磁気共鳴イメージング装置
【課題】抑制すべき信号をより良好に抑制しつつ、収集すべき信号をより大きな信号強度で収集する周波数選択的抑制を行うことが可能な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、脂肪を抑制する第１の抑制パルスを周波数選択的に印加した後、前記第１の抑制パルスとは異なる第２の抑制パルスを前記脂肪に対して周波数選択的に印加してイメージングを行うための撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記撮影条件に従って画像データを収集する画像データ収集手段と、を有し、前記撮影条件設定手段は、前記第１の抑制パルスと前記第２の抑制パルスのフリップ角を異ならせて、前記第１の抑制パルスの印加によって残った物質の信号を前記第２の抑制パルスの印加によって抑制する撮影条件を設定する、ことを特徴とする。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、脂肪を抑制する第１の抑制パルスを周波数選択的に印加した後、前記第１の抑制パルスとは異なる第２の抑制パルスを前記脂肪に対して周波数選択的に印加してイメージングを行うための撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記撮影条件に従って画像データを収集する画像データ収集手段と、を有し、前記撮影条件設定手段は、前記第１の抑制パルスと前記第２の抑制パルスのフリップ角を異ならせて、前記第１の抑制パルスの印加によって残った物質の信号を前記第２の抑制パルスの印加によって抑制する撮影条件を設定する、ことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（RF: radio frequency）信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴（NMR：nuclear magnetic resonance）信号から画像を再構成する磁気共鳴イメージング（MRI：Magnetic Resonance Imaging）装置に係り、特に、脂肪やシリコーン等の物質からの目的とする信号を抑制する抑制法による撮像が可能な磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージングは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数のRF信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するNMR信号から画像を再構成する撮像法である。
【０００３】
この磁気共鳴イメージングの分野において、脂肪からの信号（脂肪信号）を抑制して信号を収集する脂肪抑制法がある。従来から一般的に広く用いられる脂肪抑制法には、化学シフト選択(CHESS: chemical shift selective)法、SPIR (spectral presaturation with inversion recovery)法(SPECIRとも言う)、短時間反転回復(STIR: short TI inversion recovery)法がある。
【０００４】
脂肪抑制法のうち、CHESS法は、水プロトンと脂肪プロトンの共鳴周波数が3.5ppm異なることを利用して脂肪信号のみを周波数選択的に抑制する手法であることから、選択的脂肪抑制法と呼ばれる（例えば特許文献１、特許文献２および特許文献３参照）。
【０００５】
図１は、従来のCHESS法による脂肪信号の抑制方法を説明する図である。
【０００６】
図１において横軸は周波数を示し、縦軸はNMR信号の信号強度を示す。周波数選択の脂肪抑制法では、撮影に先立ってシミングにより静磁場が均一化される。図１に示すように水プロトンと脂肪プロトンの共鳴周波数は3.5ppm異なるため、シミングによって静磁場の均一性が十分に得られると、脂肪信号の周波数のピークはシャープとなる。そこで、データ収集に先立って脂肪の共鳴周波数に一致するフリップ角(FA: flip angle)が90°の脂肪抑制(Fat saturation)RFパルス、すなわちCHESSパルスを印加して脂肪プロトンの縦磁化のみを周波数選択的に９０°倒し、続いてspoiler pulseを用いて脂肪プロトンの磁化を消失させると、概ね脂肪信号を抑制することができる。このようにCHESS法は、静磁場の均一性が高い部位における脂肪抑制に有効である。
【０００７】
また、SPIR法も水プロトンと脂肪プロトンの共鳴周波数の差を利用する選択的脂肪抑制法である（例えば特許文献４参照）。
【０００８】
図２は、従来のSPIR法による脂肪信号の抑制方法を説明する図であり、図３は、図２に示すSPIRパルスの印加後に励起用のパルスを印加するTIを示す図である。
【０００９】
図２において横軸は周波数を示し、縦軸はNMR信号の信号強度を示す。また、図３において横軸はSPIRパルスの印加後における経過時間(time)を示し、縦軸はプロトンスピンの縦磁化zを示す。
【００１０】
SPIR法では、脂肪信号の共鳴周波数に合わせた周波数選択的反転RFパルスであるSPIRパルスが印加される。SPIRパルスのFAは90°から180°に設定される。SPIRパルスが印加されると、静磁場によって磁化された脂肪におけるプロトンスピンがFAに応じた角度だけ傾き、周波数選択的に脂肪におけるプロトンスピンの縦磁化zが負の値をとる。そして、縦緩和（T1緩和）により、プロトンスピンの縦磁化zは時間とともに増加し、正の値をとるようになる。そこで、SPIRパルスの印加後、脂肪における縦磁化zがT1緩和によりnull pointに到達したタイミングを反転時間(TI: inversion time)として水信号の励起用のRFパルスが印加される。これにより水信号のみを選択励起することができる。
【００１１】
SPIR法においてSPIRパルスのFAを例えば180°とする場合のように、脂肪におけるプロトンスピンを傾ける角度、すなわち抑制効果を大きめに設定すれば、共鳴周波数帯域の裾野が広がった脂肪領域であっても、脂肪信号を抑制することが容易である。このように、SPIRパルスは、90°パルスよりFAが大きいため、通常のCHESSパルスより脂肪信号を抑制できる周波数帯域が広い。また、SPIR法では、SPIRパルスの印加後、励起用のRFパルスの印加タイミングまでTIだけ待ち時間があるため、SPIRパルスの波形をより矩形に近づけることができる。
【００１２】
SPIR法では、脂肪信号の強度（プロトンの縦磁化z）がnull pointとなるまでのTIだけ待ってデータ収集する必要があるが、SPIRパルスのFAを小さくしてTIを短くすることもできる。通常、1.5TのMRI装置では、TIは150msから180ms程度であり、3TのMRI装置では、TIは200msから250ms程度である。
【００１３】
一方、STIR法は、脂肪信号と水信号との間におけるT1緩和時間の差を利用する脂肪抑制法であり、非選択的脂肪抑制法である。このため、STIR法では、シミングが不要である。STIR法では、脂肪領域および水領域を含む領域がFA=180°のSTIRパルスによって励起される。図２に示すように、点線で示す水のT1緩和時間は、脂肪のT1緩和時間よりも長い。そこで、脂肪プロトンの縦磁化zがnull pointとなったタイミングをTIに設定して励起用のRFパルスが印加される。そうすると、TI経過後に水プロトンの縦磁化zは未だnull pointとなっておらず、水プロトンのみを選択的に励起させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平７−３２７９６０号公報
【特許文献２】特開平９−１８２７２９号公報
【特許文献３】特開平１１−２９９７５３号公報
【特許文献４】特開２００６−１４９５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながらCHESSパルスはFAが90°のRFパルスであるため、水領域および脂肪領域における静磁場の均一性が良くない場合には、十分に脂肪信号を抑制することができない。
【００１６】
図４は、従来のCHESS法によって脂肪抑制を行う場合に十分に脂肪信号が抑制されない場合の例を示す図である。
【００１７】
図４において横軸は周波数を示し、縦軸はNMR信号の信号強度を示す。図４に示すようにシミングしても静磁場の均一性が良好とならない場合、脂肪における共鳴周波数のピークの裾野が広がる。特に、乳房や顎のようにSusceptibility（磁化率）が大きい部位では、脂肪信号が、周波数方向に広がる傾向がある。このため、FAが90°のCHESSパルスを印加しても矢印で示すように脂肪信号の成分が残る。このように、CHESS法では、静磁場が不均一な場合に広い周波数帯域に広がる脂肪信号を十分に抑制することが困難であるという欠点を有する。
【００１８】
図５は、静磁場が不均一な場合に従来のCHESS法により撮影された被検体の断層像である。
【００１９】
図５に示すように、静磁場が不均一な場合には、脂肪信号が十分に抑制されず脂肪領域が被検体の断層像に描出されているのが分かる。
【００２０】
また、従来のSPIR法では、TIや脂肪抑制パルスのFAの調整が不適切である結果、脂肪プロトンの縦磁化がnull pointとならない場合には、抑制されない脂肪信号が残ることとなる。尚、脂肪信号がnullとなるか否かは、脂肪のT1値によっても変化する。従って、脂肪のT1値およびTIが固定であると仮定した場合、脂肪抑制パルスのFAを調整することにより理論的には脂肪信号をnullにすることが可能である。しかしながら、実際には、磁場の不均一性、脂肪抑制パルスのRFパワー(FA)の不均一性、生体内における微妙な脂肪のT1値の違い等の要因により脂肪信号が残ってしまうことが多い。
【００２１】
図６は、従来のSPIR法において、TIや脂肪抑制パルスのFAの調整が不適切であるために脂肪信号が残る場合の例を示す図である。
【００２２】
図６において横軸は周波数を示し、縦軸はNMR信号の信号強度を示す。SPIR法においてTI、脂肪抑制パルスのパワーの調整が不完全である場合や、調整したとしても磁場の不均一性、脂肪抑制パルスのRFパワー(FA)の不均一性の影響、生体内での微妙なT1値の違い等の要因により、図６に示すように脂肪信号が残留することになる。また、SPIR法では、CHESS法と同様に静磁場の均一性が高い部位でしか、十分な脂肪抑制効果が得られないという欠点がある。
【００２３】
図７は、脂肪抑制パルスのFAの調整が不十分である場合に従来のSPIR法により撮影された被検体の断層像である。
【００２４】
図７は、TIを最短に設定し、脂肪信号がnullとなるように脂肪抑制パルスのFAを調整して得られた画像である。図７に示すように、従来のSPIR法による脂肪抑制効果はCHESS法による脂肪抑制効果よりも良好ではある。しかしながら、脂肪抑制パルスのFAを調整したとしても上述した要因により、脂肪信号が十分に抑制されず脂肪領域が被検体の断層像に描出されているのが分かる。
【００２５】
また、STIR法は、周波数選択的に脂肪信号を抑制する脂肪抑制法ではないため、シミングが不要であるものの、TI経過後に水信号が収集されるため、収集すべき水信号の強度が低下する。このため、STIR法では、SNR (noise to signal ratio)が低下し、撮像時間の延長に繋がるという問題がある。
【００２６】
このように従来の周波数選択的脂肪抑制法では、顎部分や乳房等の部位を撮像する場合のように、撮影部位の形状の影響によって静磁場の均一性が良好に得られない場合には、脂肪信号を十分に抑制することが困難であるという問題がある。一方、従来の非周波数選択的脂肪抑制法では、収集すべき水信号の強度が低下し、撮像時間が長くなるという問題がある。
【００２７】
さらに、従来の周波数選択的脂肪抑制法では、被検体の実質部を抑制する場合に励起パルスの周波数が水の共鳴周波数に合わせられた状態で複数の励起パルスが繰り返し印加される。しかしながら、高速撮像の場合には励起パルスの印加間隔が長くなり、縦磁化の影響により撮影対象物からの信号回復が発生する。この結果、励起パルスの周波数方向に対する抑制効果が一定とならず、設定される励起パルスの周波数によっては信号の抑制効果が十分に得られないという問題がある。
【００２８】
すなわち、脂肪信号の抑制効果は、励起パルスの周波数変化に対する信号強度を示すスライスプロファイルによって評価することができるが、励起パルスの印加間隔に応じてプロファイルが変化することになる。例えばFFE (fast field echo)系のシーケンスを用いてセグメントk-space法 (segment k-space method)によりデータ収集を行なう場合において、セグメント数を増やせば励起パルスの印加間隔が短くなるため脂肪信号の抑制効果を表すプロファイルは改善されるがセグメント数を減らすと励起パルスの印加間隔が長くなるため良好なプロファイルが得られない。
【００２９】
尚、セグメントk-space法は、ｋ空間上におけるデータをいくつかの領域に分割（セグメント化）し、セグメントごとに順次データを取り込んでいくデータ収集法である。従って、セグメント数は、ｋ空間上における位相エンコード(PE: phase encode)の分割数に相当する。
【００３０】
図８は、従来の脂肪抑制法の効果のシミュレーション結果を表すプロファイルを示す図である。
【００３１】
図８において横軸は脂肪の共鳴周波数からの励起パルスの周波数のシフト量(ppm)を示し、縦軸は最大値を１としたエコー信号の相対的な信号強度を示す。
【００３２】
図８に示すようにセグメント数を２とした場合におけるプロファイルは、セグメント数を６４とした場合におけるプロファイルよりも周波数方向における脂肪抑制効果の安定性が劣化していることが確認できる。これは、セグメント数が２の場合には、セグメント数が６４の場合に比べて励起パルスの印加間隔が長いためである。
【００３３】
このため、脂肪抑制効果を示すスライスプロファイルを改善するために、励起パルスの波形を調整することが必要となる。例えば、励起パルスがsinc波形である場合には、励起パルスの波長を伸縮したり、サイドローブの形状を変更するといった波形制御が必要である。
【００３４】
また、脂肪からの信号のみならず、水やシリコーン等の任意の物質からの信号を抑制することも可能であるが、脂肪以外の物質からの信号を抑制する場合においても上述したような問題がある。
【００３５】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、抑制すべき信号をより良好に抑制しつつ、収集すべき信号をより大きな信号強度で収集する周波数選択的抑制を行うことが可能な磁気共鳴イメージング装置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】
【００３６】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、脂肪を抑制する第１の抑制パルスを周波数選択的に印加した後、前記第１の抑制パルスとは異なる第２の抑制パルスを前記脂肪に対して周波数選択的に印加してイメージングを行うための撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記撮影条件に従って画像データを収集する画像データ収集手段と、を有し、前記撮影条件設定手段は、前記第１の抑制パルスと前記第２の抑制パルスのフリップ角を異ならせて、前記第１の抑制パルスの印加によって残った物質の信号を前記第２の抑制パルスの印加によって抑制する撮影条件を設定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置においては、抑制すべき信号をより良好に抑制しつつ、収集すべき信号をより大きな信号強度で収集する周波数選択的抑制を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来のCHESS法による脂肪信号の抑制方法を説明する図。
【図２】従来のSPIR法による脂肪信号の抑制方法を説明する図。
【図３】図２に示すSPIRパルスの印加後に励起用のパルスを印加するTIを示す図。
【図４】従来のCHESS法によって脂肪抑制を行う場合に十分に脂肪信号が抑制されない場合の例を示す図。
【図５】静磁場が不均一な場合に従来のCHESS法により撮影された被検体の断層像。
【図６】従来のSPIR法において、TIや脂肪抑制パルスのFAの調整が不適切であるために脂肪信号が残る場合の例を示す図。
【図７】脂肪抑制パルスのFAの調整が不十分である場合に従来のSPIR法により撮影された被検体の断層像。
【図８】従来の脂肪抑制法の効果のシミュレーション結果を表すプロファイルを示す図。
【図９】本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図。
【図１０】図８に示すコンピュータの機能ブロック図。
【図１１】図１０に示す撮影条件設定部において設定可能なSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを示す図。
【図１２】図１１に示すSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加による脂肪抑制効果を説明する図。
【図１３】図１０に示す撮影条件設定部において設定可能な複数の脂肪抑制パルスの印加を伴うパルスシーケンスの具体例を示す図。
【図１４】図１０に示す撮影条件設定部において設定される１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスのFAの設定方法を説明する図。
【図１５】図１０に示す撮影条件設定部において設定される１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスのFAの別の設定方法を説明する図。
