磁気共鳴イメージング装置
【課題】スライス厚が薄くても、十分な抑制効果が得られる磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、被検体内の第１の物質の信号を前記被検体内の第２の物質の信号よりも小さくするためのパルスシーケンスを実行する。前記パルスシーケンスは、前記被検体を励起するためのα°パルスと、前記α°パルスにより励起された領域のスピンの位相を再収束させるためのリフォーカスパルスと、前記領域から磁気共鳴信号を取得するためのリードアウト勾配磁場と、を有する。前記α°パルスは、前記第１の物質の横磁化を前記第２の物質の横磁化よりも小さくするスペクトル選択性を有する。前記リフォーカスパルスは、前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有する。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、被検体内の第１の物質の信号を前記被検体内の第２の物質の信号よりも小さくするためのパルスシーケンスを実行する。前記パルスシーケンスは、前記被検体を励起するためのα°パルスと、前記α°パルスにより励起された領域のスピンの位相を再収束させるためのリフォーカスパルスと、前記領域から磁気共鳴信号を取得するためのリードアウト勾配磁場と、を有する。前記α°パルスは、前記第１の物質の横磁化を前記第２の物質の横磁化よりも小さくするスペクトル選択性を有する。前記リフォーカスパルスは、前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、α°パルスおよびリフォーカスパルスを備えたパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脂肪抑制を行う方法として、ＳＰＳＰパルス（Spectral Spatial Pulse）を用いる方法が知られている。このような方法の一つが、非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ジェイ・フォースター（J Forster）他，「ＭＲアンギオグラフィにおける空間的・スペクトル的選択性プレパルスを用いたスライス選択性脂肪抑制（Slice-Selective Fat Saturation in MR Angiography Using Spatial-Spectral Selective Prepulses）」，ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス・イメージング（Journal of Magnetic Resonance Imaging）１９９８年，８（３）：ｐ５８３−５８９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＰＳＰパルスは、複数のサブパルスを含んでおり、機能的磁気共鳴画像法（ｆＭＲＩ：functional Magnetic Resonance Imaging）や拡散強調画像法などを用いた撮影で広く使用されている。しかし、通常のＳＰＳＰパルスは、サブパルスの最大パルス幅が一定の制限を受けるので、空間励起プロファイルが劣化したり、最小スライス厚が大きくなるという問題がある。サブパルスの最大パルス幅は、例えば、以下の式によって決定することができる（参考文献１：Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 43, pp.410-420 (2000)のY.Zurによる「Design of Improved Spectral-Spatial Pulses for Routine Clinical Use」（以下、「Zur」と呼ぶ））。
１／τ≧２Δωwf・・・（１）
ここで、Δωwfは、水と脂肪の化学シフト周波数であり、τはサブパルスの期間である。
【０００５】
Zurの方法では、サブパルスの最大期間は、５９５μｓよりも小さくなければならない。したがって、スライスプロファイルが劣化したり、最小スライス厚が大きくなる。例えば、３Ｔ（テスラ）のＭＲＩ装置では、最小スライス厚は３ｍｍ程度であり、これでは、典型的に使用されるＦＯＶ（２４ｃｍ）および面内解像度（１２８×１２８）の条件において、等方性拡散強調画像を取得することは困難である。３ＴのＭＲＩ装置の場合、通常のＳＰＳＰパルスを用いても最小スライス厚を十分に小さくすることができないので、３ＴのＭＲＩ装置のユーザは、スライス厚を小さくすることができるように、脂肪飽和法（参考文献２：Physics in Medicine and Biology Vol.30, No.4, pp.341-344(1985)のA. Haase et al.による「H1 NMR chemical shift selective (CHESS) imaging」（以下、「Haase」と呼ぶ））を使用することがある。しかし、Haaseの脂肪飽和法では、ＳＰＳＰパルスを用いた方法と比較すると、十分な脂肪抑制効果を得ることができない。
【０００６】
したがって、スライス厚が薄くても、十分な脂肪抑制効果を得ることが望まれている。
【０００７】
また、場合によっては、脂肪ではなく、水を抑制したい場合もあり、あるいは、脂肪や水とは異なる別の物質（代謝物など）を抑制したい場合もある。したがって、脂肪以外の物質を十分に抑制できることも望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、被検体内の第１の物質の信号を前記被検体内の第２の物質の信号よりも小さくするためのパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パルスシーケンスは、
前記被検体を励起するためのα°パルスと、
前記α°パルスにより励起された領域のスピンの位相を再収束させるためのリフォーカスパルスと、
前記領域から磁気共鳴信号を取得するためのリードアウト勾配磁場と、を有し、
前記α°パルスは、
前記第１の物質の横磁化を前記第２の物質の横磁化よりも小さくするスペクトル選択性を有し、
前記リフォーカスパルスは、
前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有する、磁気共鳴イメージング装置である。
【発明の効果】
【０００９】
リードアウト勾配磁場の前には、リフォーカスパルスが送信される。リフォーカスパルスは、前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有している。したがって、α°パルスによる励起領域の厚さが薄くても、被検体内の第１の物質の信号を、第２の物質の信号よりも小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一形態の磁気共鳴イメージング装置の概略図である。
【図２】図１に示される磁気共鳴イメージング装置で使用されるパルスシーケンスの説明図である。
【図３】実際の反転領域を示す図である。
【図４】９０°パルスＰαおよびリフォーカスパルスＰr1のブロッホ・シミュレーションの結果を示す図である。
【図５】シミュレーション結果Ａのオフレゾナンス周波数０Ｈｚの位置（ラインＬ１−Ｌ１）におけるスライスプロファイルを示す図である。
【図６】シミュレーション結果ＡおよびＢのスライス位置の中心におけるスペクトル選択性を示す図である。
【図７】勾配磁場Ｇz1の前後にクラッシャー勾配Ｇcが印加されたときのパルスシーケンスＰＳ２の一例を示す図である。
【図８】複数のリフォーカスパルスを備えた場合のパルスシーケンスＰＳ３の一例を示す図である。
【図９】３個以上のリフォーカスパルスを備えた場合のパルスシーケンスＰＳ４の一例を示す図である。
【図１０】拡散エンコードを備えたパルスシーケンスＰＳ５の一例を示す図である。
【図１１】グラディエントエコー型ＥＰＩのパルスシーケンスに適用された一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。
【００１２】
図１は、本発明の一形態の磁気共鳴イメージング装置１００の概略図である。
【００１３】
磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」と呼ぶ。ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）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。
