフト
イメージを得ることができるＭＲＳＩ方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の高速ＭＲＳＩ方法は、特定の単一のスペク
トル選択のための第１工程と、そのスペクトルについて
のイメージング計測のための高速画像法からなる第２工
程とを含み、これら第１及び第２の工程を対象とするス
ペクトルを変えて少なくとも１回以上反復するものであ
る。尚、ここで単一のスペクトルとは、化学シフトによ
って分裂した個々のスペクトルピーク（共鳴線）を言う
ものとする。

【００１２】第１工程は、好適には、平田らの帯域限定
型のＥＰＳＭ法において用いられた、狭帯域選択励起Ｒ
Ｆパルス照射、フリップバックおよび擬似飽和傾斜磁場
からなるスペクトル選択と類似した手法を採用するが、
この際スペクトル選択性ＲＦパルス（狭帯域のＲＦパル
ス）として、その帯域幅が目的とする単一のスペクトル
とこれに隣接するスペクトルとの周波数の差よりも狭い
ＲＦパルスを用い、第２工程においては特定のスペクト
ルのみが計測されるようにする。即ち、帯域幅が目的と
するスペクトルとこれに隣接するスペクトルとの周波数
の差よりも狭いＲＦパルスをスライス選択性傾斜磁場と
同時に照射し、次いでこのＲＦパルスと位相のみがπ
（１８０゜）変化した同様のＲＦパルスを、符号の逆転
したスライス選択性傾斜磁場と同時に照射する。第１と
第２のＲＦパルス照射は連続して行う。これにより第１
回のＲＦパルスで励起した磁化をフリップバックさせ
る。更に第２回目の高周波パルスの照射後に大強度の傾
斜磁場を、直交する３つの空間軸の少なくとも一つに印
加し、隣接するスライス内の他のスペクトルの磁化を疑
似飽和させる。この状態で第２工程のイメージング計測
を行う。

【００１３】第２工程は、エコープレナー法、グラディ
エントエコー法等の高速画像法であり、特にブリップ状
の傾斜磁場とそれと直交する方向について短い間隔で反
転する傾斜磁場とを組合せたエコープレナー法が好適で
ある。これら第１工程と第２工程は、第１工程における
スペクトル選択性ＲＦパルスの帯域を順次変更しなが
ら、磁化の縦緩和の待ち時間を設けずに、繰返し実行
し、所望の複数個のスペクトル全部について画像取得を
行う。

【００１４】本発明の磁気共鳴画像診断装置は、上記本
発明のＭＲＳＩ方法を実現するものであり、傾斜磁場及
びＲＦパルスを所定のシーケンスによって照射するため
のシーケンサを備え、このシーケンサは、被検体の選択
されたスライス内の単一のスペクトルのみを選択的に励
起するために狭帯域ＲＦパルス照射を含む第１工程と、
選択的に励起されたスペクトルについて高速で画像デー
タを取得する第２工程とを、対象とするスペクトルを変
えて少なくとも１回以上反復するシーケンスを備えてい
る。

【００１５】

【作用】本発明では、高精度のスペクトル選択励起と高
速画像法とを組合せているので、スペクトル情報につい
てのエンコード化を不要とし、必要なスペクトル成分に
ついてのみ高分解能の画像を高速で得ることができる。
特に狭帯域選択励起ＲＦパルス照射、フリップバックお
よび擬似飽和傾斜磁場からなるスペクトル選択を行うこ
とにより、化学シフトアーチファクトのない画像を得る
ことができる。また第２工程の高速画像法としてエコー
プレナー法を用いることにより、一回の励起で２次元の
画像が形成され、３Ｄ−ＣＳＩ法やＥＰＳＭ法のような
空間座標をエンコードするための励起の反復を要しない
ので、極めて高速に画像を形成することができる。尚、
一回の計測で得られるのは一つのスペクトルピークの画
像のみであるため、異なるピークを画像化するためには
反復が必要になるが、この反復は画像情報が得られる高
々数本のピークについて行えばよいので数回にすぎな
い。他方、マトリクスはエコープレナー法と同様に設定
できるため、６４²ないし１２８²が可能であり、３Ｄ−
ＣＳＩ法やＥＰＳＭ法を大きく上回る画像データを得る
ことができる。

