JP5689766B2 - Magnetic resonance imaging system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a magnetic resonance imaging apparatus.
従来、磁気共鳴イメージング装置により造影剤を用いずに血流情報を得る方法として、ASL(Arterial Spin Labeling)法が知られている。ASL法は、被検体にRF波を印加することで被検体内を流れる血液を磁気的に標識化し、標識化された血液をトレーサとして利用することによって、灌流(パフュージョン:Perfusion)画像を得る方法である。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ASL (Arterial Spin Labeling) method is known as a method for obtaining blood flow information without using a contrast agent by a magnetic resonance imaging apparatus. The ASL method magnetically labels blood flowing in a subject by applying an RF wave to the subject, and uses the labeled blood as a tracer to obtain a perfusion image. Is the method.
かかるASL法には、例えば、PASL(Pulsed ASL)法や、CASL(Continuous ASL)法、PCASL(Pulsed Continuous ASL)法がある。PASL法はパルス波(RFパルス)を用いる方法であり、CASL法は連続波を用いる方法である。また、PCASL法は、CASL法の実用化を目的としたものであり、短いRFパルスを多数用いる方法である。 Examples of the ASL method include a PASL (Pulsed ASL) method, a CASL (Continuous ASL) method, and a PCASL (Pulsed Continuous ASL) method. The PASL method is a method using a pulse wave (RF pulse), and the CASL method is a method using a continuous wave. The PCASL method is intended for practical use of the CASL method, and uses a large number of short RF pulses.
本発明が解決しようとする課題は、SARや血管信号の残存を低減するとともに、血流信号のSNRを向上させることができることができる磁気共鳴イメージング装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus capable of reducing the remaining of SAR and blood vessel signals and improving the SNR of blood flow signals.
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、撮像条件設定部と、データ収集部と、画像再構成部と、流体画像生成部とを備える。撮像条件設定部は、被検体内を流れる流体の流速に応じて、当該流体の標識化を行うためのRF波が印加されるタグ領域の空間的な厚さを示すタグ厚及び当該RF波が印加される時間間隔を示すタグ間隔を含むタグ条件を設定する。データ収集部は、前記撮像条件設定部により設定された前記タグ間隔で前記RF波を前記タグ領域に複数回印加し、当該RF波が印加されてから所定の待ち時間が経過した後に前記流体が流れる撮像領域の磁気共鳴データを収集する。画像再構成部は、前記データ収集部により収集された磁気共鳴データから画像を再構成する。流体画像生成部は、画像再構成部により再構成された画像から流体画像を生成する。 The magnetic resonance imaging apparatus according to the embodiment includes an imaging condition setting unit, a data collection unit, an image reconstruction unit, and a fluid image generation unit. The imaging condition setting unit determines the tag thickness indicating the spatial thickness of the tag region to which the RF wave for labeling the fluid is applied according to the flow velocity of the fluid flowing in the subject, and the RF wave A tag condition including a tag interval indicating a time interval to be applied is set. The data collection unit applies the RF wave to the tag region a plurality of times at the tag interval set by the imaging condition setting unit, and the fluid flows after a predetermined waiting time has elapsed since the RF wave was applied. Collect magnetic resonance data of the flowing imaging region. The image reconstruction unit reconstructs an image from the magnetic resonance data collected by the data collection unit. The fluid image generation unit generates a fluid image from the image reconstructed by the image reconstruction unit.
以下では添付図面を参照して、磁気共鳴イメージング装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態では、磁気共鳴イメージング装置をMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置と呼ぶ。 Hereinafter, an embodiment of a magnetic resonance imaging apparatus will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the embodiment described below, the magnetic resonance imaging apparatus is referred to as an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus.
実施形態に係るMRI装置は、撮像条件設定部と、データ収集部と、画像再構成部と、流体画像生成部とを備える。撮像条件設定部は、被検体内を流れる流体の流速に応じて、当該流体の標識化を行うためのRF波が印加されるタグ領域の空間的な厚さを示すタグ厚及び当該RF波が印加される時間間隔を示すタグ間隔を含むタグ条件を設定する。データ収集部は、前記撮像条件設定部により設定された前記タグ間隔で前記RF波を前記タグ領域に複数回印加し、当該RF波が印加されてから所定の待ち時間が経過した後に前記流体が流れる撮像領域の磁気共鳴データを収集する。画像再構成部は、前記データ収集部により収集された磁気共鳴データから画像を再構成する。流体画像生成部は、画像再構成部により再構成された画像から流体画像を生成する。 The MRI apparatus according to the embodiment includes an imaging condition setting unit, a data collection unit, an image reconstruction unit, and a fluid image generation unit. The imaging condition setting unit determines the tag thickness indicating the spatial thickness of the tag region to which the RF wave for labeling the fluid is applied according to the flow velocity of the fluid flowing in the subject, and the RF wave A tag condition including a tag interval indicating a time interval to be applied is set. The data collection unit applies the RF wave to the tag region a plurality of times at the tag interval set by the imaging condition setting unit, and the fluid flows after a predetermined waiting time has elapsed since the RF wave was applied. Collect magnetic resonance data of the flowing imaging region. The image reconstruction unit reconstructs an image from the magnetic resonance data collected by the data collection unit. The fluid image generation unit generates a fluid image from the image reconstructed by the image reconstruction unit.
なお、以下に示す実施形態では、流体を血液とし、流体画像を血流画像とした場合の例について説明するが、例えば、流体をCSF(CcerebroSpinal fluid)とした場合でも同様の実施形態を適用可能である。また、以下に示す実施形態では、血流画像を灌流画像とした場合の例について説明するが、例えば、血流画像を血管画像(MRA(MR Angio):アンギオ画像)とした場合でも同様の実施形態を適用可能である。 In the following embodiment, an example in which the fluid is blood and the fluid image is a blood flow image will be described. However, the same embodiment can be applied even when the fluid is CSF (CcerebroSpinal fluid), for example. It is. In the embodiment described below, an example in which the blood flow image is a perfusion image will be described. For example, the same implementation is performed even when the blood flow image is a blood vessel image (MRA (MR Angio): angio image). The form is applicable.
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係るMRI装置の構成例について説明する。図1は、第1の実施形態に係るMRI装置の構成例を示す図である。図1に示すように、このMRI装置100は、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、傾斜磁場電源3、寝台4、寝台制御部5、送信RFコイル6、送信部7、受信RFコイル8、受信部9、シーケンサ10、ECG(Electrocardiogram)センサ21、ECGユニット22、及び計算機システム30を備える。
(First embodiment)
First, a configuration example of the MRI apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an MRI apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, this
静磁場磁石1は、中空の円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石1としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。
The static
傾斜磁場コイル2は、中空の円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石1の内側に配置される。この傾斜磁場コイル2は、互いに直交するX,Y,Zの各軸に対応する3つのコイルが組み合わされて形成されており、これら3つのコイルは、後述する傾斜磁場電源3から個別に電流供給を受けて、X,Y,Zの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。なお、Z軸方向は、静磁場と同方向とする。傾斜磁場電源3は、傾斜磁場コイル2に電流を供給する。
The gradient
ここで、傾斜磁場コイル2によって発生するX,Y,Z各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Ge及びリードアウト用傾斜磁場Grにそれぞれ対応する。スライス選択用傾斜磁場Gsは、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Geは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Grは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。
Here, the gradient magnetic fields of the X, Y, and Z axes generated by the gradient