【図１６】図１０に示す撮影条件設定部において３つの脂肪抑制パルスの印加を伴うシーケンスを設定した例を示す図。
【図１７】図１０に示す撮影条件設定部において設定可能なSPIRパルスおよび互いに周波数が異なる２つのCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを示す図。
【図１８】図１７に示すSPIRパルスおよび２つのCHESSパルスの印加による脂肪抑制効果を説明する図。
【図１９】図１０に示す撮影条件設定部において設定可能な周波数prepスキャン用のパルスシーケンスの概念図。
【図２０】図１０に示す撮影条件設定部において設定可能な脂肪抑制パルスの印加を伴って収集されるｋ空間上におけるデータ領域を示す図。
【図２１】図１０に示す表示装置に表示される撮影条件設定画面の一例を示す図。
【図２２】図９に示す磁気共鳴イメージング装置により被検体の断層画像を撮像する際の手順を示すフローチャート。
【図２３】図９に示す磁気共鳴イメージング装置により、脂肪信号の共鳴周波数に周波数を合わせたSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加による脂肪抑制を伴って得られた被検体の断層画像。
【図２４】図９に示す磁気共鳴イメージング装置により複数の脂肪抑制パルスを印加することによって改善された信号強度のスライスプロファイルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００４０】
図９は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図である。
【００４１】
磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１と、この静磁場用磁石２１の内部に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３およびＲＦコイル２４とを図示しないガントリに内蔵した構成である。
【００４２】
また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１およびコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５および記憶装置３６が備えられる。
【００４３】
静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。
【００４４】
また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。
【００４５】
傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。ＲＦコイル２４はガントリに内蔵されず、寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられる場合もある。
【００４６】
また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。
【００４７】
そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。
【００４８】
ＲＦコイル２４は、送信器２９および受信器３０と接続される。ＲＦコイル２４は、送信器２９から高周波信号を受けて被検体Ｐに送信する機能と、被検体Ｐ内部の原子核スピンの高周波信号による励起に伴って発生したＮＭＲ信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。
【００４９】
一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚおよび高周波信号を発生させる機能を有する。
【００５０】
また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるＮＭＲ信号の検波およびＡ／Ｄ変換により得られた複素データである生データ（raw data）を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。
【００５１】
このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいて高周波信号をＲＦコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、ＲＦコイル２４から受けたＮＭＲ信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。
【００５２】
また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムによらず、特定の回路を設けてコンピュータ３２を構成してもよい。
【００５３】
図１０は、図９に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。
【００５４】
コンピュータ３２は、プログラムにより撮影条件設定部４０、シーケンスコントローラ制御部４１、ｋ空間データベース４２、画像再構成部４３、画像データベース４４、画像処理部４５および撮影パラメータ保存部４６として機能する。
【００５５】
撮影条件設定部４０は、入力装置３３からの指示情報に基づいてパルスシーケンス等の撮影条件を設定し、設定した撮影条件をシーケンスコントローラ制御部４１に与える機能を有する。そのために、撮影条件設定部４０は、撮影条件の設定用画面情報を表示装置３４に表示させるインターフェースとしての機能を備えている。このインターフェース機能を撮影条件設定部４０に設けるために、GUI (Graphical User Interface)技術を利用することができる。
【００５６】
特に撮影条件設定部４０は、撮影条件として複数の異なる種類の周波数得選択的脂肪抑制パルスまたは複数の同種であるが中心周波数や周波数帯域幅（τ長）等の条件の異なる周波数得選択的脂肪抑制パルスの印加を伴うパルスシーケンスを設定することができるように構成される。脂肪抑制パルスのタイプの組み合わせや数および脂肪抑制パルスの中心周波数や周波数帯域幅（τ長）等の条件は、脂肪信号の抑制効果が向上するように決定される。
【００５７】
図１１は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定可能なSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを示す図である。
【００５８】
図１１において横軸は時間を示す。図１１に示すように、異種の脂肪抑制パルスとして例えばSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを撮影条件設定部４０において設定することができる。SPIRパルスおよびCHESSパルスの印加後には、データ収集用のパルスシーケンスであるイメージングシーケンスが設定される。データ収集用のパルスシーケンスは、２次元(2D)シーケンスまたは３次元(3D)シーケンスのいずれであってもよく、FE (field echo) シーケンス、SE (spin echo) シーケンス、FSE (Fast SE) シーケンス、half-Fourier FSEシーケンス、EPI (echo planar imaging) シーケンス、FFE (Fast FE) シーケンス等の任意のタイプのパルスシーケンスとすることができる。尚、ハーフフーリエ法を利用するhalf-Fourier FSEシーケンスは、FASE (fast advanced SEまたはfast asymmetric SE)シーケンスとも呼ばれる。
【００５９】
SPIRパルスおよびCHESSパルスの印加順序は任意である。但し、SPIRパルスは、イメージングシーケンスの開始よりもTIだけ早いタイミングで印加される。従って、SPIRパルスの印加後のTIの期間中にCHESSパルスを印加するようにすれば、撮影時間を短縮することができる。
【００６０】
図１２は、図１１に示すSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加による脂肪抑制効果を説明する図である。
【００６１】
図１２において横軸は周波数を示し、縦軸は収集されるNMR信号の信号強度を示す。図１２に示すように、脂肪と水の共鳴周波数は3.5ppmだけ異なる。そして、FAが90°から180°の脂肪抑制パルスであるSPIRパルスを脂肪の共鳴周波数に一致させて印加するとCHESSパルスの場合よりも広い周波数帯域の脂肪信号を抑制することができる。SPIRパルスのFAおよびTIは、例えばイメージングシーケンスの開始タイミング、すなわち水信号の励起用のRFパルスの印加タイミングにおいてT1緩和により脂肪の縦磁化がnull pointとなるように調整される。
【００６２】
しかしながら、SPIRパルスの印加のみでは、SPIRパルスのFAおよびTIの調整が不十分である場合に水信号の励起用のRFパルスの印加時に脂肪の縦磁化がnull pointとならない。この結果、脂肪信号が残留することとなる。そこで、SPIRパルスの印加によって残った脂肪信号がCHESSパルスの印加によって抑制される。この場合、CHESSパルスの周波数はSPIRパルスの周波数と同様に脂肪の共鳴周波数に設定される。
【００６３】
ただし、SPIRパルスの周波数が脂肪信号の共鳴周波数と合っていない場合には、残留する脂肪信号の中心周波数がSPIRパルスの中心周波数と異なったり、或いはSPIRパルスにより抑制可能な周波数帯域外に脂肪信号が残留することとなる。このような場合には、SPIRパルスの周波数とCHESSパルスの周波数を変えてもよい。さらに、残留する脂肪信号のスペクトル形状によっては、脂肪信号がより良好に抑制されるようにSPIRパルスとCHESSパルスの周波数のみならず、周波数帯域幅（τ長）も変えることができる。
【００６４】
つまり、TIの調整が十分でない場合には、SPIRパルスとCHESSパルスの周波数を一致させることが脂肪抑制上有効である。逆にTIの調整が良好である場合には、SPIRパルスとCHESSパルスの周波数を異なる値に設定すると脂肪抑制効果を向上できる可能性がある。
【００６５】
このようにSPIRパルスの印加とCHESSパルスの印加を組合わせれば、FAが大きいSPIRパルスにより広範囲の周波数帯域に亘る脂肪信号のみを励起しておおまかに抑制し、抑制しきれなかった脂肪信号をFA=90°のCHESSパルスで抑制することができる。これにより、脂肪信号を十分に抑制することが可能となる。
【００６６】
また、SPIRパルスおよびCHESSパルスのように複数の脂肪抑制パルスを印加する他のメリットとしては、複数回に亘る脂肪抑制パルスの印加により、脂肪における磁化の変化が脂肪抑制パルスの印加回数に応じて減少し、脂肪からの信号が安定するという点が挙げられる。従って、TIの調整が十分であるか否かによらず、SPIRパルスとCHESSパルスの周波数を一致させれば、脂肪信号の安定化という効果を得ることができる。さらに、SPIRパルスとCHESSパルスの組み合わせに限らず、SPIRパルスのみ又はCHESSパルスのみで複数の脂肪抑制パルスを構成しても、脂肪信号の安定化という効果を得ることができる。
【００６７】
図１３は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定可能な複数の脂肪抑制パルスの印加を伴うパルスシーケンスの具体例を示す図である。
【００６８】
図１３において、横軸は時間を、RF&ECHOは、RFパルスおよびエコー信号を、Gseはスライスエンコード(SE: slice encode)用の傾斜磁場パルスを、Groは、リードアウト(RO: readout)用の傾斜磁場パルスを、Gpeは、位相エンコード(PE: phase encode)用の傾斜磁場パルスをそれぞれ示す。
【００６９】
図１３に示すように、FAをαとした脂肪の磁化を倒すための１番目の脂肪抑制パルス(1st fat sat pulse)から時間TI1が経過したタイミングでFAをβとした脂肪の磁化を倒すための２番目の脂肪抑制パルス(2nd fat sat pulse)が印加される。また、１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスの印加後には、それぞれ横磁化を消去するための傾斜磁場スポイラパルスが印加される。後述するように傾斜磁場スポイラパルスは、２番目の脂肪抑制パルスの印加後にのみ印加するようにしても良い。そして、１番目および２番目の脂肪抑制パルスの印加に続いてイメージングシーケンスが設定される。
【００７０】
図１３は、イメージングシーケンスとしてセグメントk-space法によりデータ収集を行う3DのマルチスライスFFEシーケンスが設定されている例を示す。従って、セグメントごとのデータを収集するシーケンスが調整時間(recovery time)だけ間をおいて繰り返されるシーケンスとなる。すなわちセグメントごとのデータ収集シーケンスの間にはrecovery timeの空き時間が存在する。また、共通のセグメント内におけるデータ収集は、繰り返し時間(TR: repetition time)でイメージングパルスの印加がn回繰り返されるシーケンスの実行によって行われる。そして、イメージングパルスの印加後にエコー信号が収集される。イメージングパルスは、水の磁化を励起するための励起パルスであり、収集されるエコー信号は、水からのエコー信号となる。
【００７１】
１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスは、各セグメントのデータ収集前にそれぞれ印加することも可能であるが、図１３に示すように特定のセグメントのデータ収集前にのみ印加すれば、撮像時間の短縮化に繋がる。望ましくは、ｋ空間の中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻から時間TI2だけ前のタイミングで２番目の脂肪抑制パルスが印加されるようにパルスシーケンスが設定される。そうすることで、より良好な脂肪抑制効果が望まれるｋ空間の中心付近におけるデータに対して十分な脂肪抑制を行いつつ撮像時間の増加を抑えることができる。
【００７２】
従って、イメージングシーケンスが3D FFEシーケンスである場合には、Interleave収集やCentric収集等の最初にｋ空間中心付近のデータ収集を行うシーケンスとすることが望ましい。
【００７３】
Interleave収集は、PE方向にはｋ空間の中心付近から端に向かってデータを収集し、SE方向には端からLinierにデータを収集するデータ収集法である。また、Centric収集は、PE方向およびSE方向の双方についてｋ空間の中心付近から端に向かってデータを収集するデータ収集法である。尚、他のデータ収集法としては、PE方向およびSE方向の双方についてｋ空間の端からLinierにデータを収集するSequential収集が知られている。
【００７４】
ここで、FAの決定方法について説明する。
【００７５】
図１４は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定される１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスのFAの設定方法を説明する図である。
【００７６】
図１４(a)は、１番目の脂肪抑制パルス、２番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスに続いて印加されるｋ空間中心のデータ収集を行うためのイメージングパルスを示す。図１４(b)は、脂肪が部分ごとに異なるT1値でT1緩和する場合におけるT1の変化を、図１４(c)は、脂肪のT1値が一定であるがRFパルスが不均一であることに起因して見かけのT1値が異なる複数の値となった場合におけるT1の変化を、それぞれ示す。
【００７７】
図１４(a)に示すように１番目の脂肪抑制パルスを印加すると、脂肪部位であっても周りの組織の影響によりT1値が異なる場合には、図１４(b)に示すように異なるT1緩和が起こる。また、図１４(c)に示すように、T1値が同一であってもRFパルスが不均一であることに起因して見かけのT1値が異なる場合には、異なるT1緩和が起こる。
【００７８】
そこで、１番目の脂肪抑制パルスの印加後の時間TI1だけ経過したタイミングで２番目の脂肪抑制パルスが印加されることによって、T1がnull pointとなるように１番目の脂肪抑制パルスのFAを90°以上（α≧90°）に設定すれば、異なるT1緩和を一旦キャンセルすることができる。すなわち、図１４(b)に示すように、脂肪のT1値が部分ごとに異なる場合であっても、２番目の脂肪抑制パルスの印加によって縦磁化の差が減少し、脂肪抑制の不均一性の改善に繋がる。また、図１４(c)に示すように、不均一なRFパルスの印加によって縦磁化に差が生じた場合であっても、２番目の脂肪抑制パルスの印加によって差のないT1回復となる。
【００７９】
T1は、２番目の脂肪抑制パルスの印加によってnull pointとなるため、１番目の脂肪抑制パルスのFAは例えばα=100-130°程度と大きめの角度に設定される。換言すれば、２番目の脂肪抑制パルスの波形中心においてT1がnull pointとなるように１番目の脂肪抑制パルスの印加時刻と２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻との間における時間TI1に応じて１番目の脂肪抑制パルスのFAを決定することができる。さらに、脂肪信号の抑制の程度応じて、１番目の脂肪抑制パルスのFAを90°から180°degの範囲で調整することができる。そして、脂肪の磁化を90°から180°の角度に倒す１番目の脂肪抑制パルスを設定することができる。
【００８０】