【００１４】
マグネット２は、被検体１２が収容されるボア２１と、超伝導コイル２２と、勾配コイル２３と、ＲＦコイル２４とを有している。超伝導コイル２２は静磁場Ｂ0を印加し、勾配コイル２３は勾配磁場を印加し、ＲＦコイル２４はＲＦパルスを送信する。尚、超伝導コイル２２の代わりに、永久磁石を用いてもよい。
【００１５】
テーブル３は、クレードル３１を有している。クレードル３１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３１によって、被検体１２はボア２１に搬送される。
【００１６】
受信コイル４は、被検体１２の頭部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。
【００１７】
ＭＲＩ装置１００は、更に、シーケンサ５、送信器６、勾配磁場電源７、受信器８、中央処理装置９、操作部１０、および表示部１１を有している。
【００１８】
シーケンサ５は、中央処理装置９の制御を受けて、被検体１２を撮影するための情報を送信器６および勾配磁場電源７に送る。
【００１９】
送信器６は、シーケンサ５から送られた情報に基づいて、ＲＦコイル２４を駆動する駆動信号を出力する。
【００２０】
勾配磁場電源７は、シーケンサ５から送られた情報に基づいて、勾配コイル２３を駆動する駆動信号を出力する。
【００２１】
受信器８は、受信コイル４で受信された磁気共鳴信号を信号処理し、信号処理により得たれたデータを中央処理装置９に出力する。
【００２２】
中央処理装置９は、シーケンサ５および表示部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、ＭＲＩ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲＩ装置１００の各部の動作を制御する。中央処理装置９は、例えばコンピュータ（computer）を含んでいる。
【００２３】
操作部１０は、オペレータにより操作され、種々の情報を中央処理装置９に入力する。表示部１１は種々の情報を表示する。
【００２４】
ＭＲＩ装置１００は、上記のように構成されている。
【００２５】
図２は、本形態で使用されるパルスシーケンスの説明図である。
【００２６】
図２の上側にはＥＰＩパルスシーケンスＰＳ１が示されており、図２の下側には、パルスシーケンスＰＳ１によって励起されるスライスが示されている。
【００２７】
パルスシーケンスＰＳ１は、α°パルスＰαを有している（尚、以下では、説明の便宜上、α＝９０とするが、α°は、９０°に限定されることは無い）。９０°パルスＰαは、４個のサブパルスを有している。９０°パルスＰαは、脂肪のスピンのフリップ角が０°（又は０°に近い角度）であるが、水のスピンのフリップ角は９０°（又は９０°に近い角度）になるように設計されている。したがって、９０°パルスＰαは、脂肪の横磁化をゼロ（又はゼロに近い値）にし、水の横磁化を１（又は１に近い値）にするスペクトル選択性を有している。
【００２８】
９０°パルスＰαが送信されている間、勾配磁場Ｇz0が印加される。本形態では、９０°パルスＰαの各サブパルスは、勾配磁場Ｇz0が負のローブのときには送信されず、正のローブの間にのみ送信されている。しかし、９０°パルスＰαの各サブパルスを、勾配磁場Ｇz0が正のローブのときには送信されず、負のローブの間にのみ送信されるようにしてもよい。更に、９０°パルスＰαの各サブパルスを、勾配磁場Ｇz0が負のローブと正のローブの両方で送信されるようにしてもよい。９０°パルスＰαと勾配磁場Ｇz0とによって、スライスＳＬ１が励起される。
【００２９】
リフォーカスパルスＰr1は１８０°パルス（反転パルス）である。リフォーカスパルスＰr1は、水のスピンの位相を再収束させるとともに、脂肪のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有している。リフォーカスパルスＰr1は、水のスピンを再収束させるので、水信号の信号強度を大きくすることができ、一方、脂肪のスピンの再収束を抑制するので、脂肪信号の信号強度を十分に小さくすることができる。
【００３０】
リフォーカスパルスＰr1が送信されている間、勾配磁場Ｇz1が印加される。本形態では、リフォーカスパルスＰr1の各サブパルスは、勾配磁場Ｇz1が正のローブの間だけでなく、負のローブの間にも送信されている。リフォーカスパルスＰr1と勾配磁場Ｇz1とによって、スライスＳＬ１の中のスピンが反転する。その後、リードアウト勾配磁場Ｇreadが印加される。リードアウト勾配磁場Ｇreadは、スライスＳＬ１から磁気共鳴信号を取得するための勾配磁場である。
【００３１】
尚、リフォーカスパルスＰr1は、１８０°パルス（反転パルス）であるので、理想的には、スライスＳＬ１の全領域においてスピンのフリップ角が１８０°になる。しかし、実際には、フリップ角が１８０°（又は１８０°に近い角度）になるのは、スライスＳＬ１の中央部分であり、スライスＳＬ１の端部に近づくにつれて、フリップ角は１８０°よりもかなり小さくなる。したがって、スライスＳＬ１の端部のスピンを十分に再収束させることができない可能性がある。そこで、実際には、図３に示すように、リフォーカスパルスＰr1と勾配磁場Ｇz1との組合せによってスピンを反転させる領域Ｒinvを、スライスＳＬ１よりも広くしている。これによって、スライスＳＬ１の全領域に渡って、スピンを十分に再収束させることができる。
【００３２】
パルスシーケンスＰＳ１によれば、スライスＳＬ１の厚さを薄くしても、脂肪が十分に抑制された画像を得ることができる。この理由を説明するために、シミュレーションを行った。以下に、シミュレーション結果について説明する。尚、シミュレーション条件は、以下の通りである。
【００３３】
（１）α°パルスＰαに関するシミュレーション条件Ｃ１
サブパルスの数：４個
スペクトルバンド幅：１５０Ｈｚ
空間バンド幅：２１０７Ｈｚ
α°パルスＰαのパルス全長：１１．７ｍｓ
ヌルの位置：１５０Ｈｚ
最小スライス厚：１．６９ｍｍ
（２）リフォーカスパルスＰr1に関するシミュレーション条件Ｃ２
サブパルスの数：４個
スペクトルバンド幅：４００Ｈｚ
空間バンド幅：２９３０Ｈｚ
リフォーカスパルスＰr1のパルス全長：５．０２４ｍｓ
最小スライス厚：２．４５ｍｍ
尚、シミュレーション条件Ｃ１の「ヌルの位置」については後述する。
【００３４】
図４〜図６は、シミュレーション結果を示す図である。
【００３５】
図４は、９０°パルスＰαおよびリフォーカスパルスＰr1のブロッホ・シミュレーションの結果を示すグラフである。
【００３６】
図４（ａ）にはシミュレーション結果Ａが示され、図４（ｂ）はシミュレーション結果Ｂが示されている。シミュレーション結果Ａは、９０°パルスＰαの終端における横磁化（Ｍｘｙ）のブロッホ・シミュレーションの結果を示している。シミュレーション結果Ｂは、リフォーカスパルスＰr1の終端における縦磁化（Ｍｚ）のブロッホ・シミュレーションの結果を示している。尚、磁化の初期条件は、平衡状態（Ｍｘ＝Ｍｙ＝０、Ｍｚ＝＋１）とした。
【００３７】
シミュレーション結果ＡおよびＢにおいて、横軸はスライス位置を表しており、縦軸はオフレゾナンス周波数を表している。また、磁化の値は、グレースケールで表示されている。
【００３８】
尚、オフレゾナンス周波数は、水の共鳴周波数からのずれを表している。水の共鳴周波数は、オンレゾナンス周波数（つまり、オフレゾナンス周波数＝０Ｈｚ）である。３Ｔ（テスラ）のＭＲＩ装置では、オフレゾナンス周波数４２０Ｈｚの位置が、脂肪の共鳴周波数の位置に対応している。
【００３９】
また、シミュレーション結果Ａには、ヌルの位置が示されている。ここで、「ヌルの位置」とは、横磁化が最も抑制されるオフレゾナンス周波数の位置を表している。尚、一般的に、α°パルスＰαのサブパルスが、勾配磁場Ｇz0の正のローブのときにのみ使用されている場合、「ヌル」は、「トゥルー・ヌル（true null）」と呼ばれる。一方、α°パルスＰαのサブパルスが、勾配磁場Ｇz0の正のローブと負のローブとの両方のローブで使用されている場合、「ヌル」は、「オポーズド・ヌル（opposed null）」と呼ばれる。本形態では、α°パルスＰαのサブパルスは、図３に示すように、勾配磁場Ｇz0の正のローブのときにのみ使用されているので、「トゥルー・ヌル（true null）」に該当する。シミュレーション結果Ａでは、ヌルの位置は、小さい順に、１５０Ｈｚ、４４０Ｈｚ、７６０Ｈｚの位置に現れている。したがって、最初のヌルの位置（１５０Ｈｚ）は、水と脂肪の化学シフト（４２０Ｈｚ）よりも十分に小さくなるように設定されている。尚、上述したシミュレーション条件Ｃ１には、最初のヌルの位置（１５０Ｈｚ）のみが示されている。