寝台4は、被検体Pが載置される天板4aを備え、後述する寝台制御部5による制御のもと、被検体Pが載置された状態で天板4aを傾斜磁場コイル2の空洞(撮像口)内へ挿入する。通常、この寝台4は、長手方向が静磁場磁石1の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御部5は、制御部36による制御のもと、寝台4を制御する装置であり、寝台4を駆動して、天板4aを長手方向及び上下方向へ移動する。
The couch 4 includes a
送信RFコイル6は、傾斜磁場コイル2の内側に配置され、送信部7から高周波パルスの供給を受けて高周波磁場を発生する。送信部7は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信RFコイル6に送信する。
The transmission RF coil 6 is arranged inside the gradient
受信RFコイル8は、傾斜磁場コイル2の内側に配置され、上記の高周波磁場の影響によって被検体Pから放射される磁気共鳴信号を受信する。この受信RFコイル8は、磁気共鳴信号を受信すると、その磁気共鳴信号を受信部9へ出力する。
The reception RF coil 8 is disposed inside the
受信部9は、受信RFコイル8から出力される磁気共鳴信号に基づいてMR(Magnetic Resonance:磁気共鳴)データを生成する。具体的には、この受信部9は、受信RFコイル8から出力される磁気共鳴信号をデジタル変換することによってMRデータを生成する。このMRデータは、前述したスライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Ge及びリードアウト用傾斜磁場Grによって、PE(Phase Encode)方向、RO(Read Out)方向、SE(Slice Encode)方向の空間周波数の情報が対応付けられることで、k空間に対応するデータとして生成される。そして、MRデータを生成すると、受信部9は、そのMRデータをシーケンサ10へ送信する。なお、受信部9は、静磁場磁石1や傾斜磁場コイル2などを備える架台装置側に備えられていてもよい。
The receiving unit 9 generates MR (Magnetic Resonance) data based on the magnetic resonance signal output from the reception RF coil 8. Specifically, the receiving unit 9 generates MR data by digitally converting the magnetic resonance signal output from the reception RF coil 8. This MR data is obtained in the PE (Phase Encode) direction, RO (Read Out) direction, and SE (Slice Encode) direction by the above-described slice selection gradient magnetic field Gs, phase encoding gradient magnetic field Ge, and readout gradient magnetic field Gr. By associating the spatial frequency information, it is generated as data corresponding to the k space. When the MR data is generated, the receiving unit 9 transmits the MR data to the
シーケンサ10は、計算機システム30から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源3、送信部7及び受信部9を駆動することによって、被検体Pのスキャンを行う。ここで、シーケンス情報とは、傾斜磁場電源3が傾斜磁場コイル2に供給する電源の強さや電源を供給するタイミング、送信部7が送信RFコイル6に送信するRF信号の強さやRF信号を送信するタイミング、受信部9が磁気共鳴信号を検出するタイミングなど、スキャンを行うための手順を定義した情報である。
The
なお、シーケンサ10は、傾斜磁場電源3、送信部7及び受信部9を駆動して被検体Pをスキャンした結果、受信部9からMRデータが送信されると、そのMRデータを計算機システム30へ転送する。
The
ECGセンサ21は、被検体Pの体表に付着され、被検体Pの心拍、脈波、呼吸などを示すECG信号を電気信号として検出する。ECGユニット22は、ECGセンサ21により検出されたECG信号にA/D変換処理やディレー処理を含む各種処理を施してゲート信号を生成し、生成したゲート信号をシーケンサ10に送信する。
The
計算機システム30は、MRI装置100の全体制御を行う。例えば、計算機システム30は、上述した各部を駆動することで、データ収集や画像再構成などを行う。この計算機システム30は、インタフェース部31、画像再構成部32、記憶部33、入力部34、表示部35、及び制御部36を有する。
The
インタフェース部31は、計算機システム30とシーケンサ10との間でやり取りされる各種信号の送受信を制御する。例えば、このインタフェース部31は、シーケンサ10に対してシーケンス情報を送信し、シーケンサ10からMRデータを受信する。MRデータを受信すると、インタフェース部31は、各MRデータを被検体Pごとに記憶部33に格納する。
The
画像再構成部32は、記憶部33によって記憶されたMRデータに対して後処理すなわちフーリエ変換等の再構成処理を施すことで、被検体Pの体内が描出された画像データを生成する。
The
記憶部33は、インタフェース部31により受信されたMRデータや、画像再構成部32により生成された画像データなどを被検体Pごとに記憶する。
The
入力部34は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。この入力部34としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。
The
表示部35は、制御部36による制御のもと、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を表示する。この表示部35としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。
The
制御部36は、図示していないCPUやメモリ等を有し、MRI装置100の全体制御を行う。具体的には、この制御部36は、入力部34を介して操作者から受け付けられた各種指示に基づいてシーケンス情報を生成し、生成したシーケンス情報をシーケンサ10に送信することによってスキャンを制御したり、スキャンの結果としてシーケンサ10から送られるMRデータに基づいて行われる画像の再構成を制御したりする。
The
以上、実施形態1に係るMRI装置の構成例について説明した。このような構成のもと、MRI装置100は、ASL法により灌流画像を作成する機能を有する。なお、ASL法は、被検体にRF波を印加することで被検体内を流れる血液を磁気的に標識化し、標識化された血液をトレーサとして利用することによって、灌流画像を得る方法である。
The configuration example of the MRI apparatus according to the first embodiment has been described above. Under such a configuration, the
ここで、従来のASL法による灌流画像の作成について説明する。図2〜5は、従来のASL法の原理を説明するための図である。図2の(a)及び(b)は、それぞれ血管のフローモデルを示しており、「artery」は動脈を示し、「arteriole」は細動脈を示し、「capillary」は毛細血管を示し、「vein」は静脈を示し、「Tracer」はトレーサを示している。また、「flow:f」は血流の流れを示しており、矢印が血流の向きを示している。 Here, creation of a perfusion image by the conventional ASL method will be described. 2-5 is a figure for demonstrating the principle of the conventional ASL method. 2 (a) and 2 (b) each show a flow model of a blood vessel, “artery” indicates an artery, “arteriole” indicates an arteriole, “capillary” indicates a capillary, and “vein” "Indicates a vein, and" Tracer "indicates a tracer. “Flow: f” indicates the flow of blood flow, and the arrow indicates the direction of blood flow.
図2の(a)に示すように、酸素や栄養素を含んだ血液は、動脈から流入し、平均通過時間(MTT:Mean Transit Time)の間に毛細血管床内でガスや代謝物との交換後に、静脈へ流出される。ここで、比較的太い血管内の血液は灌流には寄与しないので、正確な灌流測定を行うためには、図2の(b)に示すように、トレーサがすべて毛細血管内にあり、動脈及び静脈にはトレーサがない状態が望ましい。 As shown in FIG. 2 (a), blood containing oxygen and nutrients flows from the artery and exchanges with gas and metabolites in the capillary bed during the mean transit time (MTT). Later it is drained into the vein. Here, since blood in a relatively thick blood vessel does not contribute to perfusion, in order to perform accurate perfusion measurement, as shown in FIG. 2 (b), all tracers are in capillaries, and arteries and It is desirable that the vein does not have a tracer.
図3の(a)は、図2と同様のフローモデルを示しており、血液が標識化されてから対象組織に達する前の遅れ時間Td(Transit delay)が異なる3種類の毛細血管床を示している。また、図3の(b)は、図3の(a)に示した3種類の毛細血管床それぞれの組織における信号強度の経時的な変化と、血液のT1緩和の経時的な変化を示している。ここで、血液のT1緩和D(t)は、血液の縦緩和時間をT1bとすると、時間tの関数D(t)=exp[−t/T1b]で表される。 FIG. 3 (a) shows a flow model similar to FIG. 2, showing three types of capillary beds with different delay times Td (Transit delay) before the blood reaches the target tissue after labeling. ing. FIG. 3 (b) shows changes over time in the signal intensity in each of the three types of capillary beds shown in FIG. 3 (a) and changes over time in T1 relaxation of blood. Yes. Here, T1 relaxation D (t) of blood is expressed by a function D (t) = exp [−t / T1 b ] of time t, where T1 b is the longitudinal relaxation time of blood.
例えば、図3の(a)に示すように、脳などの一つの臓器内の毛細血管床には、Tdが異なる無数の組織が集まっている(図3の(a)に示すA、B、C)。そして、一般的に、トレーサは動脈の上流のある1地点で与えられる。例えば、ASLでは、トレーサは頚動脈にRF波を印加することによって与えられる。その結果、毛細血管床の組織における信号強度の変化は、トレーサによって、t=Tdの到達後に立ち上がり、組織の血流動態に応じたTIC(Time Intensity Curve:信号強度曲線)となる。例えば、図3の(b)に示すように、組織AではTdAに立ち上がるTICとなり、組織BではTdBに立ち上がるTICとなり、組織CではTdCに立ち上がるTICとなる。また、ASLでは、Tdが長いほどT1緩和による信号の減衰が大きくなる。 For example, as shown in FIG. 3 (a), innumerable tissues having different Td are gathered in a capillary bed in one organ such as the brain (A, B, etc. shown in FIG. 3 (a)). C). In general, the tracer is provided at a certain point upstream of the artery. For example, in ASL, the tracer is provided by applying RF waves to the carotid artery. As a result, the change in signal intensity in the tissue of the capillary bed rises after reaching t = Td by the tracer, and becomes a TIC (Time Intensity Curve: signal intensity curve) corresponding to the blood flow dynamics of the tissue. For example, as shown in FIG. 3B, the TIC rises to Td A in the organization A, the TIC rises to Td B in the organization B, and the TIC rises to Td C in the organization C. In ASL, the longer the Td, the greater the attenuation of the signal due to T1 relaxation.