また、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が十分短ければ、２番目の脂肪抑制パルスのFAはβ=90°と設定してもイメージングパルスの印加タイミングにおいて十分な脂肪抑制効果を得ることができる。このため、脂肪の磁化を90°倒す２番目の脂肪抑制パルスを設定することができる。Interleave収集またはCentric収集によってT1強調画像を得るFFEシーケンスでは、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が十分短い。そして、この時間TI2が短いほど、脂肪信号の回復が少なくなって脂肪抑制効果が向上することとなる。
【００８１】
一方、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が十分に短くない場合には、イメージングパルスの印加時刻においてT1がnull pointとなるように２番目の脂肪抑制パルスのFA β°を設定すればイメージングパルスの印加タイミングにおいて良好な脂肪抑制効果を得ることができる。
【００８２】
図１３に示すイメージングシーケンスは、FFEシーケンスであるが、イメージングシーケンスがFEシーケンス、SEシーケンス、FSEシーケンス、FASEシーケンス等のT2（横緩和）強調画像を得るシーケンスである場合には、一般に２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が長くなるため、イメージングパルスの印加時刻においてT1がnull pointとなるように２番目の脂肪抑制パルスのFA βを設定することが望ましい。また、FFEシーケンスによりSequential収集を行う場合にも、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が長くなるため、イメージングパルスの印加時刻においてT1がnull pointとなるように２番目の脂肪抑制パルスのFA βを設定することが望ましい。
【００８３】
つまり、イメージングシーケンスの種類に応じて２番目の脂肪抑制パルスのFA βを適切な値に設定することが望ましい。
【００８４】
図１５は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定される１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスのFAの別の設定方法を説明する図である。
【００８５】
図１５(a)は、１番目の脂肪抑制パルス、２番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスに続いて印加されるｋ空間中心のデータ収集を行うためのイメージングパルスを示す。図１４(b)は、脂肪が一定のT1値でT1緩和する場合におけるT1の変化を示す。
【００８６】
イメージングシーケンスがFSEシーケンス等のT2強調画像を得るシーケンスである場合やSequential収集を行うFFEシーケンスである場合には、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が長くなる。この場合に２番目の脂肪抑制パルスのFAをβ=90°に設定すると、２番目の脂肪抑制パルスの印加後に脂肪信号が回復し、イメージングパルスの印加時点において脂肪信号の回復量が無視できなくなる恐れがある。このため、図１５(a)(b)に示すように、２番目の脂肪抑制パルスのFAをβ＞90°に設定し、イメージングパルスの印加タイミングにおいてT1値がnull pointとなるようにすることが望ましい。
【００８７】
この場合、２番目の脂肪抑制パルスのFA βは、１番目の脂肪抑制パルスのFA α、１番目の脂肪抑制パルスの印加時刻と２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻との間における時間TI1、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻とイメージングパルスの印加時刻との間における時間TI2の各値に応じて決定されることとなる。また、２番目の脂肪抑制パルスのFA βは、脂肪のT1値に依存しても決定される。従って、２番目の脂肪抑制パルスのFA βは、関数Fを用いてβ=F(α, TI1, TI2, T1値)として求めることができる。換言すれば、イメージングパルスの印加時刻においてT1値がnull pointとなるようにパラメータα, β, TI1, TI2を調整することができる。
【００８８】
FAの具体例としては、例えば、FSEシーケンスによりデータ収集する場合に、１番目の脂肪抑制パルスとしてFAがα=150°のSPIRパルスを印加し、２番目の脂肪抑制パルスとしてFAがβ=95°のCHESSパルスを印加する例が挙げられる。
【００８９】
ところで、脂肪抑制パルスは、３つ以上印加することも可能である。脂肪抑制パルスの数を２つに設定すれば、撮像時間の増加を最小限に抑えることができるのに対し、脂肪抑制パルスを３つ以上に設定すれば、脂肪信号の安定化によって脂肪抑制効果を向上させることができる。そして、上述したようなFAの決定方法は、脂肪抑制パルスが３つ以上の場合において同様に用いることができる。
【００９０】
図１６は、図１０に示す撮影条件設定部４０において３つの脂肪抑制パルスの印加を伴うシーケンスを設定した例を示す図である。
【００９１】
図１６において、横軸は時間を、RFは、RFパルスを、Gseはスライスエンコード用の傾斜磁場パルスを、Groは、リードアウト用の傾斜磁場パルスを、Gpeは、位相エンコード用の傾斜磁場パルスをそれぞれ示す。
【００９２】
図１６に示すように、１番目の脂肪抑制パルスの印加から時間TI1経過後に２番目の脂肪抑制パルスを印加し、さらに２番目の脂肪抑制パルスの印加から時間TI2経過後に３番目の脂肪抑制パルスを印加することもできる。そして、３番目の脂肪抑制パルスの印加から時間TI3経過後にｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスが印加される。また、各脂肪抑制パルスの印加後にはそれぞれ不要な横磁化成分を抑制するための傾斜磁場スポイラパルスが印加される。
【００９３】
尚、１番目および２番目の脂肪抑制パルスの後に印加される傾斜磁場スポイラパルスは省略しても良い。すなわち、最後の脂肪抑制パルスの印加後にのみ傾斜磁場スポイラパルスを印加するようにすれば、横磁化の抑制効果をある程度維持しつつ撮像時間の短縮化を図ることができる。
【００９４】
図１６に示すように、脂肪抑制パルスを多数印加すると、脂肪抑制状態が繰り返されて脂肪の磁化の変化が次第に小さくなり、定常状態を得ることができるため、脂肪信号が安定するというメリットが得られる。
【００９５】
３つ以上の脂肪抑制パルスを印加する場合には、全てまたは２番目以降の脂肪抑制パルスのFAを90°とすることができる。ただし、脂肪抑制効果に応じて、90°以上となるようにFAを適宜調整することによって、脂肪抑制効果を向上させることもできる。
【００９６】
また、脂肪の磁化の安定性を向上させるためには、脂肪抑制パルスの周波数を全て脂肪の共鳴周波数に合わせることが望ましい。ただし、局所的に磁場が不均一であると、周波数スペクトル上において本来の脂肪の共鳴周波数からシフトした位置に別のピークが現れることがある。このような場合には、一部の脂肪抑制パルスの周波数を、ピークをとる周波数に合わせてオフセットさせることによって、局所的に不均一な磁場がある場合であっても良好な脂肪抑制効果を得ることができる。
【００９７】
図１７は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定可能なSPIRパルスおよび互いに周波数が異なる２つのCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを示す図である。
【００９８】
図１７において横軸は時間を示す。図１７に示すように、異種の脂肪抑制パルスとしてSPIRパルスおよびCHESSパルスを、同種であるが互いに条件が異なる脂肪抑制パルスとして周波数が異なる２つのCHESSパルスをそれぞれ印加するようにパルスシーケンスを撮影条件設定部４０において設定することができる。SPIRパルスおよび２つのCHESSパルスの印加後には、データ収集用のパルスシーケンスであるイメージングシーケンスが設定される。
【００９９】
SPIRパルスの周波数f1および２つのCHESSパルスのうち一方のCHESSパルス１の周波数f1はいずれも脂肪信号の共鳴周波数に設定され、他方のCHESSパルス２の周波数f2はSPIRパルスの周波数f1と異なる値に設定される。但し、SPIRパルスおよび２つのCHESSパルスの周波数を脂肪信号の周波数スペクトルの形状に応じて全て異なる周波数に設定してもよい。
【０１００】
SPIRパルスおよび２つのCHESSパルスの印加順序は任意である。但し、SPIRパルスは、イメージングシーケンスの開始よりもTIだけ早いタイミングで印加される。従って、SPIRパルスの印加後のTIの期間中に２つのCHESSパルスを印加するようにすれば、撮影時間を短縮することができる。
【０１０１】
図１８は、図１７に示すSPIRパルスおよび２つのCHESSパルスの印加による脂肪抑制効果を説明する図である。
【０１０２】
図１８において横軸は周波数を示し、縦軸は収集されるNMR信号の信号強度を示す。例えば3Tのような高磁場下においてSusceptibilityの影響を大きく受ける場合或いは顎部分や乳房部分等の形状の影響を受ける場合のように、局所的に静磁場が不均一となる場合がある。静磁場が不均一であると、図１８に示すように、脂肪信号の共鳴周波数がシフトして本来の共鳴周波数と異なる周波数に別のピークが現れる場合がある。このような場合、図１２に示すように脂肪信号の共鳴周波数f1に一致させたSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加によって脂肪信号の本来の共鳴周波数付近の帯域に広がる脂肪信号を抑制したとしても、依然として別の周波数帯域に脂肪信号が残る場合がある。
【０１０３】
そこで、脂肪信号の共鳴周波数に一致させた周波数f1でSPIRパルスおよびCHESSパルス１を印加した後に、続いて脂肪信号の共鳴周波数からシフトさせた周波数f2でCHESSパルス２が印加される。CHESSパルス２の周波数f2は、SPIRパルスおよびCHESSパルス１の印加によって残留する脂肪信号が十分に抑制されるように本来の脂肪信号の共鳴周波数からオフセットした値に設定される。これにより、脂肪信号の共鳴周波数がシフトした場合であっても、十分な脂肪抑制効果を得ることができる。
【０１０４】
また、別の複数の脂肪抑制パルスの印加例としては、２つのCHESSパルスを印加する場合が挙げられる。つまり、図１７におけるパルスシーケンスでSPIRパルスを省略してもよい。この場合、脂肪信号が複数のピークをとるときには、２つのCHESSパルスの周波数を互いに異なる値に設定することによって、脂肪抑制効果を改善することができる。また、２つのCHESSパルスの中心周波数を同一に設定した場合であっても、２つのCHESSパルスの周波数帯域幅を変えれば、脂肪抑制効果が改善される場合がある。
【０１０５】
このように撮影条件設定部４０では、診断画像を撮影するためのイメージングスキャン用に撮影条件を設定することができるが、イメージングスキャン用の撮影条件を決定する際に必要となるCHESSパルスの周波数を求めるために別途プリスキャンを行うことができる。プリスキャンはイメージングスキャンに先立って行われ、CHESSパルスの周波数を変更しながら複数回に亘ってデータ収集を行うものである。このような周波数を変更してデータ収集を行うプリスキャンをここでは周波数prepスキャンと称する。
【０１０６】
周波数prepスキャンを実施する場合には、周波数prepスキャン用の撮影条件を撮影条件設定部４０において設定することができる。
【０１０７】
図１９は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定可能な周波数prepスキャン用のパルスシーケンスの概念図である。
【０１０８】
図１９において、横軸は時間を示す。図１７に示すようにSPIRパルスおよび互いに周波数が異なる２つのCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを用いてイメージングスキャンを行う場合には、周波数が脂肪の共鳴周波数からオフセットされる側のCHESSパルスの周波数f2を求める必要がある。そこで、周波数が脂肪の共鳴周波数からオフセットされる側のCHESSパルスの周波数f2をf21, f22, …, f2Nに変更させてN回に亘ってデータ収集を行う周波数prepスキャン用のパルスシーケンスを設定することができる。
【０１０９】
変更させるCHESSパルスの周波数f2の数Nや変更幅は、入力装置３３から撮影条件設定部４０に指示情報を与えることにより任意に設定することができる。
【０１１０】
周波数prepスキャン用のパルスシーケンスにおけるイメージングシーケンスはイメージングスキャンにおけるイメージングシーケンスとなるべく同一とすることが適切なCHESSパルスの周波数f2を決定する観点から望ましい。ただし、撮影時間短縮化のために周波数prepスキャン用のシーケンスを2Dシーケンスとすることが望ましい。
【０１１１】
また、周波数prepスキャン用のパルスシーケンスでは、SPIRパルスや周波数の決定対象とならない他のCHESSパルスの印加を省略してもよい。
【０１１２】
このように設定された周波数prepスキャン用のパルスシーケンスの実行により、CHESSパルスの周波数が異なる複数の画像が得られ、ユーザが最も望ましいコントラストの画像を例えば目視により選択することによって適切なCHESSパルスの周波数を決定することができる。
【０１１３】
一方、周波数prepスキャンによらずに、周波数スペクトルを取得するためのプレスキャンを行って、得られた周波数スペクトルに基づいて脂肪抑制パルスの周波数を決定することもできる。すなわち、脂肪抑制画像のためのイメージングスキャンに先立って周波数スペクトルを収集すれば、脂肪信号の周波数オフセットを把握することができる。そして、周波数スペクトル上における脂肪信号の周波数オフセットに合わせて脂肪抑制パルスのオフセットを決定することができる。
【０１１４】
このように、周波数スペクトルに基づいて得られた脂肪信号の周波数オフセットに合わせて脂肪抑制パルスの周波数を決定すれば、局所的に不均一な磁場の影響を軽減させて脂肪抑制効果を安定的に得ることができる。
【０１１５】
脂肪信号の周波数オフセットは、周波数スペクトルを表示装置３４に表示させて入力装置３３の操作によってシフトした脂肪信号のピークに対応する周波数を指定することによって手動で行うことができる。また、脂肪信号のピーク位置の検出やシフトした脂肪信号の周波数を自動的に検出することもできる。脂肪信号のピーク位置を自動検出する場合には、例えば水信号のピークに基づいて脂肪信号のピークが存在すると推定される周波数方向の範囲を指定し、指定された範囲内において閾値を超える信号値を検出すれば良い。そして、本来の脂肪信号の共鳴周波数に対応するピークと別のピークとの間の周波数差を計測すれば、脂肪信号の共鳴周波数のシフト量を自動検出することができる。
【０１１６】
尚、非選択反転回復(IR: inversion recovery)パルスを印加することによって脂肪信号を抑制した状態で周波数スペクトルの収集スキャンを実行すれば、水信号のピークを最大値とする周波数スペクトルを取得することができる。そして、水信号のピークに基づいて周波数方向における脂肪信号のピークの検出範囲を設定することができる。
【０１１７】
以上のような脂肪抑制パルスのパラメータであるFA α, β、パルス間隔TI1, TI2, TI3, …、周波数および周波数帯域幅（τ長）は、表示装置３４に表示される撮影条件の設定用画面を通じて入力装置３３を操作することによって手動または自動で設定することができる。
【０１１８】
脂肪抑制パルスのパラメータを自動的に設定できるようにするために、予め試験撮影によってシーケンスの種類、データ収集法、撮像部位等の撮像条件ごとに各パラメータを求めておくこともできる。この場合、各パラメータはシーケンスの種類、データ収集法、撮影部位等の撮像条件に関連付けて取得される。そして、求めた脂肪抑制パルスに関するパラメータは撮影パラメータ保存部４６に保存される。
【０１１９】
そして、好適なパラメータの組合せや、撮影部位ごとに関連付けた最適なパラメータを撮影パラメータ保存部４６に保存しておけば、入力装置３３の操作によって撮像部位の指定情報を入力したり、シーケンスの種類やデータ収集法に応じたパラメータの組合せを選択するのみで、自動的に各脂肪抑制パルスのFA、パルス間隔、周波数および周波数帯域幅（τ長）等のパラメータが撮影パラメータ保存部４６から撮影条件設定部４０に読み込まれて撮影条件として設定できるようにすることができる。
【０１２０】
例えば、ある脂肪抑制パルスのFAに依存して十分に抑制されない脂肪信号の周波数、すなわち追加すべき脂肪抑制パルスの周波数が決まる場合がある。このため、試験撮影によって予め撮影部位ごとに、ある脂肪抑制パルスのFAに応じた別の脂肪抑制パルスの適切な周波数を求めておくことができる。そして、入力装置３３の操作によって撮影部位を選択すると、ある脂肪抑制パルスのFAに応じた別の脂肪抑制パルスの周波数が撮影条件として撮影条件設定部４０において自動的に決定されるように構成することができる。
【０１２１】
同様に、ある脂肪抑制パルスのFAに応じて別の脂肪抑制パルスのFAを決定することも可能である。別の例としては、ある脂肪抑制パルスの印加からある励起パルスの印加までの時間に応じて別の脂肪抑制パルスのFAや周波数を決定することもできる。
【０１２２】
この他、脂肪抑制パルスの条件としては、脂肪抑制パルスの印加を伴って収集するｋ空間上のデータ領域が挙げられる。
【０１２３】