【００４０】
図５は、シミュレーション結果Ａのオフレゾナンス周波数０Ｈｚの位置（ラインＬ１−Ｌ１）におけるスライスプロファイルを示す図である。
【００４１】
図５の破線は、所望のスライスプロファイルを示しており、太い実線は、本形態の９０°パルスＰαによるスライスプロファイルを示している。また、図５には、比較のため、細い実線で、別の９０°パルスＰα′によるスライスプロファイルを示した。別の９０°パルスＰα′に関するシミュレーション条件は、以下の通りである。
【００４２】
サブパルスの数：８個
スペクトルバンド幅：４００Ｈｚ
空間バンド幅：３４６１．５Ｈｚ
パルスの全長：１０．０８ｍｓ
最初のヌルの位置：３７５Ｈｚ
最小スライス厚：３．６３ｍｍ
別の９０°パルスＰα′は、最初のヌルの位置が３７５Ｈｚであるが、本形態の９０°パルスＰαは、最初のヌルの位置が１５０Ｈｚである。このように、本形態の９０°パルスＰαは、別の９０°パルスＰα′よりも、ヌルの位置が小さいので、サブパルスの長さを長くすることができる。上記のシミュレーション条件では、本形態の９０°パルスＰαは、別の９０°パルスＰα′よりも、サブパルスの長さを７０％程度長くすることができる。したがって、本形態の９０°パルスＰαを使用することによって、図５に示すように、別の９０°パルスＰα′よりも、良好なスライスプロファイルを得ることができる。
【００４３】
図６は、シミュレーション結果ＡおよびＢのスライス位置の中心におけるスペクトル選択性を示す図である。
【００４４】
図６の下側のグラフには、細い実線と、太い実線とが示されている。細い実線は、シミュレーション結果Ａ（９０°パルスＰα）のスライス中心Ｌ２−Ｌ２におけるスペクトル選択性を示し、太い実線は、シミュレーション結果Ｂ（リフォーカスパルスＰr1）のスライス中心Ｌ３−Ｌ３におけるスペクトル選択性を示している。
【００４５】
先ず、９０°パルスＰαのスペクトル選択性（細い実線）について説明する。
【００４６】
９０°パルスＰαのスペクトル選択性（細い実線）を参照すると、周波数領域Ｒw（水の共鳴周波数（オフレゾナンス周波数０Ｈｚ）およびその近傍の周波数）では、横磁化がＭｘｙ≒０．８〜１である。一方、周波数領域Ｒf（脂肪の共鳴周波数（オフレゾナンス周波数４２０Ｈｚ）およびその近傍の周波数）では、横磁化は、Ｍｘｙ≒０〜０．２である。
【００４７】
次に、リフォーカスパルスＰr1のスペクトル選択性（太い実線）について説明する。
【００４８】
周波数領域ＲWでは、リフォーカスパルスＰr1によって、縦磁化の値は、Ｍｚ≒−０．７となっている。縦磁化の初期条件はＭｚ＝＋１であるので、リフォーカスパルスＰr1は、周波数領域ＲWにおけるスピンの縦磁化を、Ｍｚ＝＋１（正の値）からＭｚ≒−０．７（負の値）に変化させることができる。つまり、リフォーカスパルスＰr1は、周波数領域ＲWにおける縦磁化Ｍｚの極性を反転させるスペクトル選択性を有している。したがって、９０°パルスＰαによって横磁化がＭｘｙ≒１になった水のスピンは、時間とともに位相が分散するが、リフォーカスパルスＰr1によって再収束するので、水信号の強度を大きくすることができる。
【００４９】
一方、周波数領域Ｒfでは、リフォーカスパルスＰr1によって、縦磁化の値は、Ｍｚ≒＋０．８となっている。縦磁化の初期条件はＭｚ＝＋１であるので、周波数領域Ｒfでは、リフォーカスパルスＰr1が送信されても、スピンの縦磁化の極性を正（＋）のままにすることができる。つまり、リフォーカスパルスＰr1は、周波数領域Ｒfにおける縦磁化の極性を反転させないスペクトル選択性を有している。したがって、周波数領域Ｒfにおいては、リフォーカスパルスＰr1によるスピンの位相の再収束は抑制されるので、脂肪信号を抑制することができる。
【００５０】
したがって、図４〜図６に示すシミュレーション結果から、本形態のパルスシーケンスＰＳ１（図３参照）を用いることによって、スライスの厚さを薄くしても、脂肪が十分に抑制された画像が得られることがわかる。
【００５１】
また、本形態では、パルスシーケンスＰＳ１で使用されている９０°パルスＰαは、脂肪のスピンの横磁化を水のスピンの横磁化よりも小さくするスペクトル選択性を有している。したがって、脂肪信号の抑制効果を高めることができる。
【００５２】
パルスシーケンスＰＳ１は、例えば、シングルスピンエコーの拡散強調画像法やシングルスピンエコーのテンソル画像法に適用することができる。
【００５３】
尚、リフォーカスパルスＰr1による横磁化Ｍｘｙの影響を低減するために、勾配磁場Ｇz1の前後にクラッシャー勾配を印加してもよい。図７に、勾配磁場Ｇz1の前後にクラッシャー勾配Ｇcが印加されたときのパルスシーケンスＰＳ２の一例を示す。
【００５４】
また、図３および図７に示すパルスシーケンスＰＳ１およびＰＳ２は、リフォーカスパルスを一つ備えているが、リフォーカスパルスは１つに限定されることはなく、複数のリフォーカスパルスを備えていてもよい。
【００５５】
図８は、複数のリフォーカスパルスを備えた場合のパルスシーケンスＰＳ３の一例を示す図である。
【００５６】
図８では、リフォーカスパルスＰr1の他に追加のリフォーカスパルスＰr2を備えている。追加のリフォーカスパルスＰr2を備えることによって、スライス厚を薄くすることができる。尚、図８では、クラッシャー勾配Ｇcが印加された例について示されているが、必要に応じて、クラッシャー勾配Ｇcは除去してもよい。また、図８では、リードアウト勾配磁場Ｇreadは、追加のリフォーカスパルスＰr2の後に設けられているが、リフォーカスパルスＰr1と追加のリフォーカスパルスＰr2との間に、別のリードアウト勾配磁場Ｇreadを設けてもよい。
【００５７】
図８に示すパルスシーケンスＰＳ３は、例えば、デュアルスピンエコーの拡散強調画像法やデュアルスピンエコーのテンソル画像法に適用することができる。追加のリフォーカスパルスＰr2は、渦電流に起因したアーチファクトを低減するために使用することができる。尚、リフォーカスパルスＰr1およびＰr2のうちの一方のリフォーカスパルスを、シンクパルス（sinc pulse）や、ＳＬＲパルスとしてもよい。例えば、リフォーカスパルスＰr1およびＰr2の両方又は一方を、IEEE Trans Med. Imaging, Vol.10, pp.53-65 (1991)のJ. Pauley et al.による「Parameter Relations for the Shinnar-Le Roux Selective Excitation Pulse Design Algorithm」に記載されているＳＬＲパルスとすることができる。
【００５８】
図８に示すパルスシーケンスＰＳ３は、リフォーカスパルスを２個備えているが、図９に示すパルスシーケンスＰＳ４のように、ｎ（≧３）個のリフォーカスパルスＰr1〜Ｐrnを備えていてもよい。尚、図９において、ｎ個のリフォーカスパルスＰr1〜Ｐrnのうちのｍ（＜ｎ）個のリフォーカスパルスを、シンクパルスやＳＬＲパルスとしてもよい。また、図９では、リードアウト勾配磁場Ｇreadは、リフォーカスパルスＰrnの後に設けられているが、各リフォーカスパルスの間に、別のリードアウト勾配磁場Ｇreadを設けてもよい。
【００５９】
更に、必要に応じて、図１０に示すパルスシーケンスＰＳ５のように、水の動きを検出するための拡散エンコードＤＥを備えてもよい。拡散エンコードＤＥを備えることによって、拡散強調画像法又はテンソル画像法を実行することができる。図１０では、勾配磁場Ｇｘ、Ｇｙ、およびＧｚの３軸に、同じ振幅の拡散エンコードＤＥが備えられているが、図１０とは別の拡散エンコードＤＥを備えてもよい。例えば、拡散強調画像法では、各ボクセル内の拡散の量を計測できるようにするため、拡散エンコードＤＥを、各軸に交互に備えることができる。また、拡散テンソル画像法では、各ボクセル内の拡散テンソルの情報を決定するため、異なる振幅の拡散エンコードＤＥを３軸に備えることができる。