図4及び5は、図3と同様のフローモデルと信号強度及びT1緩和の経時的な変化とを示している。図4は、ボーラス幅が短い場合(図4の(a)に示すTbolusを参照)を示し、図5は、ボーラス幅が長い場合(図5の(a)に示すTbolusを参照)を示している。なお、図4及び5において、ボーラス濃度(AIF(Arterial Input Function)の縦軸の大きさ)のは一定であるとする。このような場合には、図4の(b)及び図5の(b)に示すように、血液を標識化した後のある時刻TIにおいて、Tdの異なる組織間でトレーサ濃度(信号強度)の差異が低減し、トレーサ濃度自体も増大する。すなわち、ボーラス幅が長い方が、TdにロバストにSNRも大きくなる。 4 and 5 show a flow model similar to that of FIG. 3 and signal strength and T1 relaxation over time. 4 shows a case where the bolus width is short (see Tbolus shown in FIG. 4A), and FIG. 5 shows a case where the bolus width is long (see Tbolus shown in FIG. 5A). Show. 4 and 5, the bolus concentration (the size of the vertical axis of AIF (Arterial Input Function)) is assumed to be constant. In such a case, as shown in FIGS. 4B and 5B, at a certain time TI after labeling the blood, the tracer concentration (signal intensity) between the tissues having different Td is changed. The difference is reduced and the tracer concentration itself is increased. In other words, the longer the bolus width, the stronger the SNR and the larger the SNR.
しかし、ある時刻TIにおけるトレーサ濃度のみの測定では、測定された信号値は正しく血流に比例せず、組織毎にTdに応じた補正が必要になる。ASLでは、血液の縦緩和D(t)は時間tのみに依存するので、測定された信号値を1/D(t)で補正すれば、緩和を無視することができる。また、対象組織の大きさがボクセルサイズに比べて同程度か小さければ、ボクセル内でトレーサ濃度が平衡状態でなくても、トレーサの平均濃度が測定されるとみなすことができる。なお、トレーサのボーラス幅が組織内の毛細血管を満たすのに十分長ければ、トレーサの平均濃度は一定値以上にはならない。 However, in the measurement of only the tracer concentration at a certain time TI, the measured signal value is not correctly proportional to the blood flow, and correction corresponding to Td is required for each tissue. In ASL, the longitudinal relaxation D (t) of blood depends only on time t. Therefore, if the measured signal value is corrected by 1 / D (t), the relaxation can be ignored. Further, if the size of the target tissue is the same or smaller than the voxel size, it can be considered that the average concentration of the tracer is measured even if the tracer concentration is not in an equilibrium state in the voxel. If the tracer bolus width is long enough to fill the capillaries in the tissue, the average concentration of the tracer will not exceed a certain value.
このようなASL法のニーズは、「造影剤を用いずに、毛細血管床のみで、太い血管の信号が抑制され、かつ、極力SNR(Signal Noise Ratio)が大きく定量的な血流情報を得たい」ということである。また、別途、血管内の血流の形態や動態情報などを「付加的に得たい」というニーズもある。 The need for such an ASL method is that, without using a contrast medium, only a blood vessel bed suppresses a signal of a thick blood vessel and has a large SNR (Signal Noise Ratio) as much as possible to obtain quantitative blood flow information. I want to. " In addition, there is a need for “additionally” to obtain the blood flow form and dynamic information in the blood vessel.
従来、ASL法は、その用途から、大きく、MRA(MR Angio)とMRP(MR Perfusion)とに分けられる。MRAは血管画像を得るための方法であり、MRPは灌流画像を得るための方法である。MRPでは、MRAに比べて血流信号のSNRが背景の静止組織よりもはるかに小さい(1/1000以下)画像が得られる。そのため、MRPでは、タグ画像とコントロール画像との差分をとるなど、背景信号を抑制するための処理が行われる。また、差分をとる場合でもコントロール画像とタグ画像とでMTC効果を同じにしたり、低マトリクスでの複数回の加算平均が行われたりする。 Conventionally, the ASL method is roughly divided into MRA (MR Angio) and MRP (MR Perfusion) depending on its application. MRA is a method for obtaining a blood vessel image, and MRP is a method for obtaining a perfusion image. In MRP, an image in which the SNR of the blood flow signal is much smaller than the background stationary tissue (1/1000 or less) is obtained as compared with MRA. Therefore, in MRP, a process for suppressing the background signal is performed, such as obtaining a difference between the tag image and the control image. Further, even when the difference is taken, the MTC effect is made the same between the control image and the tag image, or addition averaging is performed a plurality of times in a low matrix.
また、ASL法は、RF波によるラベル方式の違いから、大きく、PASL法と、CASL法と、PCASL法とに分けられる。PASL法はパルス波(RFパルス)を用いる方法であり、CASL法は連続波を用いる方法である。また、PCASL法は、CASL法の実用化を目的としたものであり、短いRFパルスを多数用いる方法である。 The ASL method is roughly divided into a PASL method, a CASL method, and a PCASL method due to the difference in the label method using RF waves. The PASL method is a method using a pulse wave (RF pulse), and the CASL method is a method using a continuous wave. The PCASL method is intended for practical use of the CASL method, and uses a large number of short RF pulses.
なお、CASL法とPCASL法は性質が類似しているため、以下では、両者をまとめてCASL法と呼ぶ。また、PASL法とCASL法とは、動脈血を標識化する際のトレーサ濃度の時間関数であるAIF(Arterial Input Function)に相当する縦磁化密度Mz(t)の違いとしてモデル化される。 Since the CASL method and the PCASL method are similar in nature, both are hereinafter collectively referred to as the CASL method. The PASL method and the CASL method are modeled as a difference in longitudinal magnetization density Mz (t) corresponding to an AIF (Arterial Input Function) that is a time function of the tracer concentration when labeling arterial blood.
PASL法は、CASL法に対して血流信号のSNRが不十分とされているが、RFパルスの印加が1回であるので、RFパルスの印加時間が20msec程度と短い。そのため、PASL法は、標識用のRFパルスが印加される範囲を通過する血液が反転される割合であるタグ効率が100%に近い、流速や磁場変動に対して安定している、SARが比較的小さい、などの特長を有する。 In the PASL method, the SNR of the blood flow signal is considered to be insufficient compared to the CASL method, but since the application of the RF pulse is one time, the application time of the RF pulse is as short as about 20 msec. Therefore, the PASL method has a tag efficiency that is the rate at which the blood passing through the range to which the RF pulse for labeling is applied is reversed, close to 100%, stable against flow velocity and magnetic field fluctuation, and compared with the SAR. Features such as small size.
このPASL法では、タグ厚が10cm〜∞と大きく設定され、標識化された血液のうち、上流側に位置する後端部が下流側に位置する先端部より送れて撮像領域に到達する。そのため、PASLのAIFは、TIの長さによって、血液のT1緩和による減衰を伴う形状となる。ここで、AIFにおける印加時間Ttagは、血流の流速Vbloodとタグ厚Dtagとから決まる。タグ内の通過時間Ttagは、定常流の場合は、Ttag=Dtag/Vblood及びTtecのうち短い方、すなわち、Ttag=min[Dtag/Vblood,Ttec]で決まる。なお、Ttecは、標識用のRFパルスが印加されてからタグの血液信号をゼロにするためのサチュレーションパルスが印加されるまでの時間である。 In this PASL method, the tag thickness is set to be as large as 10 cm to ∞, and the rear end portion located on the upstream side of the labeled blood is sent from the front end portion located on the downstream side to reach the imaging region. Therefore, the PASL AIF has a shape accompanied by attenuation due to T1 relaxation of blood depending on the length of TI. Here, the application time T tag in the AIF is determined from the blood flow velocity V blood and the tag thickness D tag . In the case of a steady flow, the passage time T tag in the tag is determined by the shorter of T tag = D tag / V blood and T tec , that is, T tag = min [D tag / V blood , T tec ]. T tec is the time from when the RF pulse for labeling is applied until the saturation pulse for making the blood signal of the tag zero is applied.
一方、CASL法は、標識化される血液の量(AIFの時間積分値)が大きいため、血流信号であるASL信号のSNRが高い。そのため、CASL法では、標識用のRF波が印加されてから磁気共鳴データが収集されるまでの待ち時間TIを長く設定できるので、流速が遅い血管内の血液が撮像領域に残存しにくいという特長を有する。 On the other hand, in the CASL method, since the amount of blood to be labeled (AIF time integral value) is large, the SNR of the ASL signal which is a blood flow signal is high. Therefore, in the CASL method, the waiting time TI from when a labeling RF wave is applied to when magnetic resonance data is collected can be set long, so that blood in a blood vessel with a slow flow rate hardly remains in the imaging region. Have
以上、従来のPASL法及びCASL法について説明したが、これらPASL法及びCASL法では、以下のような課題があることが知られている。 The conventional PASL method and CASL method have been described above. However, it is known that these PASL method and CASL method have the following problems.
まず、PASL法は、SNRが低下するため、TIを長く設定できない。そのため、PASL法では、血流の流速が遅いか、又は流路が長いために、Tdが大きい血管では血管信号が残存しやすいという課題がある。 First, in the PASL method, since the SNR is lowered, the TI cannot be set long. Therefore, in the PASL method, there is a problem that a blood vessel signal tends to remain in a blood vessel having a large Td because the blood flow velocity is slow or the flow path is long.