図２０は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定可能な脂肪抑制パルスの印加を伴って収集されるｋ空間上におけるデータ領域を示す図である。
【０１２４】
図２０において横軸はｋ空間上のRO方向を、縦軸はｋ空間上のPE方向を示す。
【０１２５】
図２０に示すように、ｋ空間上におけるデータは、PE方向におけるｋ空間中心（ｋ０）付近の低周波領域のデータとPE方向におけるｋ空間中心から離れた端部分の高周波領域のデータとに分けられる。そして、より良好な脂肪抑制効果が望まれるのは、ｋ空間中心付近のデータである。そこで、ｋ空間中心付近のデータのみ複数の脂肪抑制パルスの印加を伴って収集する一方、ｋ空間中心から離れた部分のデータを脂肪抑制パルスの印加を伴わずに、或いは１つの脂肪抑制パルスの印加を伴って収集するように撮影条件を設定すれば、撮像時間の短縮化に繋がる。
【０１２６】
特に、SEシーケンスやFEシーケンスを用いてSequential収集を行う場合において、エンコードごとに複数の脂肪抑制パルスを印加すると、撮像時間の増加が顕著になる場合がある。そこで、例えば、ｋ空間中心付近のデータについては、SPIRパルスとCHESSパルスの双方の印加を伴って収集する一方、ｋ空間中心から離れた領域のデータについては、単一のSPIRパルスのみ又はCHESSパルスのみの印加を伴って収集するように撮影条件を設定すれば、撮像時間の増加を抑えることができる。
【０１２７】
そして、以上のような各種撮影条件は、表示装置３４に表示される撮影条件設定画面を通じた入力装置３３の操作によって設定することができる。
【０１２８】
図２１は、図１０に示す表示装置３４に表示される撮影条件設定画面の一例を示す図である。
【０１２９】
図２１に示すように、撮影条件設定画面は、GUI技術によって構成することができる。図２１は、周波数スペクトルの収集スキャンを行って取得された周波数スペクトルに基づいて脂肪抑制パルスの中心周波数を設定する場合における撮影条件設定画面の例を示している。このため、撮影条件設定画面には、プレスキャンによって取得された周波数スペクトルが表示される。
【０１３０】
非選択IRパルスを印加することによって脂肪信号を抑制した状態で周波数スペクトルの収集スキャンを実行すれば、図２１に示すように水信号のピークを最大値とする周波数スペクトルを取得することができる。そして、水信号のピークから一定の周波数帯域(fb)を設定し、設定した周波数帯域内において信号のピークを自動検出するようにすれば、脂肪信号のピークや局所的にシフトした脂肪信号のピークを自動検出することができる。自動検出された脂肪信号の周波数は自動的に所望の脂肪抑制パルスの周波数として自動設定することもできる。また、ユーザがマウス等の入力装置３３を用いて脂肪信号のピークに対応する周波数を脂肪抑制パルスの周波数として選択することもできる。
【０１３１】
また、脂肪抑制パルスの数および種類も任意に設定することができる。図２１に示す例では、SPIRパルスとCHESSパルスの２つの脂肪抑制パルスが設定されている。さらに、各脂肪抑制パルスについてそれぞれ、中心周波数およびFAを調整することができる。脂肪抑制パルスの周波数オフセットやFAは、例えばスライドバー（スクロールバー）の操作によって所望の値に設定することができる。
【０１３２】
さらに、脂肪抑制パルスをｋ空間上の高周波領域に印加するか否かを撮影条件設定画面を通じて設定することができる。図２１の例では、高周波領域に脂肪抑制パルスを印加しない撮影条件が選択されている。この他、周波数prepスキャンを実行して脂肪抑制パルスの周波数オフセットを決定する場合のように、撮影条件の設定方法に応じて様々なインターフェースを作成することができる。
【０１３３】
次に、コンピュータ３２の他の機能について説明する。
【０１３４】
コンピュータ３２のシーケンスコントローラ制御部４１は、入力装置３３またはその他の構成要素からの情報に基づいて撮影条件設定部４０から取得したパルスシーケンスをシーケンスコントローラ３１に与えることにより駆動制御させる機能と、シーケンスコントローラ３１からｋ空間（フーリエ空間）データである生データを受けてｋ空間データベース４２に形成されたｋ空間に配置する機能とを有する。
【０１３５】
画像再構成部４３は、ｋ空間データベース４２からｋ空間データを取り込んで２次元または３次元のフーリエ変換処理等の画像再構成処理を施すことにより、ｋ空間データから画像データを生成する機能と、生成した画像データを画像データベース４４に書き込む機能とを有する。
【０１３６】
画像処理部４５は、画像データベース４４から読み込んだ画像データに必要な画像処理を行って表示装置３４に表示させる機能を有する。
【０１３７】
次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作および作用について説明する。
【０１３８】
図２２は、図９に示す磁気共鳴イメージング装置２０により被検体Ｐの断層画像を撮像する際の手順を示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【０１３９】
ここでは、周波数prepスキャンを実行して脂肪抑制パルスの周波数オフセットを決定する場合の例について記述する。
【０１４０】
まず寝台３７に被検体Ｐがセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１（超伝導磁石）の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
【０１４１】
次に、ステップＳ１において、必要に応じて周波数prepスキャンが実行される。周波数prepスキャンは、シミングによっても静磁場の不均一性が改善されない場合のように、脂肪信号の共鳴周波数からシフトした周波数でCHESSパルスを印加する必要があり、かつCHESSパルスの適切な周波数が不明な場合に有効である。
【０１４２】
そのために、図１９に示すような周波数prepスキャン用のパルスシーケンスを含む撮影条件が設定される。すなわち、入力装置３３からの指示情報に従って撮影条件設定部４０においてCHESSパルスの周波数f2の変更回数Nや変更幅が設定される。そして、ユーザが周波数prepスキャンの実行指示情報を入力装置３３からシーケンスコントローラ制御部４１に与えると、周波数prepスキャン用のパルスシーケンスを含む撮影条件が撮影条件設定部４０からシーケンスコントローラ制御部４１を通じてシーケンスコントローラ３１に与えられる。
【０１４３】
そうすると、シーケンスコントローラ３１は、周波数prepスキャン用のパルスシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場ＧｚおよびRF信号を発生させる。そして、被検体Ｐ内部のプロトンスピンの核磁気共鳴によって生じたNMR信号がRFコイル２４において受信される。受信器３０は、RFコイル２４からNMR信号を受けて、デジタルデータのNMR信号である生データを生成し、シーケンスコントローラ３１に与える。生データはシーケンスコントローラ制御部４１によりｋ空間データとしてｋ空間データベース４２に形成されたｋ空間に配置される。
【０１４４】
画像再構成部４３は、ｋ空間データベース４２からｋ空間データを取り込んで画像再構成処理を施すことにより、画像データを生成し、生成した画像データを画像データベース４４に書き込む。また、画像処理部４５は、画像データベース４４から読み込んだ画像データに必要な画像処理を行って表示装置３４に表示させる。
【０１４５】
この結果、異なる周波数でCHESSパルスが印加されることによって脂肪抑制された複数の画像が表示装置に表示される。
【０１４６】
次に、ステップＳ２において、ユーザが、表示された複数の画像の中から最も良好に脂肪が抑制された画像を入力装置３３の操作により選択すると、画像の選択情報が入力装置３３から撮影条件設定部４０に与えられる。そうすると、撮影条件設定部４０において、選択された画像に対応するCHESSパルスの周波数がイメージングスキャンにおいて用いられるCHESSパルスの周波数として設定される。すなわちCHESSパルスの周波数が決定される。
【０１４７】
次に、ステップＳ３において、イメージングスキャンにおいて用いられる脂肪抑制パルスの組み合わせが決定される。すなわち、入力装置３３から脂肪抑制パルスの種類、周波数、周波数帯域幅等の条件を示す指示情報が撮影条件設定部４０に与えられる。
【０１４８】
次に、ステップＳ４において、イメージングスキャンにおいて用いられるイメージングシーケンスの指示情報が入力装置３３から撮影条件設定部４０に与えられる。これにより、例えば、図１７に示すようなSPIRパルスおよび互いに周波数が異なる２つのCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスがイメージングスキャン用の撮影条件として設定される。SPIRパルスおよび一方のCHESSパルスの周波数f1は脂肪信号の共鳴周波数とされ、他方のCHESSパルスの周波数f2は、周波数prepスキャンの実行により決定された周波数とされる。
【０１４９】
次に、ステップＳ５において、イメージングスキャンが実行される。すなわち、入力装置３３からイメージングスキャンの実行指示がシーケンスコントローラ制御部４１に与えられ、周波数prepスキャンと同様な流れでイメージングスキャンが実行される。これによりｋ空間データベース４２には、イメージングスキャンによって収集されたｋ空間データが保存される。
【０１５０】
次に、ステップＳ６において、画像再構成部４３により、イメージングスキャンによって収集されたｋ空間データから画像データが生成され、画像処理部４５における画像処理を通じてイメージングスキャンにより得られた画像が表示装置３４に表示される。
【０１５１】
ここで表示装置３４に表示される画像は、SPIRパルスのより広い周波数帯域の脂肪信号が抑制され、かつSPIRパルスにより抑制しきれなかった脂肪信号がCHESSパルスにより抑制されることによって得られたものである。更に、静磁場が不均一であり脂肪信号の共鳴周波数がシフトしているような場合であっても周波数を適切にオフセットさせたCHESSパルスの印加により脂肪信号が抑制されている。このため、非常に良好に脂肪が抑制された画像が表示装置３４に表示される。
【０１５２】
図２３は、図９に示す磁気共鳴イメージング装置２０により、脂肪信号の共鳴周波数に周波数を合わせたSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加による脂肪抑制を伴って得られた被検体Ｐの断層画像である。
【０１５３】
図２３に示すように、SPIRパルスおよびCHESSパルスの印加により、脂肪が良好に抑制されているのが確認できる。
【０１５４】
つまり以上の磁気共鳴イメージング装置２０は、複数の脂肪抑制を組合わせることで、脂肪抑制効果を向上できるようにしたものである。例えば、SPIRパルスにより広い周波数帯域の脂肪信号を抑制し、残留した脂肪信号をCHESSパルスでさらに抑制することができる。また、例えば周波数が異なるCHESSパルスを複数回印加すれば、静磁場の不均一性によって脂肪信号の共鳴周波数がシフトしてしまうような顎等の部位において脂肪抑制効果を向上させることができる。
【０１５５】
このため、複数の周波数選択的脂肪抑制パルスを組合わせた脂肪抑制法は、従来の非周波数選択脂肪抑制法であるSTIR法に代わる脂肪抑制法となる。しかも、STIR法では、励起パルスの印加後に脂肪プロトンの縦磁化がnull pointとなるTIだけ待ち時間が必要であるのみならず、脂肪信号および水信号の双方を含む全体信号を励起させるため水信号の信号強度が低下する。
【０１５６】
従って、複数の周波数選択的脂肪抑制パルスを組合わせた脂肪抑制法は、STIR法に比べて、撮像時間を短縮させることが可能であり、かつ水信号の強度を大きくすることができる。
【０１５７】
また、脂肪抑制パルスを連続して印加することにより、脂肪信号が抑制されている状態を定常的に維持させる効果が得られるため、励起パルスの周波数変化に対する信号強度を示すスライスプロファイルを改善することができる。
【０１５８】
図２４は、図９に示す磁気共鳴イメージング装置２０により複数の脂肪抑制パルスを印加することによって改善された信号強度のスライスプロファイルを示す図である。
【０１５９】
図２４(a)は、１つのCHESSパルスの印加を伴う従来の脂肪抑制法によって得られる信号強度のスライスプロファイルを示し、図２４(b)は、SPIRパルスおよびCHESSパルスの双方の印加を伴う脂肪抑制法によって得られる信号強度のスライスプロファイルを示す。すなわち、図２４(a)、(b)において横軸はそれぞれ周波数を示し、縦軸はそれぞれ相対的な信号強度を示す。
【０１６０】
図２４(a)に示す１つのCHESSパルスを印加した場合のスライスプロファイルに比べて図２４(b)に示すSPIRパルスおよびCHESSパルスの双方を印加した場合のスライスプロファイルが改善されていることが確認できる。
【０１６１】
つまり同種であっても異種であっても２つの脂肪抑制パルスを続けて印加することにより、一回の脂肪抑制パルスを印加する場合に比べてプロファイルが改善される。また、セグメントk-space法によりデータ収集を行う場合に、セグメント数に依存して変化する脂肪抑制パルスの印加間隔に依存することなくプロファイルを一定に保つことが可能となる。これにより、脂肪抑制パルスの印加間隔が短くても、十分なサチュレーション効果得が期待できる。また、脂肪抑制パルスのFAを変化させても抑制される信号が反転しないため、抑制ムラが改善される。
【０１６２】
すなわち、高速撮像において、複数個の脂肪抑制パルスを連続的に印加することにより、抑制したい信号の縦磁化を十分に小さくすることができるため、縦磁化の影響を小さくすることができる。この結果、プロファイルを安定させ、周波数方向の脂肪抑制効果をより均一にすることができる。また、磁場の不均一やRFパルスの不均一の影響を受け難くなるため、１つの脂肪抑制パルスを印加する場合に比べて抑制される信号の周波数帯域を多少広げることができる。
【０１６３】
尚、上述した実施形態では、脂肪信号を抑制対象としたが、脂肪以外の物質からの目的とする信号を抑制対象とする複数の抑制パルスを印加することもできる。例えばシリコーンからの信号を抑制対象とすることもできるし、脂肪ではなく逆に水からの信号を抑制対象とすることもできる。例えば、水抑制を行う場合には、抑制パルスの周波数を水の共鳴周波数に合わせれば良い。
【０１６４】
水抑制パルスは、不要な血管からの信号を抑制する場合やTime-SLIP (time spatial labeling inversion pulse)法によりラベリングを行う場合の非選択IRパルスとして用いることができる。Time-SLIP法は、ある空間領域を一定時間をおいてラベリングすることにより、血液の信号を高信号に描出したり低信号に描出したりする技術である。
【０１６５】
より具体的には、Time-SLIP法では、ECG (electrocardiogram)信号のR波から一定のdelay後にTime-SLIPパルスが印加される。このTime-SLIPパルスは、領域非選択IRパルスと領域選択IRパルスとにより構成されており、領域選択IRパルスで撮像領域に流入する血液をラベリングすると一定時間後に血液が到達した部分の信号強度が高くなるため、血流情報を映像化することができる。ECG同期撮影を行う場合には、図９に示すように被検体ＰからECG信号を取得するECGユニット３８が備えられる。そしてECGユニット３８により取得されるECG信号がECG同期撮影に用いられる。
【符号の説明】
【０１６６】
２０ 磁気共鳴イメージング装置
２１ 静磁場用磁石
２２ シムコイル
２３ 傾斜磁場コイル
２４ ＲＦコイル
２５ 制御系
２６ 静磁場電源
２７ 傾斜磁場電源
２８ シムコイル電源
２９ 送信器
３０ 受信器
３１ シーケンスコントローラ
３２ コンピュータ
３３ 入力装置
３４ 表示装置
３５ 演算装置
３６ 記憶装置
４０ 撮影条件設定部
４１ シーケンスコントローラ制御部
４２ ｋ空間データベース
４３ 画像再構成部
４４ 画像データベース
４５ 画像処理部
４６ 撮影パラメータ保存部
Ｐ 被検体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（RF: radio frequency）信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴（NMR：nuclear magnetic resonance）信号から画像を再構成する磁気共鳴イメージング（MRI：Magnetic Resonance Imaging）装置に係り、特に、脂肪やシリコーン等の物質からの目的とする信号を抑制する抑制法による撮像が可能な磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージングは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数のRF信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するNMR信号から画像を再構成する撮像法である。
【０００３】
この磁気共鳴イメージングの分野において、脂肪からの信号（脂肪信号）を抑制して信号を収集する脂肪抑制法がある。従来から一般的に広く用いられる脂肪抑制法には、化学シフト選択(CHESS: chemical shift selective)法、SPIR (spectral presaturation with inversion recovery)法(SPECIRとも言う)、短時間反転回復(STIR: short TI inversion recovery)法がある。
【０００４】
脂肪抑制法のうち、CHESS法は、水プロトンと脂肪プロトンの共鳴周波数が3.5ppm異なることを利用して脂肪信号のみを周波数選択的に抑制する手法であることから、選択的脂肪抑制法と呼ばれる（例えば特許文献１、特許文献２および特許文献３参照）。