【００１６】また、第１工程では第１回と第２回のＲＦ
パルス照射を連続して行い、フリップバックを短時間の
内に実施するため、この工程を付加したことにより全体
の画像計測時間が著しく延長されるということはない。
更にフリップバックおよび擬似飽和傾斜磁場を含むスペ
クトル選択を行うことにより、スライス内の異なるスペ
クトルピークは縦磁化が保存されＴＲを待たずに順次計
測できるため、複数のスペクトルについてのスペクトロ
スコピックイメージを短時間で得ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明のＭＲＳＩ方法の実施例を図面
を参照して詳細に説明する。図４は本発明が適用される
磁気共鳴画像診断装置の概略構成を示す図で、この装置
は被検体４１の置かれる空間に静磁場を発生させるため
の静磁場発生磁石３０と、この空間に傾斜磁場を発生さ
せるための傾斜磁場発生部３５及び傾斜磁場コイル３６
と、被検体にＲＦパルスを照射するための高周波送信部
３２及びＲＦコイル３４と、被検体から発生する磁気共
鳴信号を検出するための検出手段として受信用ＲＦコイ
ル３７及び信号受信部３３と、信号受信部３３の受信し
た信号を信号処理して画像化する画像作成部３８と、画
像を表示する表示部４０と、これらを制御する制御部３
１とを備えており、制御部３１は傾斜磁場及びＲＦパル
スを所定のシーケンスによって照射するためのシーケン
サを備えている。

【００１８】静磁場発生磁石３０は、被検体４１の周り
に強く均一な水平もしくは垂直方向の静磁場を発生させ
るもので、典型的には磁場強度０．１Ｔから４．７Ｔの
磁場を発生する。磁石としては超伝導磁石や常伝導磁
石、永久磁石が使用される。ＲＦコイル３４は高周波送
信部３２の出力により、周波数４ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ
の高周波磁場を発生する。傾斜磁場コイル３６は、傾斜
磁場発生部３５の出力により、直交する３軸Ｘ、Ｙ、Ｚ
方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生する。受信部３
３はＲＦコイル３７の信号を受信し、その出力は画像作
成部２８でフーリエ変換や画像再構成等の処理をされ、
その後表示部４０で表示される。シーケンサには以下述
べるようなＭＲＳＩ方法によるパルスシーケンスが備え
られている。

【００１９】図１は、本発明のＭＲＳＩ方法の実施例を
示すパルスシーケンスであり、目的スペクトルのみを選
択的に励起するための第１工程１１と、画像データを取
得するためのエコープレナー法から成る第２工程１２と
から成る。第１工程１１では、薄いスライス面内の目的
とするスペクトルピークの磁化を励起するための極く狭
帯域のπ／２ＲＦパルス１３及び−π／２ＲＦパルス１
４と、これらＲＦパルス１３、１４と同時に印加される
Ｚ方向のスライス選択性傾斜磁場Ｇｚと、大強度のクラ
ッシャー傾斜磁場Ｇｚ、Ｇｙ、Ｇｘ１７とを含む。

【００２０】第１及び第２のＲＦパルス１３、１４は、
図２に示すようにその帯域幅Δν_RFが目的とする単一の
スペクトルＡとこれに隣接するスペクトルＢとの周波数
の差△νδよりも狭いものを用い、第１のＲＦパルス１
３は、正方向の傾斜磁場Ｇｚとともに被写体へ印加され
る。第２のＲＦパルスは第１のＲＦパルスと位相のみが
逆で、負方向の傾斜磁場Ｇｚとともに、ＲＦパルス１３
の直後に印加される。この２つのＲＦパルスにより、観
測スライス内の目的スペクトルピ−クの縦磁化はｚ軸方
向へフリップバックし、他方で観測スライスに隣接する
スライス内で励起された他のスペクトルの磁化は、もし
それが存在すれば横磁化としてｘ−ｙ平面内に留まる。
クラッシャー傾斜磁場は、残留する横磁化の位相を拡散
させ、この横磁化成分が第２工程で画像形成に寄与しな
いようにする。