【００６０】
上記のパルスシーケンスＰＳ１〜ＰＳ５は、機能的ＭＲＩ（functional ＭＲＩ）に適用することもできる。
【００６１】
尚、上記のパルスシーケンスＰＳ１〜ＰＳ５は、スピンエコー法のパルスシーケンスであるが、本発明は、グラディエントエコー法のパルスシーケンスに適用してもよい。
【００６２】
図１１は、グラディエントエコー型ＥＰＩのパルスシーケンスが適用された一例を示す図である。
【００６３】
パルスシーケンスＰＳ６は、α°パルスＰαおよびリフォーカスパルスＰr1を有している。リフォーカスパルスＰr1は、α°パルスＰαに隣接する位置に設けられている。このようにリフォーカスパルスＰr1を設けることによって、スライスの厚さを薄くしても、脂肪が十分に抑制された画像を得ることができる。
【００６４】
これまで、本発明を、好適な形態を参照して詳細に説明したが、当業者は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、本形態の種々の変更が可能である。例えば、本形態では、α°パルスＰαは９０°パルスであるが、９０°パルスに限定されることはない。また、本形態では、リフォーカスパルスＰr1は１８０°パルスであるが、脂肪のスピンの位相の再収束を抑制することができるのであれば、リフォーカスパルスＰr1は１８０°パルスに限定されることはない。また、本形態では、α°パルスＰαおよびリフォーカスパルスＰr1のサブパルスの数は４個であるが、サブパルスの数は、必要に応じて、変更してもよい。
【００６５】
また、本形態では、水を描出し脂肪を抑制する例について説明している。しかし、本発明は、水を抑制する場合や、脂肪や水とは異なる別の物質（代謝物など）を抑制したい場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
２ マグネット
３ テーブル
３１ クレードル
４ 受信コイル
５ シーケンサ
６ 送信器
７ 勾配磁場電源
８ 受信器
９ 中央処理装置
１０ 操作部
１１ 表示部
１２ 被検体
１００ ＭＲＩ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、α°パルスおよびリフォーカスパルスを備えたパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脂肪抑制を行う方法として、ＳＰＳＰパルス（Spectral Spatial Pulse）を用いる方法が知られている。このような方法の一つが、非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ジェイ・フォースター（J Forster）他，「ＭＲアンギオグラフィにおける空間的・スペクトル的選択性プレパルスを用いたスライス選択性脂肪抑制（Slice-Selective Fat Saturation in MR Angiography Using Spatial-Spectral Selective Prepulses）」，ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス・イメージング（Journal of Magnetic Resonance Imaging）１９９８年，８（３）：ｐ５８３−５８９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＰＳＰパルスは、複数のサブパルスを含んでおり、機能的磁気共鳴画像法（ｆＭＲＩ：functional Magnetic Resonance Imaging）や拡散強調画像法などを用いた撮影で広く使用されている。しかし、通常のＳＰＳＰパルスは、サブパルスの最大パルス幅が一定の制限を受けるので、空間励起プロファイルが劣化したり、最小スライス厚が大きくなるという問題がある。サブパルスの最大パルス幅は、例えば、以下の式によって決定することができる（参考文献１：Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 43, pp.410-420 (2000)のY.Zurによる「Design of Improved Spectral-Spatial Pulses for Routine Clinical Use」（以下、「Zur」と呼ぶ））。
１／τ≧２Δωwf・・・（１）
ここで、Δωwfは、水と脂肪の化学シフト周波数であり、τはサブパルスの期間である。
【０００５】
Zurの方法では、サブパルスの最大期間は、５９５μｓよりも小さくなければならない。したがって、スライスプロファイルが劣化したり、最小スライス厚が大きくなる。例えば、３Ｔ（テスラ）のＭＲＩ装置では、最小スライス厚は３ｍｍ程度であり、これでは、典型的に使用されるＦＯＶ（２４ｃｍ）および面内解像度（１２８×１２８）の条件において、等方性拡散強調画像を取得することは困難である。３ＴのＭＲＩ装置の場合、通常のＳＰＳＰパルスを用いても最小スライス厚を十分に小さくすることができないので、３ＴのＭＲＩ装置のユーザは、スライス厚を小さくすることができるように、脂肪飽和法（参考文献２：Physics in Medicine and Biology Vol.30, No.4, pp.341-344(1985)のA. Haase et al.による「H1 NMR chemical shift selective (CHESS) imaging」（以下、「Haase」と呼ぶ））を使用することがある。しかし、Haaseの脂肪飽和法では、ＳＰＳＰパルスを用いた方法と比較すると、十分な脂肪抑制効果を得ることができない。
【０００６】
したがって、スライス厚が薄くても、十分な脂肪抑制効果を得ることが望まれている。
【０００７】
また、場合によっては、脂肪ではなく、水を抑制したい場合もあり、あるいは、脂肪や水とは異なる別の物質（代謝物など）を抑制したい場合もある。したがって、脂肪以外の物質を十分に抑制できることも望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、被検体内の第１の物質の信号を前記被検体内の第２の物質の信号よりも小さくするためのパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パルスシーケンスは、
前記被検体を励起するためのα°パルスと、
前記α°パルスにより励起された領域のスピンの位相を再収束させるためのリフォーカスパルスと、
前記領域から磁気共鳴信号を取得するためのリードアウト勾配磁場と、を有し、
前記α°パルスは、
前記第１の物質の横磁化を前記第２の物質の横磁化よりも小さくするスペクトル選択性を有し、
前記リフォーカスパルスは、
前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有する、磁気共鳴イメージング装置である。
【発明の効果】
【０００９】
リードアウト勾配磁場の前には、リフォーカスパルスが送信される。リフォーカスパルスは、前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有している。したがって、α°パルスによる励起領域の厚さが薄くても、被検体内の第１の物質の信号を、第２の物質の信号よりも小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一形態の磁気共鳴イメージング装置の概略図である。
【図２】図１に示される磁気共鳴イメージング装置で使用されるパルスシーケンスの説明図である。
【図３】実際の反転領域を示す図である。
【図４】９０°パルスＰαおよびリフォーカスパルスＰr1のブロッホ・シミュレーションの結果を示す図である。
【図５】シミュレーション結果Ａのオフレゾナンス周波数０Ｈｚの位置（ラインＬ１−Ｌ１）におけるスライスプロファイルを示す図である。
【図６】シミュレーション結果ＡおよびＢのスライス位置の中心におけるスペクトル選択性を示す図である。
【図７】勾配磁場Ｇz1の前後にクラッシャー勾配Ｇcが印加されたときのパルスシーケンスＰＳ２の一例を示す図である。
【図８】複数のリフォーカスパルスを備えた場合のパルスシーケンスＰＳ３の一例を示す図である。
【図９】３個以上のリフォーカスパルスを備えた場合のパルスシーケンスＰＳ４の一例を示す図である。