【０００５】
図１は、従来のCHESS法による脂肪信号の抑制方法を説明する図である。
【０００６】
図１において横軸は周波数を示し、縦軸はNMR信号の信号強度を示す。周波数選択の脂肪抑制法では、撮影に先立ってシミングにより静磁場が均一化される。図１に示すように水プロトンと脂肪プロトンの共鳴周波数は3.5ppm異なるため、シミングによって静磁場の均一性が十分に得られると、脂肪信号の周波数のピークはシャープとなる。そこで、データ収集に先立って脂肪の共鳴周波数に一致するフリップ角(FA: flip angle)が90°の脂肪抑制(Fat saturation)RFパルス、すなわちCHESSパルスを印加して脂肪プロトンの縦磁化のみを周波数選択的に９０°倒し、続いてspoiler pulseを用いて脂肪プロトンの磁化を消失させると、概ね脂肪信号を抑制することができる。このようにCHESS法は、静磁場の均一性が高い部位における脂肪抑制に有効である。
【０００７】
また、SPIR法も水プロトンと脂肪プロトンの共鳴周波数の差を利用する選択的脂肪抑制法である（例えば特許文献４参照）。
【０００８】
図２は、従来のSPIR法による脂肪信号の抑制方法を説明する図であり、図３は、図２に示すSPIRパルスの印加後に励起用のパルスを印加するTIを示す図である。
【０００９】
図２において横軸は周波数を示し、縦軸はNMR信号の信号強度を示す。また、図３において横軸はSPIRパルスの印加後における経過時間(time)を示し、縦軸はプロトンスピンの縦磁化zを示す。
【００１０】
SPIR法では、脂肪信号の共鳴周波数に合わせた周波数選択的反転RFパルスであるSPIRパルスが印加される。SPIRパルスのFAは90°から180°に設定される。SPIRパルスが印加されると、静磁場によって磁化された脂肪におけるプロトンスピンがFAに応じた角度だけ傾き、周波数選択的に脂肪におけるプロトンスピンの縦磁化zが負の値をとる。そして、縦緩和（T1緩和）により、プロトンスピンの縦磁化zは時間とともに増加し、正の値をとるようになる。そこで、SPIRパルスの印加後、脂肪における縦磁化zがT1緩和によりnull pointに到達したタイミングを反転時間(TI: inversion time)として水信号の励起用のRFパルスが印加される。これにより水信号のみを選択励起することができる。
【００１１】
SPIR法においてSPIRパルスのFAを例えば180°とする場合のように、脂肪におけるプロトンスピンを傾ける角度、すなわち抑制効果を大きめに設定すれば、共鳴周波数帯域の裾野が広がった脂肪領域であっても、脂肪信号を抑制することが容易である。このように、SPIRパルスは、90°パルスよりFAが大きいため、通常のCHESSパルスより脂肪信号を抑制できる周波数帯域が広い。また、SPIR法では、SPIRパルスの印加後、励起用のRFパルスの印加タイミングまでTIだけ待ち時間があるため、SPIRパルスの波形をより矩形に近づけることができる。
【００１２】
SPIR法では、脂肪信号の強度（プロトンの縦磁化z）がnull pointとなるまでのTIだけ待ってデータ収集する必要があるが、SPIRパルスのFAを小さくしてTIを短くすることもできる。通常、1.5TのMRI装置では、TIは150msから180ms程度であり、3TのMRI装置では、TIは200msから250ms程度である。
【００１３】
一方、STIR法は、脂肪信号と水信号との間におけるT1緩和時間の差を利用する脂肪抑制法であり、非選択的脂肪抑制法である。このため、STIR法では、シミングが不要である。STIR法では、脂肪領域および水領域を含む領域がFA=180°のSTIRパルスによって励起される。図２に示すように、点線で示す水のT1緩和時間は、脂肪のT1緩和時間よりも長い。そこで、脂肪プロトンの縦磁化zがnull pointとなったタイミングをTIに設定して励起用のRFパルスが印加される。そうすると、TI経過後に水プロトンの縦磁化zは未だnull pointとなっておらず、水プロトンのみを選択的に励起させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平７−３２７９６０号公報
【特許文献２】特開平９−１８２７２９号公報
【特許文献３】特開平１１−２９９７５３号公報
【特許文献４】特開２００６−１４９５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながらCHESSパルスはFAが90°のRFパルスであるため、水領域および脂肪領域における静磁場の均一性が良くない場合には、十分に脂肪信号を抑制することができない。
【００１６】
図４は、従来のCHESS法によって脂肪抑制を行う場合に十分に脂肪信号が抑制されない場合の例を示す図である。
【００１７】
図４において横軸は周波数を示し、縦軸はNMR信号の信号強度を示す。図４に示すようにシミングしても静磁場の均一性が良好とならない場合、脂肪における共鳴周波数のピークの裾野が広がる。特に、乳房や顎のようにSusceptibility（磁化率）が大きい部位では、脂肪信号が、周波数方向に広がる傾向がある。このため、FAが90°のCHESSパルスを印加しても矢印で示すように脂肪信号の成分が残る。このように、CHESS法では、静磁場が不均一な場合に広い周波数帯域に広がる脂肪信号を十分に抑制することが困難であるという欠点を有する。
【００１８】
図５は、静磁場が不均一な場合に従来のCHESS法により撮影された被検体の断層像である。
【００１９】
図５に示すように、静磁場が不均一な場合には、脂肪信号が十分に抑制されず脂肪領域が被検体の断層像に描出されているのが分かる。
【００２０】
また、従来のSPIR法では、TIや脂肪抑制パルスのFAの調整が不適切である結果、脂肪プロトンの縦磁化がnull pointとならない場合には、抑制されない脂肪信号が残ることとなる。尚、脂肪信号がnullとなるか否かは、脂肪のT1値によっても変化する。従って、脂肪のT1値およびTIが固定であると仮定した場合、脂肪抑制パルスのFAを調整することにより理論的には脂肪信号をnullにすることが可能である。しかしながら、実際には、磁場の不均一性、脂肪抑制パルスのRFパワー(FA)の不均一性、生体内における微妙な脂肪のT1値の違い等の要因により脂肪信号が残ってしまうことが多い。
【００２１】
図６は、従来のSPIR法において、TIや脂肪抑制パルスのFAの調整が不適切であるために脂肪信号が残る場合の例を示す図である。
【００２２】
図６において横軸は周波数を示し、縦軸はNMR信号の信号強度を示す。SPIR法においてTI、脂肪抑制パルスのパワーの調整が不完全である場合や、調整したとしても磁場の不均一性、脂肪抑制パルスのRFパワー(FA)の不均一性の影響、生体内での微妙なT1値の違い等の要因により、図６に示すように脂肪信号が残留することになる。また、SPIR法では、CHESS法と同様に静磁場の均一性が高い部位でしか、十分な脂肪抑制効果が得られないという欠点がある。
【００２３】
図７は、脂肪抑制パルスのFAの調整が不十分である場合に従来のSPIR法により撮影された被検体の断層像である。
【００２４】
図７は、TIを最短に設定し、脂肪信号がnullとなるように脂肪抑制パルスのFAを調整して得られた画像である。図７に示すように、従来のSPIR法による脂肪抑制効果はCHESS法による脂肪抑制効果よりも良好ではある。しかしながら、脂肪抑制パルスのFAを調整したとしても上述した要因により、脂肪信号が十分に抑制されず脂肪領域が被検体の断層像に描出されているのが分かる。
【００２５】
また、STIR法は、周波数選択的に脂肪信号を抑制する脂肪抑制法ではないため、シミングが不要であるものの、TI経過後に水信号が収集されるため、収集すべき水信号の強度が低下する。このため、STIR法では、SNR (noise to signal ratio)が低下し、撮像時間の延長に繋がるという問題がある。
【００２６】
このように従来の周波数選択的脂肪抑制法では、顎部分や乳房等の部位を撮像する場合のように、撮影部位の形状の影響によって静磁場の均一性が良好に得られない場合には、脂肪信号を十分に抑制することが困難であるという問題がある。一方、従来の非周波数選択的脂肪抑制法では、収集すべき水信号の強度が低下し、撮像時間が長くなるという問題がある。
【００２７】
さらに、従来の周波数選択的脂肪抑制法では、被検体の実質部を抑制する場合に励起パルスの周波数が水の共鳴周波数に合わせられた状態で複数の励起パルスが繰り返し印加される。しかしながら、高速撮像の場合には励起パルスの印加間隔が長くなり、縦磁化の影響により撮影対象物からの信号回復が発生する。この結果、励起パルスの周波数方向に対する抑制効果が一定とならず、設定される励起パルスの周波数によっては信号の抑制効果が十分に得られないという問題がある。
【００２８】
すなわち、脂肪信号の抑制効果は、励起パルスの周波数変化に対する信号強度を示すスライスプロファイルによって評価することができるが、励起パルスの印加間隔に応じてプロファイルが変化することになる。例えばFFE (fast field echo)系のシーケンスを用いてセグメントk-space法 (segment k-space method)によりデータ収集を行なう場合において、セグメント数を増やせば励起パルスの印加間隔が短くなるため脂肪信号の抑制効果を表すプロファイルは改善されるがセグメント数を減らすと励起パルスの印加間隔が長くなるため良好なプロファイルが得られない。
【００２９】
尚、セグメントk-space法は、ｋ空間上におけるデータをいくつかの領域に分割（セグメント化）し、セグメントごとに順次データを取り込んでいくデータ収集法である。従って、セグメント数は、ｋ空間上における位相エンコード(PE: phase encode)の分割数に相当する。
【００３０】
図８は、従来の脂肪抑制法の効果のシミュレーション結果を表すプロファイルを示す図である。
【００３１】
図８において横軸は脂肪の共鳴周波数からの励起パルスの周波数のシフト量(ppm)を示し、縦軸は最大値を１としたエコー信号の相対的な信号強度を示す。
【００３２】
図８に示すようにセグメント数を２とした場合におけるプロファイルは、セグメント数を６４とした場合におけるプロファイルよりも周波数方向における脂肪抑制効果の安定性が劣化していることが確認できる。これは、セグメント数が２の場合には、セグメント数が６４の場合に比べて励起パルスの印加間隔が長いためである。
【００３３】
このため、脂肪抑制効果を示すスライスプロファイルを改善するために、励起パルスの波形を調整することが必要となる。例えば、励起パルスがsinc波形である場合には、励起パルスの波長を伸縮したり、サイドローブの形状を変更するといった波形制御が必要である。
【００３４】
また、脂肪からの信号のみならず、水やシリコーン等の任意の物質からの信号を抑制することも可能であるが、脂肪以外の物質からの信号を抑制する場合においても上述したような問題がある。
【００３５】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、抑制すべき信号をより良好に抑制しつつ、収集すべき信号をより大きな信号強度で収集する周波数選択的抑制を行うことが可能な磁気共鳴イメージング装置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】
【００３６】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、脂肪を抑制する第１の抑制パルスを周波数選択的に印加した後、前記第１の抑制パルスとは異なる第２の抑制パルスを前記脂肪に対して周波数選択的に印加してイメージングを行うための撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、前記撮影条件に従って画像データを収集する画像データ収集手段と、を有し、前記撮影条件設定手段は、前記第１の抑制パルスと前記第２の抑制パルスのフリップ角を異ならせて、前記第１の抑制パルスの印加によって残った物質の信号を前記第２の抑制パルスの印加によって抑制する撮影条件を設定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置においては、抑制すべき信号をより良好に抑制しつつ、収集すべき信号をより大きな信号強度で収集する周波数選択的抑制を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来のCHESS法による脂肪信号の抑制方法を説明する図。
【図２】従来のSPIR法による脂肪信号の抑制方法を説明する図。
【図３】図２に示すSPIRパルスの印加後に励起用のパルスを印加するTIを示す図。
【図４】従来のCHESS法によって脂肪抑制を行う場合に十分に脂肪信号が抑制されない場合の例を示す図。
【図５】静磁場が不均一な場合に従来のCHESS法により撮影された被検体の断層像。
【図６】従来のSPIR法において、TIや脂肪抑制パルスのFAの調整が不適切であるために脂肪信号が残る場合の例を示す図。
【図７】脂肪抑制パルスのFAの調整が不十分である場合に従来のSPIR法により撮影された被検体の断層像。
【図８】従来の脂肪抑制法の効果のシミュレーション結果を表すプロファイルを示す図。
【図９】本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図。
【図１０】図８に示すコンピュータの機能ブロック図。
【図１１】図１０に示す撮影条件設定部において設定可能なSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを示す図。
【図１２】図１１に示すSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加による脂肪抑制効果を説明する図。
【図１３】図１０に示す撮影条件設定部において設定可能な複数の脂肪抑制パルスの印加を伴うパルスシーケンスの具体例を示す図。
【図１４】図１０に示す撮影条件設定部において設定される１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスのFAの設定方法を説明する図。
【図１５】図１０に示す撮影条件設定部において設定される１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスのFAの別の設定方法を説明する図。
【図１６】図１０に示す撮影条件設定部において３つの脂肪抑制パルスの印加を伴うシーケンスを設定した例を示す図。
【図１７】図１０に示す撮影条件設定部において設定可能なSPIRパルスおよび互いに周波数が異なる２つのCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを示す図。
【図１８】図１７に示すSPIRパルスおよび２つのCHESSパルスの印加による脂肪抑制効果を説明する図。
【図１９】図１０に示す撮影条件設定部において設定可能な周波数prepスキャン用のパルスシーケンスの概念図。
【図２０】図１０に示す撮影条件設定部において設定可能な脂肪抑制パルスの印加を伴って収集されるｋ空間上におけるデータ領域を示す図。
【図２１】図１０に示す表示装置に表示される撮影条件設定画面の一例を示す図。
【図２２】図９に示す磁気共鳴イメージング装置により被検体の断層画像を撮像する際の手順を示すフローチャート。
【図２３】図９に示す磁気共鳴イメージング装置により、脂肪信号の共鳴周波数に周波数を合わせたSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加による脂肪抑制を伴って得られた被検体の断層画像。
【図２４】図９に示す磁気共鳴イメージング装置により複数の脂肪抑制パルスを印加することによって改善された信号強度のスライスプロファイルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００４０】
図９は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の実施の形態を示す構成図である。
【００４１】
磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１と、この静磁場用磁石２１の内部に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３およびＲＦコイル２４とを図示しないガントリに内蔵した構成である。
【００４２】
また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１およびコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５および記憶装置３６が備えられる。
【００４３】
静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。
【００４４】
また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。
【００４５】
傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内部において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。ＲＦコイル２４はガントリに内蔵されず、寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられる場合もある。
【００４６】
また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。
【００４７】
そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙおよびＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙおよびＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。