一方、CASL法は、RFアンプやSARの制約によって実用的でない場合もある。また、CASL法の改良法であるPCASL法は、パルス波(RF波)を用いるものの、全体の印加時間が2sec程度と長い。そのため、CASL法では、磁場不均一性に弱い、流速によりタグ効率がばらつく、PASL法と比べてSARが大きい、などの課題がある。 On the other hand, the CASL method may not be practical due to restrictions of the RF amplifier and SAR. The PCASL method, which is an improved method of the CASL method, uses a pulse wave (RF wave), but the entire application time is as long as about 2 sec. Therefore, the CASL method has problems such as weak magnetic field inhomogeneity, tag efficiency varies depending on the flow velocity, and SAR is larger than the PASL method.
また、CASL法は、CASL法は、SNRが大きいものの、TIはAIFの前半部(標識用のRF波が印加される時間内で最初に標識化された部分)の方が後半部より長いため、Tdの大きな組織でのASL信号に寄与する確率が増大する。しかし、後半で標識化された部分は、撮像領域に到達できずに血管内に残存する確率が増大する。CASLでは、これを低減するために、標識用のRF波が印加された後の待ち時間Tpld(post labeling delay)を長くすることで、標識化された血液を消している。しかし、このTpldが経過するまでの間は何も行わずに待つしかなく、無駄な時間が生じる。なお、かかるCASLでは、Ttag=Tpldで決まる。 The CASL method has a larger SNR than the CASL method, but the TI is longer in the first half of the AIF (the portion labeled first within the time when the labeling RF wave is applied) than in the second half. , The probability of contributing to an ASL signal in a tissue with a large Td increases. However, the probability that the portion labeled in the second half cannot reach the imaging region and remains in the blood vessel increases. In CASL, in order to reduce this, the labeled blood is erased by increasing the waiting time T pld (post labeling delay) after the RF wave for labeling is applied. However, there is no choice but to wait until T pld elapses, resulting in wasted time. In this CASL, it is determined by T tag = T pld .
また、連続的に血流の時間的な変化である動態変化を観察する場合には、CASL法では、標識用のRF波の印加からデータ収集までを繰り返す間隔である繰り返し時間Trepeatが長いため、PASL法と比べて時間的な効率が劣る。標識用のRF波を1回印加した後にTIを変化させながら連続的にデータ収集を行う場合は、CASL法でもよい。しかし、通常のMRPでは、イメージングのSNRが不十分であるため、標識用のRF波を複数回印加することによる加算平均が必要となるので、Trepeatは短いほうがトータルの時間は短くできる。 Further, when observing a dynamic change that is a temporal change in blood flow continuously, the CASL method has a long repetition time T repeat, which is an interval from the application of the labeling RF wave to the data collection. The time efficiency is inferior compared with the PASL method. The CASL method may be used when continuously collecting data while changing the TI after applying a labeling RF wave once. However, in normal MRP, since the SNR of imaging is insufficient, addition averaging by applying a labeling RF wave a plurality of times is required. Therefore, the shorter the T repeat, the shorter the total time.
また、時間的な効率を向上させるための手法として、近年、Hadamard Encoding(HE)を応用した方法(以下、HE法と呼ぶ)が提案されている。このHE法は、TIの間の待ち時間を有効に利用して、タグモード用及びコントロールモード用のRF波を効率よく組み合わせて複数の画像を収集し、収集した画像を加減算することによりTIを変えた複数のASL画像を作成することで、収集時間を低減しつつSNRを向上させる方法である。このHE法は、CASL法との組み合わせで提案されている。 In addition, as a technique for improving temporal efficiency, a method (hereinafter referred to as HE method) applying Hadamard Encoding (HE) has been proposed in recent years. This HE method effectively uses the waiting time between TIs, efficiently collects RF waves for tag mode and control mode, collects a plurality of images, and adds and subtracts the collected images to calculate TI. This is a method for improving the SNR while reducing the acquisition time by creating a plurality of changed ASL images. This HE method has been proposed in combination with the CASL method.
かかるHE法は、PASL法及びCASL法の両方に適用可能であるが、イメージングの前に、標識用の多くのRF波が必要になるため、1つのRFパルスを用いる方法と比べてSARが増大する方法である。したがって、HE法は、SARが比較的大きくなることや、標識用のRFパルス間に空き時間が生じることなどの理由から、PASL法との相性がよい。また、PASL法では、RF波間の空き時間における任意の時刻に、背景組織を抑制するための複数個のmIRパルスを追加しやすい。また、PASL法では、標識用のRF波が印加される際のSARを抑えることができるので、イメージングで許容されるSARを増やすことができる。すなわち、特に高磁場でSSFPが用いられる場合には、FA(Flip Angle)を大きく設定することができ、SNRを向上させることができる。 This HE method is applicable to both the PASL method and the CASL method. However, since many RF waves for labeling are required before imaging, the SAR is increased as compared with the method using one RF pulse. It is a method to do. Therefore, the HE method is compatible with the PASL method because the SAR is relatively large and a free time is generated between the RF pulses for labeling. In the PASL method, it is easy to add a plurality of mIR pulses for suppressing the background tissue at an arbitrary time in the free time between RF waves. Further, in the PASL method, since the SAR when the labeling RF wave is applied can be suppressed, the SAR allowed for imaging can be increased. That is, particularly when SSFP is used in a high magnetic field, the FA (Flip Angle) can be set large, and the SNR can be improved.
以上のように、従来のPASL法には、SNRが低い、大きな血管で血管信号が残存しやすいなどの課題がある。また、従来のCASL法には、PASL法と比べてSARが大きい、タグ(標識用のパルス)の印加時間が長いなどの課題がある。 As described above, the conventional PASL method has problems such as low SNR and that blood vessel signals are likely to remain in large blood vessels. Further, the conventional CASL method has problems such as a large SAR and a long tag (labeling pulse) application time compared to the PASL method.
このような課題に対し、第1の実施形態に係るMRI装置100は、PASL法をベースにしながら、CASL法と比べてSARや血管信号の残存を低減するとともに、CASL法と同じがそれ以上の血流信号のSNRを提供することができるデータ収集方法を実行する。
In response to such a problem, the
具体的には、MRI装置100は、被検体内を流れる血液の流速に応じて、当該血液の標識化を行うためのRF波が印加されるタグ領域の空間的な厚さを示すタグ厚及び当該RF波が印加される時間間隔を示すタグ間隔を含むタグ条件を設定する。そして、MRI装置100は、設定されたタグ間隔で標識用のRF波をタグ領域に複数回印加し、当該RF波が印加されてから所定の待ち時間が経過した後に血液が流れる撮像領域のMRデータを収集し、収集されたMRデータから画像を再構成する。
Specifically, the
以下、かかるMRI装置100について具体的に説明する。まず、第1の実施形態に係るMRI装置100について説明する前に、従来のPASL法について説明しておく。図6は、従来のPASL法を説明するための図である。図6は、タグモード用のRFパルスを1回印加し、当該RFパルスを印加してから待ち時間TIが経過した後にデータ収集を行うSingle−Tag−PASL(ST−PASL)法の一例を示している。図6において、(a)は、ST−PASL法におけるRFパルスの印加範囲の一例を示しており、(b)は、ST−PASL法のパルスシーケンスの一例を示している。
The
PASL法では、タグ画像を生成するためのタグモードのデータ収集とコントロール画像を生成するためのコントロールモードのデータ収集とがそれぞれ実行される。例えば、タグモードでは、図6に示すように、まず、撮像領域41を包含する領域42に飽和パルスSAT1が印加され、続いて、撮像領域41の上流に設定されたタグ領域43にタグモード用のRFパルスtag RFが印加される。
In the PASL method, tag mode data collection for generating a tag image and control mode data collection for generating a control image are executed. For example, in the tag mode, as shown in FIG. 6, first, the saturation pulse SAT1 is applied to the
その後、データ収集(図6(b)示すimaging)の開始からTInss2だけ前の時点で、撮像領域41の上流に設定されたタグ領域43及び下流に設定されたコントロール領域44を含む領域45に、領域非選択IRパルスnssIR2が印加される。続いて、RFパルスtag RFを印加してから所定の時間Ttecが経過した後に、撮像領域41の上流に設定されたタグ領域43を包含する領域46に、飽和パルスSAT2が印加される。ここで、飽和パルスSAT2は、撮像領域41内にある太い血管内の信号を低減させるために用いられる。
Thereafter, at a time point before TInss2 from the start of data collection (imaging shown in FIG. 6B), the
その後、データ収集の開始からTInss1だけ前の時点で、撮像領域41の上流に設定されたタグ領域43及び下流に設定されたコントロール領域44を含む領域45に、領域非選択IRパルスnssIR1が印加される。ここで、領域非選択IRパルスnssIR1及びnssIR2は、所定のタイミングで縦磁化を反転させることで、脳の白質や灰白質などの複数の異なる組織の信号強度を選択的に抑制するために用いられる。そして、タグモード用のRFパルスを印加してから待ち時間TIが経過した時点で、撮像領域41からのデータ収集が開始される。