【００２１】第２工程１２は、図１の実施例ではスピン
エコー形のエコープレナー法を用いた画像計測シーケン
スから成り、画像取得用のπ／２ＲＦパルス１５及び静
磁場の不均一等によるスピンの位相分散を補正するため
のπＲＦパルス１６が照射される。ＲＦパルス１５は、
第１工程のＲＦパルス１３、１４と同様の狭帯域のπ／
２パルスで、スライス選択のため、正もしくは負方向の
傾斜磁場Ｇｚとともに印加される。このパルス１５は好
ましくは、クラッシャ傾斜磁場１７に付随する渦電流の
減衰を待つ僅かな待ち時間をおいた直後に実施される。

【００２２】尚、πＲＦパルス１６は、静磁場の不均一
等によるスピンの位相分散を補正するためのパルスであ
るので、広帯域パルスであっても、またＲＦパルス１５
と同様に周波数選択性パルスを用いてもよい。周波数選
択性パルスを用いた場合、πパルスの長さは若干長くな
るが、スペクトル選択性を上げることができるので、例
えば¹Ｈの場合には、妨害となる水信号の低減に利用で
きる。

【００２３】図示するエコープレナー法では信号１０２
を取得するために、ブリップ状の傾斜磁場Ｇｙ１９及び
短い間隔で反転する傾斜磁場Ｇｘ１０１が加えられる。
反転する傾斜磁場Ｇｘ１０１に先立って印加される傾斜
磁場Ｇｘ１８はワープ傾斜磁場或いはオフセット傾斜磁
場と呼ばれるｋ空間におけるデータ取得開始位置を決め
るための傾斜磁場である。

【００２４】次に上述のパルスシーケンスを用いるＭＲ
ＳＩ方法について更に詳しく説明する。図２は被写体の
スペクトルの一部を模式的に示すもので、説明を簡単に
するために共鳴周波数の異なる２つのスペクトルＡ、Ｂ
（スペクトルピーク２１、２２）が示されている。尚、
図中横軸は周波数を表す。これらスペクトルピークの一
方を計測対象のスペクトルピーク２１、他方をそれに隣
接するピーク２２とするとき、既に述べたようにＲＦパ
ルス１３、１４の帯域幅Δν_RFは隣接ピークまでの間隔
Δνδよりも小さく設定されている（式（１））。

【００２５】

【数１】

【００２６】なお、ＲＦパルスの帯域幅Δν_RFは、パル
ス形としてsinc関数を用いた場合、Δν_RF＝ｎ／Ｔ（式
中、ｎはsinc関数のゼロクロス点数、Ｔはパルスの長さ
を表す）で与えられる。従って、ゼロクロス点及びパル
ス長を適当に選択することにより所望の帯域幅とするこ
とができる。このような狭帯域のＲＦパルス１３を正の
傾斜磁場Ｇｚと共に照射することにより、図３（ａ）に
示すように計測スライスＳ₀内では所望のピーク２１の
スピンのみが励起され、縦磁化がπ／２倒れる。他方、
ピーク２２のスピンはこのスライス内では励起されない
が、スライスＺBの外部で、その傾斜磁場強度Ｇｚが下
式（２）を満たすとき、 ν_B＝γ／２π（Ｈ₀＋Ｇｚ・ＺB）（式中、ν_Bはスペクトルピーク２２の共鳴周波数、γ
は磁気回転比、Ｈ₀は静磁場強度を表す）励起され、縦
磁化がπ／２倒れる。図では隣接スライスＳ₊₁内でピー
ク２２の励起が生じたものとして説明する。