【００４８】
ＲＦコイル２４は、送信器２９および受信器３０と接続される。ＲＦコイル２４は、送信器２９から高周波信号を受けて被検体Ｐに送信する機能と、被検体Ｐ内部の原子核スピンの高周波信号による励起に伴って発生したＮＭＲ信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。
【００４９】
一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚおよび高周波信号を発生させる機能を有する。
【００５０】
また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるＮＭＲ信号の検波およびＡ／Ｄ変換により得られた複素データである生データ（raw data）を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。
【００５１】
このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいて高周波信号をＲＦコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、ＲＦコイル２４から受けたＮＭＲ信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。
【００５２】
また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムによらず、特定の回路を設けてコンピュータ３２を構成してもよい。
【００５３】
図１０は、図９に示すコンピュータ３２の機能ブロック図である。
【００５４】
コンピュータ３２は、プログラムにより撮影条件設定部４０、シーケンスコントローラ制御部４１、ｋ空間データベース４２、画像再構成部４３、画像データベース４４、画像処理部４５および撮影パラメータ保存部４６として機能する。
【００５５】
撮影条件設定部４０は、入力装置３３からの指示情報に基づいてパルスシーケンス等の撮影条件を設定し、設定した撮影条件をシーケンスコントローラ制御部４１に与える機能を有する。そのために、撮影条件設定部４０は、撮影条件の設定用画面情報を表示装置３４に表示させるインターフェースとしての機能を備えている。このインターフェース機能を撮影条件設定部４０に設けるために、GUI (Graphical User Interface)技術を利用することができる。
【００５６】
特に撮影条件設定部４０は、撮影条件として複数の異なる種類の周波数得選択的脂肪抑制パルスまたは複数の同種であるが中心周波数や周波数帯域幅（τ長）等の条件の異なる周波数得選択的脂肪抑制パルスの印加を伴うパルスシーケンスを設定することができるように構成される。脂肪抑制パルスのタイプの組み合わせや数および脂肪抑制パルスの中心周波数や周波数帯域幅（τ長）等の条件は、脂肪信号の抑制効果が向上するように決定される。
【００５７】
図１１は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定可能なSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを示す図である。
【００５８】
図１１において横軸は時間を示す。図１１に示すように、異種の脂肪抑制パルスとして例えばSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを撮影条件設定部４０において設定することができる。SPIRパルスおよびCHESSパルスの印加後には、データ収集用のパルスシーケンスであるイメージングシーケンスが設定される。データ収集用のパルスシーケンスは、２次元(2D)シーケンスまたは３次元(3D)シーケンスのいずれであってもよく、FE (field echo) シーケンス、SE (spin echo) シーケンス、FSE (Fast SE) シーケンス、half-Fourier FSEシーケンス、EPI (echo planar imaging) シーケンス、FFE (Fast FE) シーケンス等の任意のタイプのパルスシーケンスとすることができる。尚、ハーフフーリエ法を利用するhalf-Fourier FSEシーケンスは、FASE (fast advanced SEまたはfast asymmetric SE)シーケンスとも呼ばれる。
【００５９】
SPIRパルスおよびCHESSパルスの印加順序は任意である。但し、SPIRパルスは、イメージングシーケンスの開始よりもTIだけ早いタイミングで印加される。従って、SPIRパルスの印加後のTIの期間中にCHESSパルスを印加するようにすれば、撮影時間を短縮することができる。
【００６０】
図１２は、図１１に示すSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加による脂肪抑制効果を説明する図である。
【００６１】
図１２において横軸は周波数を示し、縦軸は収集されるNMR信号の信号強度を示す。図１２に示すように、脂肪と水の共鳴周波数は3.5ppmだけ異なる。そして、FAが90°から180°の脂肪抑制パルスであるSPIRパルスを脂肪の共鳴周波数に一致させて印加するとCHESSパルスの場合よりも広い周波数帯域の脂肪信号を抑制することができる。SPIRパルスのFAおよびTIは、例えばイメージングシーケンスの開始タイミング、すなわち水信号の励起用のRFパルスの印加タイミングにおいてT1緩和により脂肪の縦磁化がnull pointとなるように調整される。
【００６２】
しかしながら、SPIRパルスの印加のみでは、SPIRパルスのFAおよびTIの調整が不十分である場合に水信号の励起用のRFパルスの印加時に脂肪の縦磁化がnull pointとならない。この結果、脂肪信号が残留することとなる。そこで、SPIRパルスの印加によって残った脂肪信号がCHESSパルスの印加によって抑制される。この場合、CHESSパルスの周波数はSPIRパルスの周波数と同様に脂肪の共鳴周波数に設定される。
【００６３】
ただし、SPIRパルスの周波数が脂肪信号の共鳴周波数と合っていない場合には、残留する脂肪信号の中心周波数がSPIRパルスの中心周波数と異なったり、或いはSPIRパルスにより抑制可能な周波数帯域外に脂肪信号が残留することとなる。このような場合には、SPIRパルスの周波数とCHESSパルスの周波数を変えてもよい。さらに、残留する脂肪信号のスペクトル形状によっては、脂肪信号がより良好に抑制されるようにSPIRパルスとCHESSパルスの周波数のみならず、周波数帯域幅（τ長）も変えることができる。
【００６４】
つまり、TIの調整が十分でない場合には、SPIRパルスとCHESSパルスの周波数を一致させることが脂肪抑制上有効である。逆にTIの調整が良好である場合には、SPIRパルスとCHESSパルスの周波数を異なる値に設定すると脂肪抑制効果を向上できる可能性がある。
【００６５】
このようにSPIRパルスの印加とCHESSパルスの印加を組合わせれば、FAが大きいSPIRパルスにより広範囲の周波数帯域に亘る脂肪信号のみを励起しておおまかに抑制し、抑制しきれなかった脂肪信号をFA=90°のCHESSパルスで抑制することができる。これにより、脂肪信号を十分に抑制することが可能となる。
【００６６】
また、SPIRパルスおよびCHESSパルスのように複数の脂肪抑制パルスを印加する他のメリットとしては、複数回に亘る脂肪抑制パルスの印加により、脂肪における磁化の変化が脂肪抑制パルスの印加回数に応じて減少し、脂肪からの信号が安定するという点が挙げられる。従って、TIの調整が十分であるか否かによらず、SPIRパルスとCHESSパルスの周波数を一致させれば、脂肪信号の安定化という効果を得ることができる。さらに、SPIRパルスとCHESSパルスの組み合わせに限らず、SPIRパルスのみ又はCHESSパルスのみで複数の脂肪抑制パルスを構成しても、脂肪信号の安定化という効果を得ることができる。
【００６７】
図１３は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定可能な複数の脂肪抑制パルスの印加を伴うパルスシーケンスの具体例を示す図である。
【００６８】
図１３において、横軸は時間を、RF&ECHOは、RFパルスおよびエコー信号を、Gseはスライスエンコード(SE: slice encode)用の傾斜磁場パルスを、Groは、リードアウト(RO: readout)用の傾斜磁場パルスを、Gpeは、位相エンコード(PE: phase encode)用の傾斜磁場パルスをそれぞれ示す。
【００６９】
図１３に示すように、FAをαとした脂肪の磁化を倒すための１番目の脂肪抑制パルス(1st fat sat pulse)から時間TI1が経過したタイミングでFAをβとした脂肪の磁化を倒すための２番目の脂肪抑制パルス(2nd fat sat pulse)が印加される。また、１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスの印加後には、それぞれ横磁化を消去するための傾斜磁場スポイラパルスが印加される。後述するように傾斜磁場スポイラパルスは、２番目の脂肪抑制パルスの印加後にのみ印加するようにしても良い。そして、１番目および２番目の脂肪抑制パルスの印加に続いてイメージングシーケンスが設定される。
【００７０】
図１３は、イメージングシーケンスとしてセグメントk-space法によりデータ収集を行う3DのマルチスライスFFEシーケンスが設定されている例を示す。従って、セグメントごとのデータを収集するシーケンスが調整時間(recovery time)だけ間をおいて繰り返されるシーケンスとなる。すなわちセグメントごとのデータ収集シーケンスの間にはrecovery timeの空き時間が存在する。また、共通のセグメント内におけるデータ収集は、繰り返し時間(TR: repetition time)でイメージングパルスの印加がn回繰り返されるシーケンスの実行によって行われる。そして、イメージングパルスの印加後にエコー信号が収集される。イメージングパルスは、水の磁化を励起するための励起パルスであり、収集されるエコー信号は、水からのエコー信号となる。
【００７１】
１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスは、各セグメントのデータ収集前にそれぞれ印加することも可能であるが、図１３に示すように特定のセグメントのデータ収集前にのみ印加すれば、撮像時間の短縮化に繋がる。望ましくは、ｋ空間の中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻から時間TI2だけ前のタイミングで２番目の脂肪抑制パルスが印加されるようにパルスシーケンスが設定される。そうすることで、より良好な脂肪抑制効果が望まれるｋ空間の中心付近におけるデータに対して十分な脂肪抑制を行いつつ撮像時間の増加を抑えることができる。
【００７２】
従って、イメージングシーケンスが3D FFEシーケンスである場合には、Interleave収集やCentric収集等の最初にｋ空間中心付近のデータ収集を行うシーケンスとすることが望ましい。
【００７３】
Interleave収集は、PE方向にはｋ空間の中心付近から端に向かってデータを収集し、SE方向には端からLinierにデータを収集するデータ収集法である。また、Centric収集は、PE方向およびSE方向の双方についてｋ空間の中心付近から端に向かってデータを収集するデータ収集法である。尚、他のデータ収集法としては、PE方向およびSE方向の双方についてｋ空間の端からLinierにデータを収集するSequential収集が知られている。
【００７４】
ここで、FAの決定方法について説明する。
【００７５】
図１４は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定される１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスのFAの設定方法を説明する図である。
【００７６】
図１４(a)は、１番目の脂肪抑制パルス、２番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスに続いて印加されるｋ空間中心のデータ収集を行うためのイメージングパルスを示す。図１４(b)は、脂肪が部分ごとに異なるT1値でT1緩和する場合におけるT1の変化を、図１４(c)は、脂肪のT1値が一定であるがRFパルスが不均一であることに起因して見かけのT1値が異なる複数の値となった場合におけるT1の変化を、それぞれ示す。
【００７７】
図１４(a)に示すように１番目の脂肪抑制パルスを印加すると、脂肪部位であっても周りの組織の影響によりT1値が異なる場合には、図１４(b)に示すように異なるT1緩和が起こる。また、図１４(c)に示すように、T1値が同一であってもRFパルスが不均一であることに起因して見かけのT1値が異なる場合には、異なるT1緩和が起こる。
【００７８】
そこで、１番目の脂肪抑制パルスの印加後の時間TI1だけ経過したタイミングで２番目の脂肪抑制パルスが印加されることによって、T1がnull pointとなるように１番目の脂肪抑制パルスのFAを90°以上（α≧90°）に設定すれば、異なるT1緩和を一旦キャンセルすることができる。すなわち、図１４(b)に示すように、脂肪のT1値が部分ごとに異なる場合であっても、２番目の脂肪抑制パルスの印加によって縦磁化の差が減少し、脂肪抑制の不均一性の改善に繋がる。また、図１４(c)に示すように、不均一なRFパルスの印加によって縦磁化に差が生じた場合であっても、２番目の脂肪抑制パルスの印加によって差のないT1回復となる。
【００７９】
T1は、２番目の脂肪抑制パルスの印加によってnull pointとなるため、１番目の脂肪抑制パルスのFAは例えばα=100-130°程度と大きめの角度に設定される。換言すれば、２番目の脂肪抑制パルスの波形中心においてT1がnull pointとなるように１番目の脂肪抑制パルスの印加時刻と２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻との間における時間TI1に応じて１番目の脂肪抑制パルスのFAを決定することができる。さらに、脂肪信号の抑制の程度応じて、１番目の脂肪抑制パルスのFAを90°から180°degの範囲で調整することができる。そして、脂肪の磁化を90°から180°の角度に倒す１番目の脂肪抑制パルスを設定することができる。
【００８０】
また、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が十分短ければ、２番目の脂肪抑制パルスのFAはβ=90°と設定してもイメージングパルスの印加タイミングにおいて十分な脂肪抑制効果を得ることができる。このため、脂肪の磁化を90°倒す２番目の脂肪抑制パルスを設定することができる。Interleave収集またはCentric収集によってT1強調画像を得るFFEシーケンスでは、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が十分短い。そして、この時間TI2が短いほど、脂肪信号の回復が少なくなって脂肪抑制効果が向上することとなる。
【００８１】
一方、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が十分に短くない場合には、イメージングパルスの印加時刻においてT1がnull pointとなるように２番目の脂肪抑制パルスのFA β°を設定すればイメージングパルスの印加タイミングにおいて良好な脂肪抑制効果を得ることができる。
【００８２】
図１３に示すイメージングシーケンスは、FFEシーケンスであるが、イメージングシーケンスがFEシーケンス、SEシーケンス、FSEシーケンス、FASEシーケンス等のT2（横緩和）強調画像を得るシーケンスである場合には、一般に２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が長くなるため、イメージングパルスの印加時刻においてT1がnull pointとなるように２番目の脂肪抑制パルスのFA βを設定することが望ましい。また、FFEシーケンスによりSequential収集を行う場合にも、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が長くなるため、イメージングパルスの印加時刻においてT1がnull pointとなるように２番目の脂肪抑制パルスのFA βを設定することが望ましい。
【００８３】
つまり、イメージングシーケンスの種類に応じて２番目の脂肪抑制パルスのFA βを適切な値に設定することが望ましい。
【００８４】
図１５は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定される１番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスのFAの別の設定方法を説明する図である。
【００８５】
図１５(a)は、１番目の脂肪抑制パルス、２番目の脂肪抑制パルスおよび２番目の脂肪抑制パルスに続いて印加されるｋ空間中心のデータ収集を行うためのイメージングパルスを示す。図１４(b)は、脂肪が一定のT1値でT1緩和する場合におけるT1の変化を示す。
【００８６】