【図１０】拡散エンコードを備えたパルスシーケンスＰＳ５の一例を示す図である。
【図１１】グラディエントエコー型ＥＰＩのパルスシーケンスに適用された一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。
【００１２】
図１は、本発明の一形態の磁気共鳴イメージング装置１００の概略図である。
【００１３】
磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」と呼ぶ。ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）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。
【００１４】
マグネット２は、被検体１２が収容されるボア２１と、超伝導コイル２２と、勾配コイル２３と、ＲＦコイル２４とを有している。超伝導コイル２２は静磁場Ｂ0を印加し、勾配コイル２３は勾配磁場を印加し、ＲＦコイル２４はＲＦパルスを送信する。尚、超伝導コイル２２の代わりに、永久磁石を用いてもよい。
【００１５】
テーブル３は、クレードル３１を有している。クレードル３１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３１によって、被検体１２はボア２１に搬送される。
【００１６】
受信コイル４は、被検体１２の頭部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。
【００１７】
ＭＲＩ装置１００は、更に、シーケンサ５、送信器６、勾配磁場電源７、受信器８、中央処理装置９、操作部１０、および表示部１１を有している。
【００１８】
シーケンサ５は、中央処理装置９の制御を受けて、被検体１２を撮影するための情報を送信器６および勾配磁場電源７に送る。
【００１９】
送信器６は、シーケンサ５から送られた情報に基づいて、ＲＦコイル２４を駆動する駆動信号を出力する。
【００２０】
勾配磁場電源７は、シーケンサ５から送られた情報に基づいて、勾配コイル２３を駆動する駆動信号を出力する。
【００２１】
受信器８は、受信コイル４で受信された磁気共鳴信号を信号処理し、信号処理により得たれたデータを中央処理装置９に出力する。
【００２２】
中央処理装置９は、シーケンサ５および表示部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、ＭＲＩ装置１００の各種の動作を実現するように、ＭＲＩ装置１００の各部の動作を制御する。中央処理装置９は、例えばコンピュータ（computer）を含んでいる。
【００２３】
操作部１０は、オペレータにより操作され、種々の情報を中央処理装置９に入力する。表示部１１は種々の情報を表示する。
【００２４】
ＭＲＩ装置１００は、上記のように構成されている。
【００２５】
図２は、本形態で使用されるパルスシーケンスの説明図である。
【００２６】
図２の上側にはＥＰＩパルスシーケンスＰＳ１が示されており、図２の下側には、パルスシーケンスＰＳ１によって励起されるスライスが示されている。
【００２７】
パルスシーケンスＰＳ１は、α°パルスＰαを有している（尚、以下では、説明の便宜上、α＝９０とするが、α°は、９０°に限定されることは無い）。９０°パルスＰαは、４個のサブパルスを有している。９０°パルスＰαは、脂肪のスピンのフリップ角が０°（又は０°に近い角度）であるが、水のスピンのフリップ角は９０°（又は９０°に近い角度）になるように設計されている。したがって、９０°パルスＰαは、脂肪の横磁化をゼロ（又はゼロに近い値）にし、水の横磁化を１（又は１に近い値）にするスペクトル選択性を有している。
【００２８】
９０°パルスＰαが送信されている間、勾配磁場Ｇz0が印加される。本形態では、９０°パルスＰαの各サブパルスは、勾配磁場Ｇz0が負のローブのときには送信されず、正のローブの間にのみ送信されている。しかし、９０°パルスＰαの各サブパルスを、勾配磁場Ｇz0が正のローブのときには送信されず、負のローブの間にのみ送信されるようにしてもよい。更に、９０°パルスＰαの各サブパルスを、勾配磁場Ｇz0が負のローブと正のローブの両方で送信されるようにしてもよい。９０°パルスＰαと勾配磁場Ｇz0とによって、スライスＳＬ１が励起される。
【００２９】
リフォーカスパルスＰr1は１８０°パルス（反転パルス）である。リフォーカスパルスＰr1は、水のスピンの位相を再収束させるとともに、脂肪のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有している。リフォーカスパルスＰr1は、水のスピンを再収束させるので、水信号の信号強度を大きくすることができ、一方、脂肪のスピンの再収束を抑制するので、脂肪信号の信号強度を十分に小さくすることができる。
【００３０】
リフォーカスパルスＰr1が送信されている間、勾配磁場Ｇz1が印加される。本形態では、リフォーカスパルスＰr1の各サブパルスは、勾配磁場Ｇz1が正のローブの間だけでなく、負のローブの間にも送信されている。リフォーカスパルスＰr1と勾配磁場Ｇz1とによって、スライスＳＬ１の中のスピンが反転する。その後、リードアウト勾配磁場Ｇreadが印加される。リードアウト勾配磁場Ｇreadは、スライスＳＬ１から磁気共鳴信号を取得するための勾配磁場である。
【００３１】
尚、リフォーカスパルスＰr1は、１８０°パルス（反転パルス）であるので、理想的には、スライスＳＬ１の全領域においてスピンのフリップ角が１８０°になる。しかし、実際には、フリップ角が１８０°（又は１８０°に近い角度）になるのは、スライスＳＬ１の中央部分であり、スライスＳＬ１の端部に近づくにつれて、フリップ角は１８０°よりもかなり小さくなる。したがって、スライスＳＬ１の端部のスピンを十分に再収束させることができない可能性がある。そこで、実際には、図３に示すように、リフォーカスパルスＰr1と勾配磁場Ｇz1との組合せによってスピンを反転させる領域Ｒinvを、スライスＳＬ１よりも広くしている。これによって、スライスＳＬ１の全領域に渡って、スピンを十分に再収束させることができる。
【００３２】
パルスシーケンスＰＳ１によれば、スライスＳＬ１の厚さを薄くしても、脂肪が十分に抑制された画像を得ることができる。この理由を説明するために、シミュレーションを行った。以下に、シミュレーション結果について説明する。尚、シミュレーション条件は、以下の通りである。
【００３３】
（１）α°パルスＰαに関するシミュレーション条件Ｃ１
サブパルスの数：４個
スペクトルバンド幅：１５０Ｈｚ
空間バンド幅：２１０７Ｈｚ
α°パルスＰαのパルス全長：１１．７ｍｓ
ヌルの位置：１５０Ｈｚ
最小スライス厚：１．６９ｍｍ
（２）リフォーカスパルスＰr1に関するシミュレーション条件Ｃ２
サブパルスの数：４個
スペクトルバンド幅：４００Ｈｚ
空間バンド幅：２９３０Ｈｚ
リフォーカスパルスＰr1のパルス全長：５．０２４ｍｓ
最小スライス厚：２．４５ｍｍ
尚、シミュレーション条件Ｃ１の「ヌルの位置」については後述する。
【００３４】
図４〜図６は、シミュレーション結果を示す図である。
【００３５】
図４は、９０°パルスＰαおよびリフォーカスパルスＰr1のブロッホ・シミュレーションの結果を示すグラフである。
【００３６】
図４（ａ）にはシミュレーション結果Ａが示され、図４（ｂ）はシミュレーション結果Ｂが示されている。シミュレーション結果Ａは、９０°パルスＰαの終端における横磁化（Ｍｘｙ）のブロッホ・シミュレーションの結果を示している。シミュレーション結果Ｂは、リフォーカスパルスＰr1の終端における縦磁化（Ｍｚ）のブロッホ・シミュレーションの結果を示している。尚、磁化の初期条件は、平衡状態（Ｍｘ＝Ｍｙ＝０、Ｍｚ＝＋１）とした。
【００３７】
シミュレーション結果ＡおよびＢにおいて、横軸はスライス位置を表しており、縦軸はオフレゾナンス周波数を表している。また、磁化の値は、グレースケールで表示されている。
【００３８】
尚、オフレゾナンス周波数は、水の共鳴周波数からのずれを表している。水の共鳴周波数は、オンレゾナンス周波数（つまり、オフレゾナンス周波数＝０Ｈｚ）である。３Ｔ（テスラ）のＭＲＩ装置では、オフレゾナンス周波数４２０Ｈｚの位置が、脂肪の共鳴周波数の位置に対応している。
【００３９】