【００２７】この直後に今度は負の傾斜磁場Ｇｚと共に
位相をπ変化させた−π／２ＲＦパルス１４を印加する
と、図３（ｂ）に示すようにスペクトルＡの磁化はフリ
ップバックにより縦磁化へ戻るが、スライスＳ₊₁内のス
ペクトルＢの磁化は変化せず横磁化としてｘ−ｙ平面内
へ留まる。一方、このＲＦパルス１４によって反対側の
（スライスＳ₀を中心として対称の位置にある）スライ
スＳ_-1内でスペクトルＢの磁化が−π／２倒れる。引き
続いてクラッシャー傾斜磁場１７を３軸方向に印加する
と、図３（ｃ）に示すようにスライスＳ_-1とＳ₊₁内のス
ペクトルＢはスピンの位相が分散し擬似的に飽和され
る。以上の第１工程の結果、隣接スライス内の妨害ピー
ク２２は除去され、目的ピーク２１の縦磁化は初期の熱
平衡状態へ復帰する。

【００２８】従って、第２工程においてＲＦパルス１３
と同様の狭帯域ＲＦパルス１５をスライス選択傾斜磁場
Ｇｚとともに印加すれば、今度はスライスＳ₀内のスペ
クトルＡのみを励起することができ、その後、エコープ
レナー法で画像形成することにより、スペクトルＡのみ
の画像を得ることができる。即ち、ブリップ状の傾斜磁
場Ｇｙ１９を印加するとともに極めて短い間隔で反転傾
斜磁場Ｇｘ１０１を印加することにより、エコー信号１
０２を例えば３２ないし１２８個発生させる。

【００２９】画像作成部は、このように取得された信号
を処理して画像を再構成するのであるが、ここで収集さ
れた各ボクセルのデータはスペクトルＡについての画像
データのみである。従って異なるスペクトルＢについて
も、上記第１工程及び第２工程をＲＦパルスの搬送波の
周波数を変えて、同様に実施する。この場合、スペクト
ルＡについての第１工程において、スライスＳ₀内のス
ペクトルＡ以外のピークはまだ励起を受けておらず、縦
磁化が保存されている。従って、縦磁化の回復のための
繰返し時間ＴＲを設けることなく、直ちにＳ₀の他のス
ペクトルの計測を実行することができる。図では２つの
ピークのみを示したが、同様に複数の計測対象となるス
ペクトルについて計測を繰返し、最終的に複数のスペク
トルについての画像データを取得することができる。

【００３０】ここで具体的な数値を挙げると、¹Ｈの場
合、主な計測対象はＮＡＡ（２．０ｐｐｍ）、コリン
（３．２ｐｐｍ）、クレアチン（３．０ｐｐｍ）、乳酸
（１．３ｐｐｍ）等である（括弧内はスペクトル座標を
示す）。従って、隣接スペクトルまでの間隔を０．６ｐ
ｐｍと仮定すると、静磁場強度４．０Ｔ、ラーモア周波
数１７０ＭＨｚで、隣接スペクトルの周波数の差はΔν
δ＝１０２Ｈｚとなる。仮にＲＦパルスの帯域幅をΔν
_RF＝Δνδとし、ゼロクロス４点のｓｉｎｃ形であると
すると、次式（３）及び（４）より、スライス厚１ｍｍ
のときに、傾斜磁場強度はＧｚ＝２．４ｍＴ／ｍで、Ｒ
Ｆパルスの長さは３９ｍｓとなる。