イメージングシーケンスがFSEシーケンス等のT2強調画像を得るシーケンスである場合やSequential収集を行うFFEシーケンスである場合には、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻からｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスの印加時刻までの時間TI2が長くなる。この場合に２番目の脂肪抑制パルスのFAをβ=90°に設定すると、２番目の脂肪抑制パルスの印加後に脂肪信号が回復し、イメージングパルスの印加時点において脂肪信号の回復量が無視できなくなる恐れがある。このため、図１５(a)(b)に示すように、２番目の脂肪抑制パルスのFAをβ＞90°に設定し、イメージングパルスの印加タイミングにおいてT1値がnull pointとなるようにすることが望ましい。
【００８７】
この場合、２番目の脂肪抑制パルスのFA βは、１番目の脂肪抑制パルスのFA α、１番目の脂肪抑制パルスの印加時刻と２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻との間における時間TI1、２番目の脂肪抑制パルスの印加時刻とイメージングパルスの印加時刻との間における時間TI2の各値に応じて決定されることとなる。また、２番目の脂肪抑制パルスのFA βは、脂肪のT1値に依存しても決定される。従って、２番目の脂肪抑制パルスのFA βは、関数Fを用いてβ=F(α, TI1, TI2, T1値)として求めることができる。換言すれば、イメージングパルスの印加時刻においてT1値がnull pointとなるようにパラメータα, β, TI1, TI2を調整することができる。
【００８８】
FAの具体例としては、例えば、FSEシーケンスによりデータ収集する場合に、１番目の脂肪抑制パルスとしてFAがα=150°のSPIRパルスを印加し、２番目の脂肪抑制パルスとしてFAがβ=95°のCHESSパルスを印加する例が挙げられる。
【００８９】
ところで、脂肪抑制パルスは、３つ以上印加することも可能である。脂肪抑制パルスの数を２つに設定すれば、撮像時間の増加を最小限に抑えることができるのに対し、脂肪抑制パルスを３つ以上に設定すれば、脂肪信号の安定化によって脂肪抑制効果を向上させることができる。そして、上述したようなFAの決定方法は、脂肪抑制パルスが３つ以上の場合において同様に用いることができる。
【００９０】
図１６は、図１０に示す撮影条件設定部４０において３つの脂肪抑制パルスの印加を伴うシーケンスを設定した例を示す図である。
【００９１】
図１６において、横軸は時間を、RFは、RFパルスを、Gseはスライスエンコード用の傾斜磁場パルスを、Groは、リードアウト用の傾斜磁場パルスを、Gpeは、位相エンコード用の傾斜磁場パルスをそれぞれ示す。
【００９２】
図１６に示すように、１番目の脂肪抑制パルスの印加から時間TI1経過後に２番目の脂肪抑制パルスを印加し、さらに２番目の脂肪抑制パルスの印加から時間TI2経過後に３番目の脂肪抑制パルスを印加することもできる。そして、３番目の脂肪抑制パルスの印加から時間TI3経過後にｋ空間中心付近のデータを収集するためのイメージングパルスが印加される。また、各脂肪抑制パルスの印加後にはそれぞれ不要な横磁化成分を抑制するための傾斜磁場スポイラパルスが印加される。
【００９３】
尚、１番目および２番目の脂肪抑制パルスの後に印加される傾斜磁場スポイラパルスは省略しても良い。すなわち、最後の脂肪抑制パルスの印加後にのみ傾斜磁場スポイラパルスを印加するようにすれば、横磁化の抑制効果をある程度維持しつつ撮像時間の短縮化を図ることができる。
【００９４】
図１６に示すように、脂肪抑制パルスを多数印加すると、脂肪抑制状態が繰り返されて脂肪の磁化の変化が次第に小さくなり、定常状態を得ることができるため、脂肪信号が安定するというメリットが得られる。
【００９５】
３つ以上の脂肪抑制パルスを印加する場合には、全てまたは２番目以降の脂肪抑制パルスのFAを90°とすることができる。ただし、脂肪抑制効果に応じて、90°以上となるようにFAを適宜調整することによって、脂肪抑制効果を向上させることもできる。
【００９６】
また、脂肪の磁化の安定性を向上させるためには、脂肪抑制パルスの周波数を全て脂肪の共鳴周波数に合わせることが望ましい。ただし、局所的に磁場が不均一であると、周波数スペクトル上において本来の脂肪の共鳴周波数からシフトした位置に別のピークが現れることがある。このような場合には、一部の脂肪抑制パルスの周波数を、ピークをとる周波数に合わせてオフセットさせることによって、局所的に不均一な磁場がある場合であっても良好な脂肪抑制効果を得ることができる。
【００９７】
図１７は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定可能なSPIRパルスおよび互いに周波数が異なる２つのCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを示す図である。
【００９８】
図１７において横軸は時間を示す。図１７に示すように、異種の脂肪抑制パルスとしてSPIRパルスおよびCHESSパルスを、同種であるが互いに条件が異なる脂肪抑制パルスとして周波数が異なる２つのCHESSパルスをそれぞれ印加するようにパルスシーケンスを撮影条件設定部４０において設定することができる。SPIRパルスおよび２つのCHESSパルスの印加後には、データ収集用のパルスシーケンスであるイメージングシーケンスが設定される。
【００９９】
SPIRパルスの周波数f1および２つのCHESSパルスのうち一方のCHESSパルス１の周波数f1はいずれも脂肪信号の共鳴周波数に設定され、他方のCHESSパルス２の周波数f2はSPIRパルスの周波数f1と異なる値に設定される。但し、SPIRパルスおよび２つのCHESSパルスの周波数を脂肪信号の周波数スペクトルの形状に応じて全て異なる周波数に設定してもよい。
【０１００】
SPIRパルスおよび２つのCHESSパルスの印加順序は任意である。但し、SPIRパルスは、イメージングシーケンスの開始よりもTIだけ早いタイミングで印加される。従って、SPIRパルスの印加後のTIの期間中に２つのCHESSパルスを印加するようにすれば、撮影時間を短縮することができる。
【０１０１】
図１８は、図１７に示すSPIRパルスおよび２つのCHESSパルスの印加による脂肪抑制効果を説明する図である。
【０１０２】
図１８において横軸は周波数を示し、縦軸は収集されるNMR信号の信号強度を示す。例えば3Tのような高磁場下においてSusceptibilityの影響を大きく受ける場合或いは顎部分や乳房部分等の形状の影響を受ける場合のように、局所的に静磁場が不均一となる場合がある。静磁場が不均一であると、図１８に示すように、脂肪信号の共鳴周波数がシフトして本来の共鳴周波数と異なる周波数に別のピークが現れる場合がある。このような場合、図１２に示すように脂肪信号の共鳴周波数f1に一致させたSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加によって脂肪信号の本来の共鳴周波数付近の帯域に広がる脂肪信号を抑制したとしても、依然として別の周波数帯域に脂肪信号が残る場合がある。
【０１０３】
そこで、脂肪信号の共鳴周波数に一致させた周波数f1でSPIRパルスおよびCHESSパルス１を印加した後に、続いて脂肪信号の共鳴周波数からシフトさせた周波数f2でCHESSパルス２が印加される。CHESSパルス２の周波数f2は、SPIRパルスおよびCHESSパルス１の印加によって残留する脂肪信号が十分に抑制されるように本来の脂肪信号の共鳴周波数からオフセットした値に設定される。これにより、脂肪信号の共鳴周波数がシフトした場合であっても、十分な脂肪抑制効果を得ることができる。
【０１０４】
また、別の複数の脂肪抑制パルスの印加例としては、２つのCHESSパルスを印加する場合が挙げられる。つまり、図１７におけるパルスシーケンスでSPIRパルスを省略してもよい。この場合、脂肪信号が複数のピークをとるときには、２つのCHESSパルスの周波数を互いに異なる値に設定することによって、脂肪抑制効果を改善することができる。また、２つのCHESSパルスの中心周波数を同一に設定した場合であっても、２つのCHESSパルスの周波数帯域幅を変えれば、脂肪抑制効果が改善される場合がある。
【０１０５】
このように撮影条件設定部４０では、診断画像を撮影するためのイメージングスキャン用に撮影条件を設定することができるが、イメージングスキャン用の撮影条件を決定する際に必要となるCHESSパルスの周波数を求めるために別途プリスキャンを行うことができる。プリスキャンはイメージングスキャンに先立って行われ、CHESSパルスの周波数を変更しながら複数回に亘ってデータ収集を行うものである。このような周波数を変更してデータ収集を行うプリスキャンをここでは周波数prepスキャンと称する。
【０１０６】
周波数prepスキャンを実施する場合には、周波数prepスキャン用の撮影条件を撮影条件設定部４０において設定することができる。
【０１０７】
図１９は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定可能な周波数prepスキャン用のパルスシーケンスの概念図である。
【０１０８】
図１９において、横軸は時間を示す。図１７に示すようにSPIRパルスおよび互いに周波数が異なる２つのCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスを用いてイメージングスキャンを行う場合には、周波数が脂肪の共鳴周波数からオフセットされる側のCHESSパルスの周波数f2を求める必要がある。そこで、周波数が脂肪の共鳴周波数からオフセットされる側のCHESSパルスの周波数f2をf21, f22, …, f2Nに変更させてN回に亘ってデータ収集を行う周波数prepスキャン用のパルスシーケンスを設定することができる。
【０１０９】
変更させるCHESSパルスの周波数f2の数Nや変更幅は、入力装置３３から撮影条件設定部４０に指示情報を与えることにより任意に設定することができる。
【０１１０】
周波数prepスキャン用のパルスシーケンスにおけるイメージングシーケンスはイメージングスキャンにおけるイメージングシーケンスとなるべく同一とすることが適切なCHESSパルスの周波数f2を決定する観点から望ましい。ただし、撮影時間短縮化のために周波数prepスキャン用のシーケンスを2Dシーケンスとすることが望ましい。
【０１１１】
また、周波数prepスキャン用のパルスシーケンスでは、SPIRパルスや周波数の決定対象とならない他のCHESSパルスの印加を省略してもよい。
【０１１２】
このように設定された周波数prepスキャン用のパルスシーケンスの実行により、CHESSパルスの周波数が異なる複数の画像が得られ、ユーザが最も望ましいコントラストの画像を例えば目視により選択することによって適切なCHESSパルスの周波数を決定することができる。
【０１１３】
一方、周波数prepスキャンによらずに、周波数スペクトルを取得するためのプレスキャンを行って、得られた周波数スペクトルに基づいて脂肪抑制パルスの周波数を決定することもできる。すなわち、脂肪抑制画像のためのイメージングスキャンに先立って周波数スペクトルを収集すれば、脂肪信号の周波数オフセットを把握することができる。そして、周波数スペクトル上における脂肪信号の周波数オフセットに合わせて脂肪抑制パルスのオフセットを決定することができる。
【０１１４】
このように、周波数スペクトルに基づいて得られた脂肪信号の周波数オフセットに合わせて脂肪抑制パルスの周波数を決定すれば、局所的に不均一な磁場の影響を軽減させて脂肪抑制効果を安定的に得ることができる。
【０１１５】
脂肪信号の周波数オフセットは、周波数スペクトルを表示装置３４に表示させて入力装置３３の操作によってシフトした脂肪信号のピークに対応する周波数を指定することによって手動で行うことができる。また、脂肪信号のピーク位置の検出やシフトした脂肪信号の周波数を自動的に検出することもできる。脂肪信号のピーク位置を自動検出する場合には、例えば水信号のピークに基づいて脂肪信号のピークが存在すると推定される周波数方向の範囲を指定し、指定された範囲内において閾値を超える信号値を検出すれば良い。そして、本来の脂肪信号の共鳴周波数に対応するピークと別のピークとの間の周波数差を計測すれば、脂肪信号の共鳴周波数のシフト量を自動検出することができる。
【０１１６】
尚、非選択反転回復(IR: inversion recovery)パルスを印加することによって脂肪信号を抑制した状態で周波数スペクトルの収集スキャンを実行すれば、水信号のピークを最大値とする周波数スペクトルを取得することができる。そして、水信号のピークに基づいて周波数方向における脂肪信号のピークの検出範囲を設定することができる。
【０１１７】
以上のような脂肪抑制パルスのパラメータであるFA α, β、パルス間隔TI1, TI2, TI3, …、周波数および周波数帯域幅（τ長）は、表示装置３４に表示される撮影条件の設定用画面を通じて入力装置３３を操作することによって手動または自動で設定することができる。
【０１１８】
脂肪抑制パルスのパラメータを自動的に設定できるようにするために、予め試験撮影によってシーケンスの種類、データ収集法、撮像部位等の撮像条件ごとに各パラメータを求めておくこともできる。この場合、各パラメータはシーケンスの種類、データ収集法、撮影部位等の撮像条件に関連付けて取得される。そして、求めた脂肪抑制パルスに関するパラメータは撮影パラメータ保存部４６に保存される。
【０１１９】
そして、好適なパラメータの組合せや、撮影部位ごとに関連付けた最適なパラメータを撮影パラメータ保存部４６に保存しておけば、入力装置３３の操作によって撮像部位の指定情報を入力したり、シーケンスの種類やデータ収集法に応じたパラメータの組合せを選択するのみで、自動的に各脂肪抑制パルスのFA、パルス間隔、周波数および周波数帯域幅（τ長）等のパラメータが撮影パラメータ保存部４６から撮影条件設定部４０に読み込まれて撮影条件として設定できるようにすることができる。
【０１２０】
例えば、ある脂肪抑制パルスのFAに依存して十分に抑制されない脂肪信号の周波数、すなわち追加すべき脂肪抑制パルスの周波数が決まる場合がある。このため、試験撮影によって予め撮影部位ごとに、ある脂肪抑制パルスのFAに応じた別の脂肪抑制パルスの適切な周波数を求めておくことができる。そして、入力装置３３の操作によって撮影部位を選択すると、ある脂肪抑制パルスのFAに応じた別の脂肪抑制パルスの周波数が撮影条件として撮影条件設定部４０において自動的に決定されるように構成することができる。
【０１２１】
同様に、ある脂肪抑制パルスのFAに応じて別の脂肪抑制パルスのFAを決定することも可能である。別の例としては、ある脂肪抑制パルスの印加からある励起パルスの印加までの時間に応じて別の脂肪抑制パルスのFAや周波数を決定することもできる。
【０１２２】
この他、脂肪抑制パルスの条件としては、脂肪抑制パルスの印加を伴って収集するｋ空間上のデータ領域が挙げられる。
【０１２３】
図２０は、図１０に示す撮影条件設定部４０において設定可能な脂肪抑制パルスの印加を伴って収集されるｋ空間上におけるデータ領域を示す図である。
【０１２４】
図２０において横軸はｋ空間上のRO方向を、縦軸はｋ空間上のPE方向を示す。
【０１２５】
図２０に示すように、ｋ空間上におけるデータは、PE方向におけるｋ空間中心（ｋ０）付近の低周波領域のデータとPE方向におけるｋ空間中心から離れた端部分の高周波領域のデータとに分けられる。そして、より良好な脂肪抑制効果が望まれるのは、ｋ空間中心付近のデータである。そこで、ｋ空間中心付近のデータのみ複数の脂肪抑制パルスの印加を伴って収集する一方、ｋ空間中心から離れた部分のデータを脂肪抑制パルスの印加を伴わずに、或いは１つの脂肪抑制パルスの印加を伴って収集するように撮影条件を設定すれば、撮像時間の短縮化に繋がる。
【０１２６】
特に、SEシーケンスやFEシーケンスを用いてSequential収集を行う場合において、エンコードごとに複数の脂肪抑制パルスを印加すると、撮像時間の増加が顕著になる場合がある。そこで、例えば、ｋ空間中心付近のデータについては、SPIRパルスとCHESSパルスの双方の印加を伴って収集する一方、ｋ空間中心から離れた領域のデータについては、単一のSPIRパルスのみ又はCHESSパルスのみの印加を伴って収集するように撮影条件を設定すれば、撮像時間の増加を抑えることができる。
【０１２７】
そして、以上のような各種撮影条件は、表示装置３４に表示される撮影条件設定画面を通じた入力装置３３の操作によって設定することができる。
【０１２８】
図２１は、図１０に示す表示装置３４に表示される撮影条件設定画面の一例を示す図である。
【０１２９】
図２１に示すように、撮影条件設定画面は、GUI技術によって構成することができる。図２１は、周波数スペクトルの収集スキャンを行って取得された周波数スペクトルに基づいて脂肪抑制パルスの中心周波数を設定する場合における撮影条件設定画面の例を示している。このため、撮影条件設定画面には、プレスキャンによって取得された周波数スペクトルが表示される。
【０１３０】
非選択IRパルスを印加することによって脂肪信号を抑制した状態で周波数スペクトルの収集スキャンを実行すれば、図２１に示すように水信号のピークを最大値とする周波数スペクトルを取得することができる。そして、水信号のピークから一定の周波数帯域(fb)を設定し、設定した周波数帯域内において信号のピークを自動検出するようにすれば、脂肪信号のピークや局所的にシフトした脂肪信号のピークを自動検出することができる。自動検出された脂肪信号の周波数は自動的に所望の脂肪抑制パルスの周波数として自動設定することもできる。また、ユーザがマウス等の入力装置３３を用いて脂肪信号のピークに対応する周波数を脂肪抑制パルスの周波数として選択することもできる。
【０１３１】
また、脂肪抑制パルスの数および種類も任意に設定することができる。図２１に示す例では、SPIRパルスとCHESSパルスの２つの脂肪抑制パルスが設定されている。さらに、各脂肪抑制パルスについてそれぞれ、中心周波数およびFAを調整することができる。脂肪抑制パルスの周波数オフセットやFAは、例えばスライドバー（スクロールバー）の操作によって所望の値に設定することができる。
【０１３２】