また、シミュレーション結果Ａには、ヌルの位置が示されている。ここで、「ヌルの位置」とは、横磁化が最も抑制されるオフレゾナンス周波数の位置を表している。尚、一般的に、α°パルスＰαのサブパルスが、勾配磁場Ｇz0の正のローブのときにのみ使用されている場合、「ヌル」は、「トゥルー・ヌル（true null）」と呼ばれる。一方、α°パルスＰαのサブパルスが、勾配磁場Ｇz0の正のローブと負のローブとの両方のローブで使用されている場合、「ヌル」は、「オポーズド・ヌル（opposed null）」と呼ばれる。本形態では、α°パルスＰαのサブパルスは、図３に示すように、勾配磁場Ｇz0の正のローブのときにのみ使用されているので、「トゥルー・ヌル（true null）」に該当する。シミュレーション結果Ａでは、ヌルの位置は、小さい順に、１５０Ｈｚ、４４０Ｈｚ、７６０Ｈｚの位置に現れている。したがって、最初のヌルの位置（１５０Ｈｚ）は、水と脂肪の化学シフト（４２０Ｈｚ）よりも十分に小さくなるように設定されている。尚、上述したシミュレーション条件Ｃ１には、最初のヌルの位置（１５０Ｈｚ）のみが示されている。
【００４０】
図５は、シミュレーション結果Ａのオフレゾナンス周波数０Ｈｚの位置（ラインＬ１−Ｌ１）におけるスライスプロファイルを示す図である。
【００４１】
図５の破線は、所望のスライスプロファイルを示しており、太い実線は、本形態の９０°パルスＰαによるスライスプロファイルを示している。また、図５には、比較のため、細い実線で、別の９０°パルスＰα′によるスライスプロファイルを示した。別の９０°パルスＰα′に関するシミュレーション条件は、以下の通りである。
【００４２】
サブパルスの数：８個
スペクトルバンド幅：４００Ｈｚ
空間バンド幅：３４６１．５Ｈｚ
パルスの全長：１０．０８ｍｓ
最初のヌルの位置：３７５Ｈｚ
最小スライス厚：３．６３ｍｍ
別の９０°パルスＰα′は、最初のヌルの位置が３７５Ｈｚであるが、本形態の９０°パルスＰαは、最初のヌルの位置が１５０Ｈｚである。このように、本形態の９０°パルスＰαは、別の９０°パルスＰα′よりも、ヌルの位置が小さいので、サブパルスの長さを長くすることができる。上記のシミュレーション条件では、本形態の９０°パルスＰαは、別の９０°パルスＰα′よりも、サブパルスの長さを７０％程度長くすることができる。したがって、本形態の９０°パルスＰαを使用することによって、図５に示すように、別の９０°パルスＰα′よりも、良好なスライスプロファイルを得ることができる。
【００４３】
図６は、シミュレーション結果ＡおよびＢのスライス位置の中心におけるスペクトル選択性を示す図である。
【００４４】
図６の下側のグラフには、細い実線と、太い実線とが示されている。細い実線は、シミュレーション結果Ａ（９０°パルスＰα）のスライス中心Ｌ２−Ｌ２におけるスペクトル選択性を示し、太い実線は、シミュレーション結果Ｂ（リフォーカスパルスＰr1）のスライス中心Ｌ３−Ｌ３におけるスペクトル選択性を示している。
【００４５】
先ず、９０°パルスＰαのスペクトル選択性（細い実線）について説明する。
【００４６】
９０°パルスＰαのスペクトル選択性（細い実線）を参照すると、周波数領域Ｒw（水の共鳴周波数（オフレゾナンス周波数０Ｈｚ）およびその近傍の周波数）では、横磁化がＭｘｙ≒０．８〜１である。一方、周波数領域Ｒf（脂肪の共鳴周波数（オフレゾナンス周波数４２０Ｈｚ）およびその近傍の周波数）では、横磁化は、Ｍｘｙ≒０〜０．２である。
【００４７】
次に、リフォーカスパルスＰr1のスペクトル選択性（太い実線）について説明する。
【００４８】
周波数領域ＲWでは、リフォーカスパルスＰr1によって、縦磁化の値は、Ｍｚ≒−０．７となっている。縦磁化の初期条件はＭｚ＝＋１であるので、リフォーカスパルスＰr1は、周波数領域ＲWにおけるスピンの縦磁化を、Ｍｚ＝＋１（正の値）からＭｚ≒−０．７（負の値）に変化させることができる。つまり、リフォーカスパルスＰr1は、周波数領域ＲWにおける縦磁化Ｍｚの極性を反転させるスペクトル選択性を有している。したがって、９０°パルスＰαによって横磁化がＭｘｙ≒１になった水のスピンは、時間とともに位相が分散するが、リフォーカスパルスＰr1によって再収束するので、水信号の強度を大きくすることができる。
【００４９】
一方、周波数領域Ｒfでは、リフォーカスパルスＰr1によって、縦磁化の値は、Ｍｚ≒＋０．８となっている。縦磁化の初期条件はＭｚ＝＋１であるので、周波数領域Ｒfでは、リフォーカスパルスＰr1が送信されても、スピンの縦磁化の極性を正（＋）のままにすることができる。つまり、リフォーカスパルスＰr1は、周波数領域Ｒfにおける縦磁化の極性を反転させないスペクトル選択性を有している。したがって、周波数領域Ｒfにおいては、リフォーカスパルスＰr1によるスピンの位相の再収束は抑制されるので、脂肪信号を抑制することができる。
【００５０】
したがって、図４〜図６に示すシミュレーション結果から、本形態のパルスシーケンスＰＳ１（図３参照）を用いることによって、スライスの厚さを薄くしても、脂肪が十分に抑制された画像が得られることがわかる。
【００５１】
また、本形態では、パルスシーケンスＰＳ１で使用されている９０°パルスＰαは、脂肪のスピンの横磁化を水のスピンの横磁化よりも小さくするスペクトル選択性を有している。したがって、脂肪信号の抑制効果を高めることができる。
【００５２】
パルスシーケンスＰＳ１は、例えば、シングルスピンエコーの拡散強調画像法やシングルスピンエコーのテンソル画像法に適用することができる。
【００５３】
尚、リフォーカスパルスＰr1による横磁化Ｍｘｙの影響を低減するために、勾配磁場Ｇz1の前後にクラッシャー勾配を印加してもよい。図７に、勾配磁場Ｇz1の前後にクラッシャー勾配Ｇcが印加されたときのパルスシーケンスＰＳ２の一例を示す。
【００５４】
また、図３および図７に示すパルスシーケンスＰＳ１およびＰＳ２は、リフォーカスパルスを一つ備えているが、リフォーカスパルスは１つに限定されることはなく、複数のリフォーカスパルスを備えていてもよい。
【００５５】
図８は、複数のリフォーカスパルスを備えた場合のパルスシーケンスＰＳ３の一例を示す図である。
【００５６】
図８では、リフォーカスパルスＰr1の他に追加のリフォーカスパルスＰr2を備えている。追加のリフォーカスパルスＰr2を備えることによって、スライス厚を薄くすることができる。尚、図８では、クラッシャー勾配Ｇcが印加された例について示されているが、必要に応じて、クラッシャー勾配Ｇcは除去してもよい。また、図８では、リードアウト勾配磁場Ｇreadは、追加のリフォーカスパルスＰr2の後に設けられているが、リフォーカスパルスＰr1と追加のリフォーカスパルスＰr2との間に、別のリードアウト勾配磁場Ｇreadを設けてもよい。
【００５７】
図８に示すパルスシーケンスＰＳ３は、例えば、デュアルスピンエコーの拡散強調画像法やデュアルスピンエコーのテンソル画像法に適用することができる。追加のリフォーカスパルスＰr2は、渦電流に起因したアーチファクトを低減するために使用することができる。尚、リフォーカスパルスＰr1およびＰr2のうちの一方のリフォーカスパルスを、シンクパルス（sinc pulse）や、ＳＬＲパルスとしてもよい。例えば、リフォーカスパルスＰr1およびＰr2の両方又は一方を、IEEE Trans Med. Imaging, Vol.10, pp.53-65 (1991)のJ. Pauley et al.による「Parameter Relations for the Shinnar-Le Roux Selective Excitation Pulse Design Algorithm」に記載されているＳＬＲパルスとすることができる。
【００５８】
図８に示すパルスシーケンスＰＳ３は、リフォーカスパルスを２個備えているが、図９に示すパルスシーケンスＰＳ４のように、ｎ（≧３）個のリフォーカスパルスＰr1〜Ｐrnを備えていてもよい。尚、図９において、ｎ個のリフォーカスパルスＰr1〜Ｐrnのうちのｍ（＜ｎ）個のリフォーカスパルスを、シンクパルスやＳＬＲパルスとしてもよい。また、図９では、リードアウト勾配磁場Ｇreadは、リフォーカスパルスＰrnの後に設けられているが、各リフォーカスパルスの間に、別のリードアウト勾配磁場Ｇreadを設けてもよい。
【００５９】