【００３１】Δν_RF＝ｎ／Ｔ（３） Δν_RF＝γ／２π（Ｇｚ・ΔＺ）（４）（式中、γは¹Ｈの磁気回転比、ΔＺはスライス厚さを
表す）このようなＲＦパルスは通常のシーケンスのＲＦパルス
（数ｍｓ）と比較すると長いため、横緩和時間Ｔ₂によ
る信号の減衰が問題となるが、Ｔ₂の長いスペクトルで
は計測可能である。例えば脳内の重要な物質にＮＡＡが
あるが、このＴ₂は約３００ｍｓと十分に長い。従って
本発明によるＭＲＳＩにより画像化が可能となる。典型
的な例では第１工程の所要時間は９０ｍｓ程度、第２工
程の所要時間は１００ｍｓ程度であり、合計約１９０ｍ
ｓで１つのスペクトルについてのスペクトル画像が得ら
れる。異なるｎ種類のピークを順次画像化する場合、上
述したように連続励起できるので、全計測時間は１９０
ｍｓの約ｎ倍に延長されるに過ぎない。

【００３２】本発明によるＭＲＳＩ法では、更にピクセ
ルサイズに応じて、必要な信号加算処理を行う。これに
よりＳ／Ｎ比を向上させることができる。この場合、本
発明のＭＲＳＩ法は上述したようにエコープレナー法に
準じた超高速法であるため、心拍時相や呼吸の位相に同
期させて信号加算を行うことができるので、体動ア−チ
ファクトのないスペクトル画像を得ることができる。

【００３３】以上の説明では簡単のため、スライスＳ₀
の外部にスペクトルＢのみが存在する場合の述べたが、
それ以外のスペクトルが存在する場合でもこれらは第１
工程により全く同様に疑似飽和され、第２工程における
エコー信号計測から除去される。更に本発明のＭＲＳＩ
法では、スペクトルの選択性を一層向上させるため、例
えば¹Ｈの場合には、第１工程の前に水あるいは脂肪の
スピンからの信号を抑圧するための工程を付加してもよ
い。水或いは脂肪を抑圧する工程としては、ＣＨＥＳＳ
法、２項パルス等公知の技術を採用することができる。

【００３４】尚、図１の実施例は説明のために代表的な
シーケンスを示したものであり、細部は変更することが
できる。例えば、クラッシャー傾斜磁場１７は必ずしも
３軸全部に必要ではなく、場合によっては最も効果的な
ｚ軸のみとすることも可能である。また第２工程として
スピンエコー形のエコープレナーのシーケンスを示した
が、グラディエントエコー形のシーケンスでもよい。こ
の場合には、図１の第２工程においてπ／２パルス１５
に次いで印加されるπパルス１６が省略される。このπ
パルスは、既に述べたように装置の静磁場不均一による
画像劣化を防ぐものであり、画像形成に必須のものでは
ない。従ってこのグラディエントエコ−形のシーケンス
では、装置の磁場不均一による画像劣化はあるが、計測
時間が短縮でき、磁場の均一性のよい装置では有効であ
る。

【００３５】また、図１の実施例では、第２工程におけ
る傾斜磁場Ｇｙ、Ｇｚとして各々ブリップ１９と矩形波
１０１を用いているが、ブリップ１９の代りにＤＣとし
てもよく、また矩形波１０１の代りに正弦波を用いるこ
ともでき、それらを適宜組合せて採用することができ
る。ブリップ１９と矩形波１０１を用いた場合には、図
５（ａ）に示すようにｋ空間において矩形のスキャンが
可能であり、理想的なデータの取得が可能であるが、装
置的には傾斜磁場コイルの特性上、完全な矩形波とする
こと、磁場を短時間で反転させることは困難であるの
で、例えば図５（ｂ）、（ｃ）に示すようにＤＣと反転
する矩形波或いはＤＣと正弦波を組合せてもよい。この
場合には、データの取得はｋ空間の非格子点上をスキャ
ンするようになるので、データの補間を適宜行い、画像
再構成される。