さらに、脂肪抑制パルスをｋ空間上の高周波領域に印加するか否かを撮影条件設定画面を通じて設定することができる。図２１の例では、高周波領域に脂肪抑制パルスを印加しない撮影条件が選択されている。この他、周波数prepスキャンを実行して脂肪抑制パルスの周波数オフセットを決定する場合のように、撮影条件の設定方法に応じて様々なインターフェースを作成することができる。
【０１３３】
次に、コンピュータ３２の他の機能について説明する。
【０１３４】
コンピュータ３２のシーケンスコントローラ制御部４１は、入力装置３３またはその他の構成要素からの情報に基づいて撮影条件設定部４０から取得したパルスシーケンスをシーケンスコントローラ３１に与えることにより駆動制御させる機能と、シーケンスコントローラ３１からｋ空間（フーリエ空間）データである生データを受けてｋ空間データベース４２に形成されたｋ空間に配置する機能とを有する。
【０１３５】
画像再構成部４３は、ｋ空間データベース４２からｋ空間データを取り込んで２次元または３次元のフーリエ変換処理等の画像再構成処理を施すことにより、ｋ空間データから画像データを生成する機能と、生成した画像データを画像データベース４４に書き込む機能とを有する。
【０１３６】
画像処理部４５は、画像データベース４４から読み込んだ画像データに必要な画像処理を行って表示装置３４に表示させる機能を有する。
【０１３７】
次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作および作用について説明する。
【０１３８】
図２２は、図９に示す磁気共鳴イメージング装置２０により被検体Ｐの断層画像を撮像する際の手順を示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【０１３９】
ここでは、周波数prepスキャンを実行して脂肪抑制パルスの周波数オフセットを決定する場合の例について記述する。
【０１４０】
まず寝台３７に被検体Ｐがセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１（超伝導磁石）の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。
【０１４１】
次に、ステップＳ１において、必要に応じて周波数prepスキャンが実行される。周波数prepスキャンは、シミングによっても静磁場の不均一性が改善されない場合のように、脂肪信号の共鳴周波数からシフトした周波数でCHESSパルスを印加する必要があり、かつCHESSパルスの適切な周波数が不明な場合に有効である。
【０１４２】
そのために、図１９に示すような周波数prepスキャン用のパルスシーケンスを含む撮影条件が設定される。すなわち、入力装置３３からの指示情報に従って撮影条件設定部４０においてCHESSパルスの周波数f2の変更回数Nや変更幅が設定される。そして、ユーザが周波数prepスキャンの実行指示情報を入力装置３３からシーケンスコントローラ制御部４１に与えると、周波数prepスキャン用のパルスシーケンスを含む撮影条件が撮影条件設定部４０からシーケンスコントローラ制御部４１を通じてシーケンスコントローラ３１に与えられる。
【０１４３】
そうすると、シーケンスコントローラ３１は、周波数prepスキャン用のパルスシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９および受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場ＧｚおよびRF信号を発生させる。そして、被検体Ｐ内部のプロトンスピンの核磁気共鳴によって生じたNMR信号がRFコイル２４において受信される。受信器３０は、RFコイル２４からNMR信号を受けて、デジタルデータのNMR信号である生データを生成し、シーケンスコントローラ３１に与える。生データはシーケンスコントローラ制御部４１によりｋ空間データとしてｋ空間データベース４２に形成されたｋ空間に配置される。
【０１４４】
画像再構成部４３は、ｋ空間データベース４２からｋ空間データを取り込んで画像再構成処理を施すことにより、画像データを生成し、生成した画像データを画像データベース４４に書き込む。また、画像処理部４５は、画像データベース４４から読み込んだ画像データに必要な画像処理を行って表示装置３４に表示させる。
【０１４５】
この結果、異なる周波数でCHESSパルスが印加されることによって脂肪抑制された複数の画像が表示装置に表示される。
【０１４６】
次に、ステップＳ２において、ユーザが、表示された複数の画像の中から最も良好に脂肪が抑制された画像を入力装置３３の操作により選択すると、画像の選択情報が入力装置３３から撮影条件設定部４０に与えられる。そうすると、撮影条件設定部４０において、選択された画像に対応するCHESSパルスの周波数がイメージングスキャンにおいて用いられるCHESSパルスの周波数として設定される。すなわちCHESSパルスの周波数が決定される。
【０１４７】
次に、ステップＳ３において、イメージングスキャンにおいて用いられる脂肪抑制パルスの組み合わせが決定される。すなわち、入力装置３３から脂肪抑制パルスの種類、周波数、周波数帯域幅等の条件を示す指示情報が撮影条件設定部４０に与えられる。
【０１４８】
次に、ステップＳ４において、イメージングスキャンにおいて用いられるイメージングシーケンスの指示情報が入力装置３３から撮影条件設定部４０に与えられる。これにより、例えば、図１７に示すようなSPIRパルスおよび互いに周波数が異なる２つのCHESSパルスの印加を伴うパルスシーケンスがイメージングスキャン用の撮影条件として設定される。SPIRパルスおよび一方のCHESSパルスの周波数f1は脂肪信号の共鳴周波数とされ、他方のCHESSパルスの周波数f2は、周波数prepスキャンの実行により決定された周波数とされる。
【０１４９】
次に、ステップＳ５において、イメージングスキャンが実行される。すなわち、入力装置３３からイメージングスキャンの実行指示がシーケンスコントローラ制御部４１に与えられ、周波数prepスキャンと同様な流れでイメージングスキャンが実行される。これによりｋ空間データベース４２には、イメージングスキャンによって収集されたｋ空間データが保存される。
【０１５０】
次に、ステップＳ６において、画像再構成部４３により、イメージングスキャンによって収集されたｋ空間データから画像データが生成され、画像処理部４５における画像処理を通じてイメージングスキャンにより得られた画像が表示装置３４に表示される。
【０１５１】
ここで表示装置３４に表示される画像は、SPIRパルスのより広い周波数帯域の脂肪信号が抑制され、かつSPIRパルスにより抑制しきれなかった脂肪信号がCHESSパルスにより抑制されることによって得られたものである。更に、静磁場が不均一であり脂肪信号の共鳴周波数がシフトしているような場合であっても周波数を適切にオフセットさせたCHESSパルスの印加により脂肪信号が抑制されている。このため、非常に良好に脂肪が抑制された画像が表示装置３４に表示される。
【０１５２】
図２３は、図９に示す磁気共鳴イメージング装置２０により、脂肪信号の共鳴周波数に周波数を合わせたSPIRパルスおよびCHESSパルスの印加による脂肪抑制を伴って得られた被検体Ｐの断層画像である。
【０１５３】
図２３に示すように、SPIRパルスおよびCHESSパルスの印加により、脂肪が良好に抑制されているのが確認できる。
【０１５４】
つまり以上の磁気共鳴イメージング装置２０は、複数の脂肪抑制を組合わせることで、脂肪抑制効果を向上できるようにしたものである。例えば、SPIRパルスにより広い周波数帯域の脂肪信号を抑制し、残留した脂肪信号をCHESSパルスでさらに抑制することができる。また、例えば周波数が異なるCHESSパルスを複数回印加すれば、静磁場の不均一性によって脂肪信号の共鳴周波数がシフトしてしまうような顎等の部位において脂肪抑制効果を向上させることができる。
【０１５５】
このため、複数の周波数選択的脂肪抑制パルスを組合わせた脂肪抑制法は、従来の非周波数選択脂肪抑制法であるSTIR法に代わる脂肪抑制法となる。しかも、STIR法では、励起パルスの印加後に脂肪プロトンの縦磁化がnull pointとなるTIだけ待ち時間が必要であるのみならず、脂肪信号および水信号の双方を含む全体信号を励起させるため水信号の信号強度が低下する。
【０１５６】
従って、複数の周波数選択的脂肪抑制パルスを組合わせた脂肪抑制法は、STIR法に比べて、撮像時間を短縮させることが可能であり、かつ水信号の強度を大きくすることができる。
【０１５７】
また、脂肪抑制パルスを連続して印加することにより、脂肪信号が抑制されている状態を定常的に維持させる効果が得られるため、励起パルスの周波数変化に対する信号強度を示すスライスプロファイルを改善することができる。
【０１５８】
図２４は、図９に示す磁気共鳴イメージング装置２０により複数の脂肪抑制パルスを印加することによって改善された信号強度のスライスプロファイルを示す図である。
【０１５９】
図２４(a)は、１つのCHESSパルスの印加を伴う従来の脂肪抑制法によって得られる信号強度のスライスプロファイルを示し、図２４(b)は、SPIRパルスおよびCHESSパルスの双方の印加を伴う脂肪抑制法によって得られる信号強度のスライスプロファイルを示す。すなわち、図２４(a)、(b)において横軸はそれぞれ周波数を示し、縦軸はそれぞれ相対的な信号強度を示す。
【０１６０】
図２４(a)に示す１つのCHESSパルスを印加した場合のスライスプロファイルに比べて図２４(b)に示すSPIRパルスおよびCHESSパルスの双方を印加した場合のスライスプロファイルが改善されていることが確認できる。
【０１６１】
つまり同種であっても異種であっても２つの脂肪抑制パルスを続けて印加することにより、一回の脂肪抑制パルスを印加する場合に比べてプロファイルが改善される。また、セグメントk-space法によりデータ収集を行う場合に、セグメント数に依存して変化する脂肪抑制パルスの印加間隔に依存することなくプロファイルを一定に保つことが可能となる。これにより、脂肪抑制パルスの印加間隔が短くても、十分なサチュレーション効果得が期待できる。また、脂肪抑制パルスのFAを変化させても抑制される信号が反転しないため、抑制ムラが改善される。
【０１６２】
すなわち、高速撮像において、複数個の脂肪抑制パルスを連続的に印加することにより、抑制したい信号の縦磁化を十分に小さくすることができるため、縦磁化の影響を小さくすることができる。この結果、プロファイルを安定させ、周波数方向の脂肪抑制効果をより均一にすることができる。また、磁場の不均一やRFパルスの不均一の影響を受け難くなるため、１つの脂肪抑制パルスを印加する場合に比べて抑制される信号の周波数帯域を多少広げることができる。
【０１６３】
尚、上述した実施形態では、脂肪信号を抑制対象としたが、脂肪以外の物質からの目的とする信号を抑制対象とする複数の抑制パルスを印加することもできる。例えばシリコーンからの信号を抑制対象とすることもできるし、脂肪ではなく逆に水からの信号を抑制対象とすることもできる。例えば、水抑制を行う場合には、抑制パルスの周波数を水の共鳴周波数に合わせれば良い。
【０１６４】
水抑制パルスは、不要な血管からの信号を抑制する場合やTime-SLIP (time spatial labeling inversion pulse)法によりラベリングを行う場合の非選択IRパルスとして用いることができる。Time-SLIP法は、ある空間領域を一定時間をおいてラベリングすることにより、血液の信号を高信号に描出したり低信号に描出したりする技術である。
【０１６５】
より具体的には、Time-SLIP法では、ECG (electrocardiogram)信号のR波から一定のdelay後にTime-SLIPパルスが印加される。このTime-SLIPパルスは、領域非選択IRパルスと領域選択IRパルスとにより構成されており、領域選択IRパルスで撮像領域に流入する血液をラベリングすると一定時間後に血液が到達した部分の信号強度が高くなるため、血流情報を映像化することができる。ECG同期撮影を行う場合には、図９に示すように被検体ＰからECG信号を取得するECGユニット３８が備えられる。そしてECGユニット３８により取得されるECG信号がECG同期撮影に用いられる。
【符号の説明】
【０１６６】
２０ 磁気共鳴イメージング装置
２１ 静磁場用磁石
２２ シムコイル
２３ 傾斜磁場コイル
２４ ＲＦコイル
２５ 制御系
２６ 静磁場電源
２７ 傾斜磁場電源
２８ シムコイル電源
２９ 送信器
３０ 受信器
３１ シーケンスコントローラ
３２ コンピュータ
３３ 入力装置
３４ 表示装置
３５ 演算装置
３６ 記憶装置
４０ 撮影条件設定部
４１ シーケンスコントローラ制御部
４２ ｋ空間データベース
４３ 画像再構成部
４４ 画像データベース
４５ 画像処理部
４６ 撮影パラメータ保存部
Ｐ 被検体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脂肪を抑制する第１の抑制パルスを周波数選択的に印加した後、前記第１の抑制パルスとは異なる第２の抑制パルスを前記脂肪に対して周波数選択的に印加してイメージングを行うための撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、
前記撮影条件に従って画像データを収集する画像データ収集手段と、
を有し、
前記撮影条件設定手段は、前記第１の抑制パルスと前記第２の抑制パルスのフリップ角を異ならせて、前記第１の抑制パルスの印加によって残った物質の信号を前記第２の抑制パルスの印加によって抑制する撮影条件を設定する、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記撮影条件設定手段は、
前記第１の抑制パルスの印加時刻と前記第２の抑制パルスの印加時刻との間の第１の時間と、前記第２の抑制パルスの印加時刻と前記イメージングを行うためのパルスの印加時刻との間の第２の時間とを異ならせる、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記撮影条件設定手段は、
前記脂肪のＴ１値に基づいて前記第１の抑制パルスと前記第２の抑制パルスのフリップ角を異ならせる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記撮影条件設定手段は、
前記脂肪のＴ１値に基づいて前記第１の時間と前記第２の時間とを異ならせる、
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記撮影条件設定手段は、
前記第２の抑制パルスのフリップ角を、前記脂肪のＴ１値、前記第１の抑制パルスのフリップ角、前記第１の時間及び前記第２の時間に応じて決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１】
脂肪を抑制する第１の抑制パルスを周波数選択的に印加した後、前記第１の抑制パルスとは異なる第２の抑制パルスを前記脂肪に対して周波数選択的に印加してイメージングを行うための撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、
前記撮影条件に従って画像データを収集する画像データ収集手段と、
を有し、
前記撮影条件設定手段は、前記第１の抑制パルスと前記第２の抑制パルスのフリップ角を異ならせて、前記第１の抑制パルスの印加によって残った物質の信号を前記第２の抑制パルスの印加によって抑制する撮影条件を設定する、
ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記撮影条件設定手段は、
前記第１の抑制パルスの印加時刻と前記第２の抑制パルスの印加時刻との間の第１の時間と、前記第２の抑制パルスの印加時刻と前記イメージングを行うためのパルスの印加時刻との間の第２の時間とを異ならせる、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記撮影条件設定手段は、
前記脂肪のＴ１値に基づいて前記第１の抑制パルスと前記第２の抑制パルスのフリップ角を異ならせる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記撮影条件設定手段は、
前記脂肪のＴ１値に基づいて前記第１の時間と前記第２の時間とを異ならせる、
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記撮影条件設定手段は、
前記第２の抑制パルスのフリップ角を、前記脂肪のＴ１値、前記第１の抑制パルスのフリップ角、前記第１の時間及び前記第２の時間に応じて決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２４】
【図５】
【図７】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２４】
【図５】
【図７】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−６３３３３（Ｐ２０１３−６３３３３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−３１９３（Ｐ２０１３−３１９３）
【出願日】平成２５年１月１１日（２０１３．１．１１）
【分割の表示】特願２００８−１３７９２（Ｐ２００８−１３７９２）の分割
【原出願日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月１１日（２０１３．１．１１）
【分割の表示】特願２００８−１３７９２（Ｐ２００８−１３７９２）の分割
【原出願日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
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