更に、必要に応じて、図１０に示すパルスシーケンスＰＳ５のように、水の動きを検出するための拡散エンコードＤＥを備えてもよい。拡散エンコードＤＥを備えることによって、拡散強調画像法又はテンソル画像法を実行することができる。図１０では、勾配磁場Ｇｘ、Ｇｙ、およびＧｚの３軸に、同じ振幅の拡散エンコードＤＥが備えられているが、図１０とは別の拡散エンコードＤＥを備えてもよい。例えば、拡散強調画像法では、各ボクセル内の拡散の量を計測できるようにするため、拡散エンコードＤＥを、各軸に交互に備えることができる。また、拡散テンソル画像法では、各ボクセル内の拡散テンソルの情報を決定するため、異なる振幅の拡散エンコードＤＥを３軸に備えることができる。
【００６０】
上記のパルスシーケンスＰＳ１〜ＰＳ５は、機能的ＭＲＩ（functional ＭＲＩ）に適用することもできる。
【００６１】
尚、上記のパルスシーケンスＰＳ１〜ＰＳ５は、スピンエコー法のパルスシーケンスであるが、本発明は、グラディエントエコー法のパルスシーケンスに適用してもよい。
【００６２】
図１１は、グラディエントエコー型ＥＰＩのパルスシーケンスが適用された一例を示す図である。
【００６３】
パルスシーケンスＰＳ６は、α°パルスＰαおよびリフォーカスパルスＰr1を有している。リフォーカスパルスＰr1は、α°パルスＰαに隣接する位置に設けられている。このようにリフォーカスパルスＰr1を設けることによって、スライスの厚さを薄くしても、脂肪が十分に抑制された画像を得ることができる。
【００６４】
これまで、本発明を、好適な形態を参照して詳細に説明したが、当業者は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、本形態の種々の変更が可能である。例えば、本形態では、α°パルスＰαは９０°パルスであるが、９０°パルスに限定されることはない。また、本形態では、リフォーカスパルスＰr1は１８０°パルスであるが、脂肪のスピンの位相の再収束を抑制することができるのであれば、リフォーカスパルスＰr1は１８０°パルスに限定されることはない。また、本形態では、α°パルスＰαおよびリフォーカスパルスＰr1のサブパルスの数は４個であるが、サブパルスの数は、必要に応じて、変更してもよい。
【００６５】
また、本形態では、水を描出し脂肪を抑制する例について説明している。しかし、本発明は、水を抑制する場合や、脂肪や水とは異なる別の物質（代謝物など）を抑制したい場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
２ マグネット
３ テーブル
３１ クレードル
４ 受信コイル
５ シーケンサ
６ 送信器
７ 勾配磁場電源
８ 受信器
９ 中央処理装置
１０ 操作部
１１ 表示部
１２ 被検体
１００ ＭＲＩ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の第１の物質の信号を前記被検体内の第２の物質の信号よりも小さくするためのパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パルスシーケンスは、
前記被検体を励起するためのα°パルスと、
前記α°パルスにより励起された領域のスピンの位相を再収束させるためのリフォーカスパルスと、
前記領域から磁気共鳴信号を取得するためのリードアウト勾配磁場と、を有し、
前記α°パルスは、
前記第１の物質の横磁化を前記第２の物質の横磁化よりも小さくするスペクトル選択性を有し、
前記リフォーカスパルスは、
前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有する、磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記パルスシーケンスは、
シングルスピンエコーの拡散強調画像法、およびシングルスピンエコーのテンソル画像法のうちの一方のパルスシーケンスである、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記パルスシーケンスは、追加のリフォーカスパルスを備えており、
前記追加のリフォーカスパルスは、
前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記パルスシーケンスは、
前記リフォーカスパルスと、前記追加のリフォーカスパルスとの間に、前記領域から磁気共鳴信号を取得するための別のリードアウト勾配磁場を有する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記パルスシーケンスは、
デュアルスピンエコーの拡散強調画像法、およびデュアルスピンエコーのテンソル画像法のうちの一方のパルスシーケンスである、請求項３又は４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記パルスシーケンスは、
前記リフォーカスパルスが送信されている間に印加される勾配磁場と、
前記勾配磁場の前後に印加されるクラッシャーパルスと、
を有する、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記パルスシーケンスは、
ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸のうちの少なくともいずれか一つの軸に、前記第２の物質の動きを検出するための拡散エンコードを有する、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記α°パルスのスペクトル選択性は、
前記第１の物質の共鳴周波数と前記第２の物質の共鳴周波数との間に、横磁化が最も抑制されるヌルの位置が現れる、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記α°パルスは、９０°パルスである、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記リフォーカスパルスのスペクトル選択性は、
前記第１の物質の共鳴周波数の位置における縦磁化の極性を反転させず、前記第２の物質の共鳴周波数の位置における縦磁化の極性を反転させる、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記リフォーカスパルスによってスピンの再収束が行われる領域は、前記α°パルスによって励起される領域よりも広い、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記リフォーカスパルスは、１８０°パルスである、請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記第１の物質は脂肪であり、前記第２の物質は水である、請求項１〜１２のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
前記第１の物質は水であり、前記第２の物質は脂肪である、請求項１〜１２のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
被検体内の第１の物質の信号を前記被検体内の第２の物質の信号よりも小さくするためのパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置を用いた方法であって、
前記被検体を励起するα°パルスであって、前記第１の物質の横磁化を前記第２の物質の横磁化よりも小さくするスペクトル選択性を有するα°パルスを送信するステップと、
前記α°パルスにより励起された領域のスピンの位相を再収束させるためのリフォーカスパルスであって、前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有するリフォーカスパルスを送信するステップと、
前記領域から磁気共鳴信号を取得するためのリードアウト勾配磁場を印加するステップと、
を有する方法。
【請求項１６】
前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有する追加のリフォーカスパルスを送信するステップを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記リフォーカスパルスと、前記追加のリフォーカスパルスとの間に、前記領域から磁気共鳴信号を取得するための別のリードアウト勾配磁場を印加するステップを有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記リフォーカスパルスが送信されている間に勾配磁場を印加するステップと、