【００３６】また第２工程のエコープレナー法は図示す
るものに限定されるものではなく、ｋ空間分割形のエコ
ープレナー法を用いることもできる。ｋ空間分割の仕方
は、ｋ空間を例えば中央部と両端部に分割する方法や２
つのスキャンをずらして分割するインターレースなどを
採用できる。この場合には、分割された計測毎に第１工
程が必要となり、しかも同じスペクトルについて計測を
繰返すことになるため各分割毎に待ち時間ＴＲを入れな
ければならない。従って、分割しないで計測する場合に
比べ全体の計測時間が大幅に長くなるが、一般にエコー
プレナー法で必要とされる特殊な高速大強度傾斜磁場発
生手段が不要になる。

【００３７】更に本発明のＭＲＳＩ法は、第２工程とし
て以上述べたエコープレナー法或いはその種々の変形で
はなく、画像計測のためのＲＦパルスとしてフリップ角
の小さいパルスを用いたＦＬＡＳＨ法等の高速グラディ
エント法を採用することも可能である。この場合にも、
１ショットで画像形成が可能なエコープレナー法に比
べ、全体の計測時間は大幅に長くなるが、単一のスペク
トルについて画像計測を必要なスペクトルについてのみ
繰返すだけでよいので、従来のＭＲＳＩに比べ無駄な計
測を低減できる。

【００３８】以上の説明から、従来のＭＲＳＩ方法に比
較した本発明のＭＲＳＩ方法の利点が明らかであるが、
本発明は通常のエコープレナー法による画像形成法をも
改良するものであることが理解されよう。即ち、エコー
プレナー法は高磁場の装置で実施されることが多く、高
磁場において化学シフトアーチファクトが問題となる
が、本発明のＭＲＳＩ方法では単一のスペクトルについ
ての画像化を実現できるので、かかる化学シフトアーチ
ファクトを除去することができる。例えば、水を目的ピ
ーク（スペクトル）に選んで本発明のＭＲＳＩ方法を実
施すれば、脂肪を除去したエコープレナー像を得ること
ができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
単一のスペクトルを選択する第１工程と高速画像形成法
からなる第２工程とを組合せ、これらの工程を所望種類
のスペクトルについて繰返すことにより、スペクトル情
報をエンコードするための反復操作を不要とし、短時間
で画像の空間分解能を低下させることなく、必要なスペ
クトルについてのスペクトロスコピックイメージを得る
ことができる。

【００４０】特に第１工程として、フリップバックと大
強度傾斜磁場によりスライス外の妨害ピークを抑圧する
シーケンスを採用し、第２工程としてエコープレナー法
を採用することにより、異なる複数のスペクトルに対し
て連続して計測を実施できるため、全スペクトロスコピ
ックイメージを短時間で取得できる。例えば、特定のス
ペクトルの分布画像が２００ｍｓ程度の短時間に得ら
れ、ｎ種類のスペクトルも約ｎ×２００ｍｓの短時間に
画像化できる。これによりスペクトロスコピックイメー
ジを用いた脳機能の時間分解測定が可能になる。

【００４１】また、本発明のＭＲＳＩ法によれば、この
ように１つのスペクトルについて短時間に画像化できる
ので、心拍、呼吸同期を併用すれば、体動アーチファク
トのないスペクトロスコピックイメージを容易に得るこ
とができる。また、脂肪アーファクト等の化学シフトア
ーチファクトのないエコープレナー像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＭＲＳＩ方法の１実施例のシーケン
スを示す図。

【図２】スペクトルのピーク間隔とＲＦパルスの帯域
幅の関係を示す図。

【図３】図１のシーケンスの第１工程における、隣接
し合う３枚のスライス内の２つのスペクトルピークの磁
化の挙動を示す図。

【図４】本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略構成を
示す図。

【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ本発
明のＭＲＳＩ方法の第２工程によるエコー信号取得の方
法の異なる例を示す図。