Thereafter, at a time point before TInss1 from the start of data collection, the region non-selective IR pulse nssIR1 is applied to the
一方、コントロールモードでは、図6に示すように、まず、撮像領域41を包含する領域42に飽和パルスSAT1が印加され、続いて、撮像領域41の下流に設定されたコントロール領域44にコントロールモード用のRFパルスcontrol IRが印加される。
On the other hand, in the control mode, as shown in FIG. 6, first, the saturation pulse SAT1 is applied to the
その後、タグモードと同様に、領域非選択IRパルスnssIR2、飽和パルスSAT2、及び領域非選択IRパルスnssIR1が順に印加される。そして、領域非選択IRパルスnssIR1を印加してからTInss1が経過した時点で、撮像領域41からのデータ収集が開始される。
Thereafter, similarly to the tag mode, the region non-selective IR pulse nssIR2, the saturation pulse SAT2, and the region non-selective IR pulse nssIR1 are sequentially applied. Then, data collection from the
第1の実施形態に係るMRI装置100は、上述したPASL法をベースにしながら、1回のデータ収集に対して標識用のRFパルスを複数回印加する撮像法を実行する。以下では、かかるMRI装置100によって実行される撮像法をMulti−Tag−PASL(MT−PASL)法と呼ぶ。
The
図7は、第1の実施形態に係るMRI装置100により実行されるMT−PASL法の概要を示す図である。図7において、(a)は、従来のST−PASL法によるデータ収集におけるAIFと組織TICとを示しており、(b)は、MT−PASL法によるデータ収集におけるAIFと組織TICとを示している。
FIG. 7 is a diagram illustrating an outline of the MT-PASL method executed by the
図7の(a)に示すように、従来のST−PASL法では、標識用のRFパルス(tag/control RF)51が1回され、RFパルス51が印加されてから待ち時間TIが経過した後にデータ収集(imaging)が行われる。この結果、図7の(a)に示すAIF61及び組織TIC71が得られる。
As shown in FIG. 7A, in the conventional ST-PASL method, a labeling RF pulse (tag / control RF) 51 is applied once, and a waiting time TI has elapsed after the
これに対し、第1の実施形態に係るMRI装置100は、MT−PASL法を実行する場合には、図7の(b)に示すように、例えば、複数の標識用のRFパルス52〜54をタグ間隔Tintで印加し、最初のRFパルス52が印加されてから待ち時間TIが経過した後にデータ収集を行う。なお、図7の(b)において、AIF62及び組織TIC72はRFパルス52に対応し、AIF63及び組織TIC73はRFパルス53に対応し、AIF64及び組織TIC74はRFパルス54に対応する。
On the other hand, when the MT-PASL method is executed, the
ここで、例えば、MRI装置100は、被検体内を流れる血液の流速に応じて、タグ厚Dtag及びタグ間隔Tintを含むタグ条件を設定する。具体的には、MRI装置100は、血液がタグ領域を通過するのに要する通過時間Ttagとタグ間隔Tintとが同じになるように、タグ厚Dtag及びタグ間隔Tintの少なくとも一方を設定する。これにより、タグ間隔Tintごとにタグ厚Dtagで標識化された血液が空間的に隙間なく連続することになる。
Here, for example, the
図8及び9は、第1の実施形態に係るMT−PASL法による血液の標識化を説明するための図である。図8は、MT−PASL法において標識用のRFパルスを3回印加した場合に標識化 される血液の空間的な分布の一例を示している。図8の(a)〜(c)に示すように、例えば、t=0、t=Tint、t=2Tintそれぞれにおいて、タグ厚をDtagとしたタグ領域81にRFパルスが印加されたとする。この場合は、図8の(d)に示すように、t=3Tintにおいてタグ領域81の外に流出する血液は、空間的に隙間なく標識化される結果、3Dtagの範囲が標識化されることになる。
8 and 9 are diagrams for explaining blood labeling by the MT-PASL method according to the first embodiment. FIG. 8 shows an example of the spatial distribution of blood to be labeled when the labeling RF pulse is applied three times in the MT-PASL method. As shown in FIGS. 8A to 8C, for example, at t = 0, t = T int , and t = 2T int , an RF pulse is applied to the
一方、図9は、ST−PASL法において標識用のRFパルスを1回印加した場合に標識化される血液の空間的な分布の一例を示している。図9の(a)に示すように、例えば、t=0において、タグ厚が3Dtagであるタグ領域82にRFパルスが印加された場合には、図9の(b)に示すように、t=3Tintにおいてタグ領域82の外に流出する血液は、3Dtagの範囲が標識化されることになる。すなわち、MT−PASL法においてタグ厚をDtagとしてRFパルスを3回印加した場合に標識化される血液の範囲は、ST−PASL法においてタグ厚を3Dtagとした場合に標識化される血液の範囲と同じになる。
On the other hand, FIG. 9 shows an example of a spatial distribution of blood to be labeled when a labeling RF pulse is applied once in the ST-PASL method. As shown in FIG. 9A, for example, when an RF pulse is applied to the
この結果として、図7の(c)に示すように、MT−PASL法における全体のAIF65は、AIF62〜64を合成したものになり、ST−PASL法におけるAIF61に比べて、AIFの時間積分値が大きくなる。また、MT−PASL法における全体の組織TIC75は、組織TIC72〜74を合成したものになり、組織ASL信号のSNRが増大する。したがって、第1の実施形態に係るMRI装置100によれば、PASL法をベースにしながら、CASL法と比べてSARや血管信号の残存を低減するとともに、CASL法と同じがそれ以上の血流信号のSNRを提供することができる。
As a result, as shown in FIG. 7C, the
次に、上述したMRI装置100の構成例について説明する。図10は、第1の実施形態に係るMRI装置100の構成例を示す図である。図10では、図1に示したシーケンサ10及び計算機システム30を示しており、さらに、計算機システム30が有する機能部のうち、インタフェース部31、画像再構成部32、記憶部33、入力部34、表示部35、及び制御部36を示している。
Next, a configuration example of the
図10に示すように、記憶部33は、撮像パラメータ記憶部33a、MRデータ記憶部33b、及び画像データ記憶部33cを有する。
As illustrated in FIG. 10, the
撮像パラメータ記憶部33aは、血流画像を得るための撮像条件を設定するうえで必要な各種の撮像パラメータを記憶する。MRデータ記憶部33bは、インタフェース部31を介してシーケンサ10から受信されたMRデータを記憶する。画像データ記憶部33cは、画像再構成部32によりMRデータから再構成された画像を記憶する。
The imaging
また、制御部36は、撮像条件設定部36a、データ収集部36b、血流画像生成部36c、及び表示制御部36dを有する。
The
撮像条件設定部36aは、入力部34を介して操作者から受け付けられた各種指示と、撮像パラメータ記憶部33aにより記憶された撮像パラメータとに基づいて撮像条件を設定する。また、撮像条件設定部36aは、MT−PASL法による撮像が行われる場合には、被検体内を流れる血液の流速に応じて、当該血液の標識化を行うためのRF波が印加されるタグ領域の空間的な厚さを示すタグ厚及び当該RF波が印加される時間間隔を示すタグ間隔を含むタグ条件を設定する。
The imaging
なお、第1の実施形態では、撮像条件設定部36aは、MT−PASL法による撮像が行われる場合に、血液の流れを定常流とみなしてタグ条件を設定する例について説明する。血液の流れを定常流とすると、血液の流速をVblood、タグ厚をDtagとした場合に、血液がタグ領域を通過するのに要する通過時間をTtagは、Ttag=Dtag/Vbloodで表される。
In the first embodiment, an example will be described in which the imaging
ここで、タグ効率を最大にするためには、血液の流速に応じて、タグ厚及びタグ間隔を含むタグ条件を最適に設定することが望まれる。そこで、撮像条件設定部36aは、MT−PASL法による撮像が行われる場合に、血液が流れる方向で、順次標識化される血液が2回以上標識化されないように干渉を避け、かつ、標識化された血液間に隙間が生じないように、タグ条件を設定する。
Here, in order to maximize the tag efficiency, it is desirable to optimally set the tag conditions including the tag thickness and the tag interval according to the blood flow rate. Therefore, the imaging
具体的には、撮像条件設定部36aは、血液がタグ領域を通過するのに要する通過時間Ttagとタグ間隔Tintとが同じになるように、タグ厚Dtag及びタグ間隔Tintを設定する。すなわち、撮像条件設定部36aは、以下に示す式1を満たすように、タグ間隔Tintを設定する。
Specifically, the imaging
Tint=Dtag/Vblood ・・・(式1) T int = D tag / V blood (Expression 1)
図11〜13は、第1の実施形態に係るMT−PASL法におけるタグ間隔とAIFとの関係を示す図である。図11は、Tint=Ttagとした場合を示しており、(a)は、標識化される血液の空間的な分布を示しており、(b)は、標識用のRFパルスの印加タイミングを示しており、(c)は、(a)に示した矢印83の位置におけるAIFを示している。また、図12は、Tint>Ttagとした場合を示しており、(a)は、標識化される血液の空間的な分布を示しており、(b)は、標識用のRFパルスの印加タイミングを示しており、(c)は、(a)に示した矢印84の位置におけるAIFを示している。また、図13は、Tint<Ttagとした場合を示しており、(a)は、標識化される血液の空間的な分布を示しており、(b)は、標識用のRFパルスの印加タイミングを示しており、(c)は、(a)に示した矢印85の位置におけるAIFを示している。
11 to 13 are diagrams illustrating the relationship between the tag interval and the AIF in the MT-PASL method according to the first embodiment. FIG. 11 shows a case where T int = T tag , (a) shows the spatial distribution of the blood to be labeled, and (b) shows the application timing of the RF pulse for labeling. (C) shows the AIF at the position of the
前述したように、通過時間Ttagとタグ間隔Tintとが同じになるようにタグ厚Dtag及びタグ間隔Tintを設定することによって、図11の(a)に示すように、血液が流れる方向で、タグ間隔Tintごとにタグ厚Dtagで標識化された血液が空間的に隙間なく連続することになる。この結果、図11の(c)に示すように、各RFパルスに対応する個々のAIFでは磁化が緩和しつつも、全体のAIFでは、時間軸に沿ってAIFが隙間なく並ぶことになり、AIFの時間積分値が増大する。 As described above, by setting the tag thickness D tag and the tag interval T int so that the passage time T tag and the tag interval T int are the same, blood flows as shown in FIG. In the direction, blood labeled with the tag thickness D tag at every tag interval T int is spatially continuous without a gap. As a result, as shown in FIG. 11C, the magnetization is relaxed in the individual AIFs corresponding to the respective RF pulses, but in the entire AIF, the AIFs are arranged without gaps along the time axis. The time integral value of AIF increases.