前記勾配磁場の前後にクラッシャーパルスを印加するステップと、
を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記α°パルスを送信するステップは、
前記第１の物質の共鳴周波数と前記第２の物質の共鳴周波数との間に横磁化が最も抑制されるヌルの位置が現れるスペクトル選択性を有するα°パルスを送信するステップを更に有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記リフォーカスパルスを送信するステップは、
前記第１の物質の共鳴周波数の位置における縦磁化の極性を反転させず前記第２の物質の共鳴周波数の位置における縦磁化の極性を反転させるスペクトル選択性を有するリフォーカスパルスを送信するステップを更に有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１】
被検体内の第１の物質の信号を前記被検体内の第２の物質の信号よりも小さくするためのパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記パルスシーケンスは、
前記被検体を励起するためのα°パルスと、
前記α°パルスにより励起された領域のスピンの位相を再収束させるためのリフォーカスパルスと、
前記領域から磁気共鳴信号を取得するためのリードアウト勾配磁場と、を有し、
前記α°パルスは、
前記第１の物質の横磁化を前記第２の物質の横磁化よりも小さくするスペクトル選択性を有し、
前記リフォーカスパルスは、
前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有する、磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記パルスシーケンスは、
シングルスピンエコーの拡散強調画像法、およびシングルスピンエコーのテンソル画像法のうちの一方のパルスシーケンスである、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記パルスシーケンスは、追加のリフォーカスパルスを備えており、
前記追加のリフォーカスパルスは、
前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記パルスシーケンスは、
前記リフォーカスパルスと、前記追加のリフォーカスパルスとの間に、前記領域から磁気共鳴信号を取得するための別のリードアウト勾配磁場を有する、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記パルスシーケンスは、
デュアルスピンエコーの拡散強調画像法、およびデュアルスピンエコーのテンソル画像法のうちの一方のパルスシーケンスである、請求項３又は４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記パルスシーケンスは、
前記リフォーカスパルスが送信されている間に印加される勾配磁場と、
前記勾配磁場の前後に印加されるクラッシャーパルスと、
を有する、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記パルスシーケンスは、
ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸のうちの少なくともいずれか一つの軸に、前記第２の物質の動きを検出するための拡散エンコードを有する、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記α°パルスのスペクトル選択性は、
前記第１の物質の共鳴周波数と前記第２の物質の共鳴周波数との間に、横磁化が最も抑制されるヌルの位置が現れる、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記α°パルスは、９０°パルスである、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記リフォーカスパルスのスペクトル選択性は、
前記第１の物質の共鳴周波数の位置における縦磁化の極性を反転させず、前記第２の物質の共鳴周波数の位置における縦磁化の極性を反転させる、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記リフォーカスパルスによってスピンの再収束が行われる領域は、前記α°パルスによって励起される領域よりも広い、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記リフォーカスパルスは、１８０°パルスである、請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記第１の物質は脂肪であり、前記第２の物質は水である、請求項１〜１２のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
前記第１の物質は水であり、前記第２の物質は脂肪である、請求項１〜１２のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
被検体内の第１の物質の信号を前記被検体内の第２の物質の信号よりも小さくするためのパルスシーケンスを実行する磁気共鳴イメージング装置を用いた方法であって、
前記被検体を励起するα°パルスであって、前記第１の物質の横磁化を前記第２の物質の横磁化よりも小さくするスペクトル選択性を有するα°パルスを送信するステップと、
前記α°パルスにより励起された領域のスピンの位相を再収束させるためのリフォーカスパルスであって、前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有するリフォーカスパルスを送信するステップと、
前記領域から磁気共鳴信号を取得するためのリードアウト勾配磁場を印加するステップと、
を有する方法。
【請求項１６】
前記第２の物質のスピンの位相を再収束させ、前記第１の物質のスピンの位相の再収束を抑制するスペクトル選択性を有する追加のリフォーカスパルスを送信するステップを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記リフォーカスパルスと、前記追加のリフォーカスパルスとの間に、前記領域から磁気共鳴信号を取得するための別のリードアウト勾配磁場を印加するステップを有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記リフォーカスパルスが送信されている間に勾配磁場を印加するステップと、
前記勾配磁場の前後にクラッシャーパルスを印加するステップと、
を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記α°パルスを送信するステップは、
前記第１の物質の共鳴周波数と前記第２の物質の共鳴周波数との間に横磁化が最も抑制されるヌルの位置が現れるスペクトル選択性を有するα°パルスを送信するステップを更に有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記リフォーカスパルスを送信するステップは、
前記第１の物質の共鳴周波数の位置における縦磁化の極性を反転させず前記第２の物質の共鳴周波数の位置における縦磁化の極性を反転させるスペクトル選択性を有するリフォーカスパルスを送信するステップを更に有する、請求項１５に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２３２１１３（Ｐ２０１２−２３２１１３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９１４９３（Ｐ２０１２−９１４９３）
【出願日】平成２４年４月１３日（２０１２．４．１３）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月１３日（２０１２．４．１３）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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