【図６】従来のＭＲＳＩ方法のシーケンスを示す図。

【符号の説明】

１１・・・・・・第１工程１２・・・・・・第２工程１３、１４、１５、１６・・・・・・ＲＦパルス１７・・・・・・クラッシャー傾斜磁場パルス１０２・・・・・・エコー信号２１・・・・・・目的ピーク２２・・・・・・妨害ピーク３０・・・・・・静磁場発生磁石（静磁場発生手段）３１・・・・・・制御部（シーケンサ）３２・・・・・・高周波磁場発生手段３４・・・・・・ＲＦコイル（高周波磁場発生手段）３５・・・・・・（傾斜磁場発生手段）３６・・・・・・傾斜磁場コイル（傾斜磁場発生手段）３７・・・・・・ＲＦプローブ（検出手段）３８・・・・・・検出手段４１・・・・・・被検体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静磁場中に置かれた被検体に、複数の高周
波磁場及び傾斜磁場を印加し、前記被検体から発生する
磁気共鳴信号を検出し、該磁気共鳴信号を信号処理して
各スペクトルについての画像を形成する磁気共鳴スペク
トロスコピックイメージング方法において、スライス内の単一のスペクトルピークのみを選択的に励
起する狭帯域の高周波パルスの照射を含む第１工程と、
該スペクトルピークの分布を画像化するために傾斜磁場
を印加して複数の磁気共鳴信号を収集する、高速画像法
からなる第２工程とを、対象とするスペクトルピークを
変えて少なくとも１回以上反復することを特徴とする高
速磁気共鳴スペクトロスコピックイメージング方法。
【請求項２】前記第１工程は、前記狭帯域の高周波パル
スとして、その帯域幅が目的とするスペクトルピークと
これに隣接するスペクトルピークとの周波数の差よりも
狭い第１及び第２の高周波パルスを用い、該第１の高周
波パルスとスライス選択性傾斜磁場とを同時に照射し、
これに連続して前記第１の高周波パルスと位相のみが２
π変化した前記第２の高周波パルスを、前記スライス選
択性傾斜磁場と符号が反転した傾斜磁場と同時に照射
し、該第２の高周波パルスの照射後に大強度の傾斜磁場
を、直交する３つの空間軸の少なくとも一つに印加する
ことを特徴とする請求項１記載の高速磁気共鳴スペクト
ロスコピックイメージング方法。
【請求項３】前記第２工程は、エコープレナー法を実施
することを特徴とする請求項１記載の高速磁気共鳴スペ
クトロスコピックイメージング方法。
【請求項４】前記狭帯域の高周波パルスの搬送波の周波
数を順次変更しながら、磁化の縦緩和の待ち時間を設け
ずに前記第１工程と前記第２工程の組合せを繰返し実行
し、所望の複数個のスペクトルピーク全部について画像
取得を行う請求項２記載の高速磁気共鳴スペクトロスコ
ピックイメージング方法。
【請求項５】被検体の置かれる空間に均一な静磁場を発
生する静磁場発生手段と、前記静磁場に重畳される傾斜
磁場を発生する傾斜磁場発生手段と、前記被検体に所望
の帯域の高周波磁場パルスを照射する高周波磁場発生手
段と、前記被検体から発生する磁気共鳴信号を検出する
検出手段と、前記傾斜磁場及び前記高周波パルスを所定
のシーケンスに従って照射するために前記傾斜磁場発生
手段及び前記高周波磁場発生手段の駆動を制御するシー
ケンサと、前記磁気共鳴信号を信号処理して画像を形成
する画像作成手段とを備えた磁気共鳴画像診断装置にお
いて、前記シーケンサは、前記被検体の選択されたスライス内
の単一のスペクトルピークのみを選択的に励起するため
に狭帯域高周波パルス照射を含む第１工程と、選択的に
励起されたスペクトルピークについて高速で画像データ
を取得する第２工程とを、対象とするスペクトルピーク
を変えて少なくとも１回以上反復するシーケンスを備え
たことを特徴とする磁気共鳴画像診断装置。