なお、Tint>Ttagとした場合には、図12の(a)に示すように、空間的に標識化されない血液が生じるので、図12の(c)に示すように、各RFパルスに対応するAIFの間にも隙間が生じることになる。したがって、Tint=Ttagとした場合と比べてAIFの時間積分値が小さくなり、タグ効率が低下することになる。 When T int > T tag , as shown in FIG. 12A, blood that is not spatially labeled is produced, so as shown in FIG. A gap is also generated between the corresponding AIFs. Therefore, the time integral value of the AIF becomes smaller than when T int = T tag, and the tag efficiency is lowered.
また、Tint<Ttagとした場合には、図13の(a)に示すように、いったん標識化された血液の一部に含まれる核スピンが次のRFパルスによって再度反転(inversion)されることになる。これにより、ΔMzの値は、緩和によってM0からM0×exp(−t/Tint)だけ小さくなった後に反転された値をM0から差し引くことになる。この結果、図13の(c)に示すように、各RFパルスに対応するAIFは、Tint<t<TtagでΔMzは0にならず、小さな正の値として残る。しかし、Tint=Ttagとした場合と比べてAIFの時間積分値が小さくなり、タグ効率が低下することになる。 When T int <T tag , as shown in FIG. 13 (a), the nuclear spin included in a part of the blood once labeled is inverted again by the next RF pulse. Will be. As a result, the value of ΔMz is subtracted from M0 after having been decreased by M0 × exp (−t / T int ) from M0 due to relaxation. As a result, as shown in FIG. 13C, the AIF corresponding to each RF pulse remains as a small positive value without ΔMz being 0 when T int <t <T tag . However, the time integral value of the AIF is smaller than when T int = T tag, and the tag efficiency is lowered.
なお、撮像条件設定部36aは、例えば、血液の流速として、タグ部の血管(標識用のパルスが印加される血管)の種類ごとにあらかじめ決められた血液の標準的な流速を用いる。または、撮像条件設定部36aは、例えば、血液の流速として、本スキャンの前に行われるプリスキャンにより計測された血液の流速を用いるようにしてもよい。この場合には、MRI装置100は、例えば、プリスキャンにおいてPhase Contrast(PC)法を実行することによって、血液の流速を計測する。
Note that the imaging
図10の説明にもどって、データ収集部36bは、撮像条件設定部36aにより設定された撮像条件に基づいてシーケンス情報を生成し、インタフェース部31を介して、生成したシーケンス情報をシーケンサ10に送信する。また、データ収集部36bは、インタフェース部31を介してシーケンサ10から受信したMRデータをMRデータ記憶部33bに格納する。
Returning to the description of FIG. 10, the
また、データ収集部36bは、MT−PASL法による撮像が行われる場合には、撮像条件設定部36aにより設定されたタグ間隔で標識用のRF波をタグ領域に複数回印加し、当該RF波が印加されてから所定の待ち時間TIが経過した後に血液が流れる撮像領域のMRデータを収集する。
In addition, when imaging by the MT-PASL method is performed, the
具体的には、データ収集部36bは、上述したPASL法によるデータ収集において、タグモードでは、撮像条件設定部36aにより設定されたタグ間隔で、タグモード用のRFパルスをタグ領域に複数回印加し、RF波が印加されてから待ち時間TIが経過した後に撮像領域のMRデータを収集する。また、データ収集部36bは、コントロールモードでは、撮像条件設定部36aにより設定されたタグ間隔で、コントロールモード用のRFパルスをコントロール領域に複数回印加し、RF波が印加されてから待ち時間TIが経過した後に撮像領域のMRデータを収集する。
Specifically, the
例えば、データ収集部36bが、t=0、t=Tint、t=2Tintそれぞれにおいて、タグ厚をDtagとしたタグ領域81にRFパルスを印加した場合には、図8に示したように、t=3Tintにおいてタグ領域81の外に流出する血液は、空間的に隙間なく標識化される結果、3Dtagの範囲が標識化されることになる。
For example, when the
画像再構成部32は、データ収集部36bにより収集されたMRデータから複数の異なる待ち時間TIそれぞれに対応する複数の画像を再構成する。具体的には、画像再構成部32は、タグモードで収集されたMRデータからタグ画像を再構成し、コントロールモードで収集されたMRデータからコントロール画像を再構成する。
The
血流画像生成部36cは、画像再構成部32により再構成された画像から血流画像を生成する。具体的には、血流画像生成部36cは、画像再構成部32により再構成されたタグ画像とコントロール画像とを同じTIごとに画像データ記憶部33cから読み出し、読み出したタグ画像とコントロール画像との差分画像を血流画像として生成する。そして、血流画像生成部36cは、生成した血流画像を内部メモリなどに保存する。
The blood flow
表示制御部36dは、血流画像生成部36cによって生成された血流画像を表示部35に表示させる。具体的には、表示制御部36dは、血流画像生成部36cによって血流画像が内部メモリなどに保存されると、保存された血流画像を読み出して表示部35に表示させる。
The display control unit 36d causes the
次に、第1の実施形態に係るMRI装置100によって実行されるMT−PASL法の処理手順について説明する。図14は、第1の実施形態に係るMRI装置100によって実行されるMT−PASL法の処理手順を示すフローチャートである。図14に示すように、MRI装置100は、入力部34を介して操作者からMT−PASL法による撮像の開始指示を受け付けると(ステップS11,Yes)、以下の処理を実行する。
Next, a processing procedure of the MT-PASL method executed by the
まず、撮像条件設定部36aが、被検体内を流れる血液の流速に応じて、当該血液の標識化を行うためのRF波が印加されるタグ領域の空間的な厚さを示すタグ厚及び当該RF波が印加される時間間隔を示すタグ間隔を含むタグ条件を設定する(ステップS12)。
First, the imaging
続いて、データ収集部36bが、撮像条件設定部36aにより設定されたタグ間隔で標識用のRF波をタグ領域に複数回印加し、当該RF波が印加されてから所定の待ち時間TIが経過した後に血液が流れる撮像領域のMRデータを収集する(ステップS13)。
Subsequently, the
続いて、画像再構成部32が、データ収集部36bにより収集されたMRデータからタグ画像及びコントロール画像を再構成する(ステップS14)。その後、血流画像生成部36cが、画像再構成部32により再構成されたタグ画像とコントロール画像との差分画像を血流画像として生成する(ステップS15)。そして、表示制御部36dが、血流画像生成部36cによって生成された血流画像を表示部35に表示させる(ステップS16)。
Subsequently, the
上述したように、第1の実施形態に係るMRI装置100では、撮像条件設定部36aが、被検体内を流れる血液の流速に応じて、当該血液の標識化を行うためのRF波が印加されるタグ領域の空間的な厚さを示すタグ厚及び当該RF波が印加される時間間隔を示すタグ間隔を含むタグ条件を設定する。また、データ収集部36bが、撮像条件設定部36aにより設定されたタグ間隔で標識用のRF波をタグ領域に複数回印加し、当該RF波が印加されてから所定の待ち時間が経過した後に、血液が流れる撮像領域のMRデータを収集する。そして、画像再構成部32が、データ収集部36bにより収集されたMRデータから画像を再構成する。したがって、第1の実施形態によれば、PASL法をベースにしながら、CASL法と比べてSARや血管信号の残存を低減するとともに、CASL法と同じがそれ以上の血流信号のSNRを提供することができる。
As described above, in the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、撮像条件設定部36aが、MT−PASL法による撮像が行われる場合に、血液の流れを定常流とみなしてタグ条件を設定する場合の例について説明した。第2の実施形態では、血液の流れを拍動流(定常流ではない流れ)としてタグ条件を設定する場合の例について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, an example has been described in which the imaging
第2の実施形態でも、撮像条件設定部36aは、血液がタグ領域を通過するのに要する通過時間Ttagとタグ間隔Tintとが同じになるように、タグ厚及びタグ間隔の少なくとも一方を設定する。具体的には、第2の実施形態では、撮像条件設定部36aは、時刻tにおける血液の流速をVblood(t)、タグ厚をDtag、タグ間隔をTintとして、以下に示す式1を満たすように、Dtag及びTintの少なくとも一方を設定する。
Also in the second embodiment, the imaging
例えば、撮像条件設定部36aは、血液の流れが拍動流である場合に、当該血液の流速の変化に応じて、タグ厚Dtagが一定となるように、タグ間隔Tintを動的に設定する。具体的には、撮像条件設定部36aは、タグ厚Dtagを固定の値としたうえで、式2を満たすように、血液の流速Vblood(t)に応じて、タグ間隔Tintを動的に設定する。これは、撮像条件設定部36aが、血液の流速の変化に応じてタグ間隔Tintを変動させることを意味する。
For example, when the blood flow is a pulsatile flow, the imaging
図15〜17は、第2の実施形態に係るMT−PASL法によるタグ厚Dtagを固定した場合のデータ収集を説明するための図である。図15の(a)は、ECGセンサ21によって検出されるECG信号の経時的な変化を示しており、図15の(b)は、血液の流速Vblood(t)の経時的な変化を示している。また、図15の(c)は、標識用のRFパルスの印加タイミングを示しており、図15の(d)は、図16の(c)に示した矢印86に対応するAIFを示している。また、図16の(a)〜(c)は、MT−PASL法においてタグ厚Dtagを固定した場合に標識化される血液の空間的な分布を示しており、図17は、ST−PASL法において標識化される血液の空間的な分布の一例を示している。
15 to 17 are diagrams for explaining data collection when the tag thickness D tag is fixed by the MT-PASL method according to the second embodiment. FIG. 15A shows the change over time of the ECG signal detected by the
第2の実施形態では、撮像条件設定部36aは、ECGセンサ21によって検出された心拍に基づいて、MT−PASL法のシーケンスの実行を制御する。例えば、図15の(a)〜(c)に示すように、撮像条件設定部36aは、1回のMT−PASL法のシーケンスで印加されるRFパルスの数を3回とし、1心拍ごとに1回のMT−PASL法のシーケンスを実行するようにタグ条件及び撮像条件を設定する。この結果、図16に示すように、標識化された血液は、同じタグ厚で空間的に隙間無く並ぶことになる。
In the second embodiment, the imaging
そして、AIFは、図15の(d)に示すように、RFパルスごとに異なる時間間隔で並ぶことになる。例えば、MT−PASL(図15の(d)に示す実線を参照)におけるAIFは、図17に示すようにST−PASL法において標識用のRFパルスを1回印加した場合のAIF(図15の(d)に示す破線を参照)と比べて、時間積分値が大きくなる。 Then, as shown in FIG. 15 (d), the AIFs are arranged at different time intervals for each RF pulse. For example, the AIF in MT-PASL (see the solid line shown in FIG. 15 (d)) is the AIF when a labeling RF pulse is applied once in the ST-PASL method as shown in FIG. Compared to the broken line shown in FIG.
なお、撮像条件設定部36aは、例えば、超音波血流計などの血流計によって血液の流速Vblood(t)をリアルタイムに計測し、計測された流速を用いて動的にタグ間隔Tintを設定する。または、例えば、撮像条件設定部36aは、血液の流速Vblood(t)として、タグ部の血管の種類ごとにあらかじめ決められた血液の標準的な流速を用いる。または、撮像条件設定部36aは、例えば、血液の流速Vblood(t)として、本スキャンの前に行われるプリスキャンにより計測された血液の流速を用いるようにしてもよい。この場合には、MRI装置100は、例えば、プリスキャンにおいてPhase Contrast(PC)法を実行することによって、血液の流速を計測する。
The imaging
標準的な流速又はプリスキャンにより計測された流速を用いる場合には、例えば、本スキャンの前に計測された1心拍時間(TRR)分の流速を用いて、1心拍内で印加するRFパルスの数nと、タグ間隔Tint(t1)、Tint(t2)、・・・Tint(tn)とが事前に決定されて記憶部33などに記憶される。そして、撮像条件設定部36aは、ECGセンサ21によって検出された心拍に基づいて、ゲート信号をR波と同期させながら、R波からの遅れ時間より所望の位相での流速を類推することにより、1心拍ごとに1回のMT−PASL法のシーケンスが実行されるように撮像条件を動的に設定する。なお、血液の流速は連続的に変化するので、例えば、撮像条件設定部36aは、各Tint間の平均流速を用いればよい。また、TRRは同一対象測定中に変動する可能性があるが、R波のタイミングは常に測定しており、次のR波までの変動が多少あっても大きな問題は生じない。
When using a standard flow rate or a flow rate measured by pre-scanning, for example, an RF pulse applied within one heartbeat using a flow rate of one heartbeat time (T RR ) measured before the main scan. And the tag intervals T int (t1), T int (t2),... T int (tn) are determined in advance and stored in the
または、例えば、撮像条件設定部36aは、血液の流れが拍動流である場合に、当該血液の流速の変化に応じて、血液がタグ領域を通過するのに要する通過時間Ttagが一定となるようにタグ厚Dtagを動的に設定してもよい。具体的には、撮像条件設定部36aは、通過時間Ttagを固定の値としたうえで、式2を満たすように、血液の流速Vblood(t)に応じて、タグ厚Dtagを動的に設定する。これは、撮像条件設定部36aが、血液の流速の変化に応じてタグ厚Dtagを変動させることを意味する。
Alternatively, for example, when the blood flow is a pulsatile flow, the imaging
図18〜20は、第2の実施形態に係るMT−PASL法による通過時間Ttagを固定した場合のデータ収集を説明するための図である。図18の(a)は、ECGセンサ21によって検出されるECG信号の経時的な変化を示しており、図18の(b)は、血液の流速Vblood(t)の経時的な変化を示している。また、図18の(c)は、標識用のRFパルスの印加タイミングを示しており、図18の(d)は、図19の(c)に示した矢印87に対応するAIFを示している。また、図19の(a)〜(c)は、MT−PASL法において通過時間Ttagを固定した場合に標識化される血液の空間的な分布を示しており、図20は、ST−PASL法において標識化される血液の空間的な分布の一例を示している。
18 to 20 are diagrams for explaining data collection when the transit time T tag is fixed by the MT-PASL method according to the second embodiment. 18A shows the change with time of the ECG signal detected by the
第2の実施形態では、撮像条件設定部36aは、ECGセンサ21によって検出された心拍に基づいて、MT−PASL法のシーケンスの実行を制御する。例えば、図18の(a)〜(c)に示すように、撮像条件設定部36aは、1回のMT−PASL法のシーケンスで印加されるRFパルスの数を3回とし、1心拍ごとに1回のMT−PASL法のシーケンスを実行するようにタグ条件及び撮像条件を設定する。この結果、図19に示すように、標識化された血液は、流速に比例したタグ厚Dtag(t1)、Dtag(t2)、Dtag(t3)で空間的には隙間無く並ぶことになる。
In the second embodiment, the imaging
そして、AIFは、図18の(d)に示すように、RFパルスごとに同じ時間間隔で並ぶことになる。例えば、MT−PASL(図18の(d)に示す実線を参照)におけるAIFは、図20に示すようにST−PASL法において標識用のRFパルスを1回印加した場合のAIF(図18の(d)に示す破線を参照)と比べて、時間積分値が大きくなる。また、TRR間でのAIF時間幅および空間厚は、タグ厚Dtagを固定する場合と同じになる。 Then, as shown in FIG. 18D, the AIFs are arranged at the same time interval for each RF pulse. For example, the AIF in MT-PASL (see the solid line shown in FIG. 18 (d)) is the AIF when the labeling RF pulse is applied once in the ST-PASL method as shown in FIG. Compared to the broken line shown in FIG. Moreover, AIF time width and space thickness between T RR is the same as the case of fixing the TaguAtsu D tag.
なお、撮像条件設定部36aは、例えば、超音波血流計などの血流計によって血液の流速Vblood(t)をリアルタイムに計測し、計測された流速を用いて動的にタグ間隔Tintを設定する。または、例えば、撮像条件設定部36aは、血液の流速Vblood(t)として、タグ部の血管の種類ごとにあらかじめ決められた血液の標準的な流速を用いる。または、撮像条件設定部36aは、例えば、血液の流速Vblood(t)として、本スキャンの前に行われるプリスキャンにより計測された血液の流速を用いるようにしてもよい。この場合には、MRI装置100は、例えば、プリスキャンにおいてPhase Contrast(PC)法を実行することによって、血液の流速を計測する。
The imaging
標準的な流速又はプリスキャンにより計測された流速を用いる場合には、例えば、本スキャンの前に計測された1心拍時間(TRR)分の流速を用いて、1心拍内で印加するRFパルスの数nと、タグ厚Dtag(t1)、Dtag(t2)、・・・Dtag(tn)とが事前に決定されて記憶部33などに記憶される。そして、撮像条件設定部36aは、ECGセンサ21によって検出された心拍に基づいて、ゲート信号をR波と同期させながら、R波からの遅れ時間より所望の位相での流速を類推することにより、1心拍ごとに1回のMT−PASL法のシーケンスが実行されるように撮像条件を動的に設定する。なお、血液の流速は連続的に変化するので、例えば、撮像条件設定部36aは、各Tint間の平均流速を用いればよい。また、TRRは同一対象測定中に変動する可能性があるが、R波のタイミングは常に測定しており、次のR波までの変動が多少あっても大きな問題は生じない。
When using a standard flow rate or a flow rate measured by pre-scanning, for example, an RF pulse applied within one heartbeat using a flow rate of one heartbeat time (T RR ) measured before the main scan. And the tag thicknesses D tag (t1), D tag (t2),... D tag (tn) are determined in advance and stored in the
上述したように、第2の実施形態に係るMRI装置100では、撮像条件設定部36aが、血液がタグ領域を通過するのに要する通過時間とタグ間隔とが同じになるように、タグ厚及びタグ間隔の少なくとも一方を設定する。例えば、撮像条件設定部36aは、通過時間が一定となるようにタグ厚を動的に設定する。または、撮像条件設定部36aは、タグ厚が一定となるようにタグ間隔を動的に設定する。いずれの場合でも、拍動流下でのMT−PASLでも時間的な隙間のないAIFが生成され、タグ効率を向上させることができる。
As described above, in the
なお、例えば、標識用のRFパルスが印加される総時間が同じであれば、Dtagを小さく、又は、Tintを短くすることでRFパルスの印加回数を多くしたほうが、AIFの緩和による減衰が小さくなるので、RFパルスのスラブ空間特性(プロファイル)がより矩形に近くなってタグ効率が向上する。 For example, if the total time during which the labeling RF pulse is applied is the same, the D tag is decreased or the T int is shortened to increase the number of application of the RF pulse, thereby reducing attenuation due to AIF. Since the slab space characteristic (profile) of the RF pulse becomes closer to a rectangle, the tag efficiency is improved.
図21は、第2の実施形態に係るMT−PASL法におけるRFパルスのプロファイルの改善を説明するための図である。図21において、(a)は、ST−PASL法におけるRFパルスのプロファイルを示しており、(b)は、MT−PASL法におけるRFパルスのプロファイルを示している。 FIG. 21 is a diagram for explaining the improvement of the RF pulse profile in the MT-PASL method according to the second embodiment. In FIG. 21, (a) shows the RF pulse profile in the ST-PASL method, and (b) shows the RF pulse profile in the MT-PASL method.
図21に示すように、MT−PASL法では、標識用のRFパルスを複数回印加することによって、ST−PASL法と比べて、同一のRFパルスを用いても空間軸(z)方向のスラブ空間特性(profile)が改善される。 As shown in FIG. 21, in the MT-PASL method, a slab in the spatial axis (z) direction is applied even when the same RF pulse is used as compared with the ST-PASL method by applying a labeling RF pulse a plurality of times. Spatial profile is improved.
ここで、例えば、核スピンが最大で180°倒れるRFパルスの場合には、複数のRFパルスについて、隣り合うRFパルスの180°以下となる部分を半値幅の90°になる位置ごとに重ねるようにするのが望ましい。これにより、2つのRFパルスが印加された場合に、それらのRFパルスの間の部分が合計で約180°になるので、核スピンが180°倒れることになる。すなわち、RFパルスのプロファイルの半値幅FWHMが、RFパルスの数の倍率に改善される。 Here, for example, in the case of an RF pulse in which the nuclear spin falls by 180 ° at the maximum, for a plurality of RF pulses, the portions of adjacent RF pulses that are 180 ° or less are overlapped at every half-width 90 ° position. It is desirable to make it. As a result, when two RF pulses are applied, the portion between these RF pulses is about 180 ° in total, so that the nuclear spin falls by 180 °. That is, the half-value width FWHM of the RF pulse profile is improved to a magnification of the number of RF pulses.
なお、MT−PASL法で用いられる標識用のRFパルスは、必ずしもスラブ励起特性が良くなくてもよい。Z軸方向に流れがある場合でも、一様な栓流(plub flow)でタグ条件を最適化して緩和を無視すれば、静止部と同じになる。層流や乱流の場合は流れが互いに混じるので多少異なる可能性はあるが、空間的に0°〜180°に至る遷移部が短く、Tintが十分に短ければ(〜100ms)、誤差として無視できる。 Note that the labeling RF pulse used in the MT-PASL method does not necessarily have good slab excitation characteristics. Even when there is a flow in the Z-axis direction, if the tag condition is optimized with a uniform plug flow and the relaxation is ignored, it becomes the same as the stationary portion. In the case of laminar flow or turbulent flow, the flows are mixed with each other and may be somewhat different. However, if the transition part that reaches 0 ° to 180 ° is short and T int is sufficiently short (˜100 ms), an error will occur. Can be ignored.
また、タグ厚は、通常用いられるRFパルスのプロファイルの半値幅FWHMで定義されるので、複数の標識用のRFパルスのFWHMごとに流速方向で隙間なく重なるようにすれば、スラブ間の180°以下の部分でのtag効率の劣化を無視できる。逆に、slab空間特性が同等でよいのであれば、MT−PASLでは、ピーク値の小さいプロファイルの良くないRFパルスを使用すれば、SARは同等にできるし、最大RFパワーの制約も低減できる。 Further, since the tag thickness is defined by the half-value width FWHM of a commonly used RF pulse profile, if the FWHM of a plurality of labeling RF pulses is overlapped with no gap in the flow velocity direction, 180 ° between the slabs. The degradation of tag efficiency in the following part can be ignored. On the other hand, if the slab space characteristics are equal, MT-PASL can equalize the SAR and reduce the maximum RF power restriction by using an RF pulse with a low peak value and a poor profile.
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、上述した第1及び第3の実施形態に関する各種の変形例について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, various modifications related to the above-described first and third embodiments will be described.
例えば、標識用のRFパルスを印加するタイミングについては、頭部のASLでは、標識用のRFパルスが印加される位置となる頸動脈の近辺では流速が心臓の収縮期で最大となる。そのため、例えば、撮像条件設定部36aは、ECGセンサ21によって検出された心拍に基づいて、血流の流速が最大速度となる心臓の収縮期を含む期間に標識用のRF波が印加されるように撮像条件を設定するようにしてもよい。タグ厚が薄いか流速が速くて、Ttagが1心拍周期に比べて短くなる場合は、VbloodはTtag内で一定とみなせるので、定常流に近似でき、かつ、その場合は流速が速い方がTintを短くできるので都合がよい。
For example, regarding the timing of applying the labeling RF pulse, in the ASL of the head, the flow velocity becomes maximum in the systole of the heart in the vicinity of the carotid artery where the labeling RF pulse is applied. Therefore, for example, the imaging
例えば、心拍周期は通常1sec前後で、Vbloodが頸動脈で平均とされる30cm/secの場合、通常のタグ厚とされるDtag=10〜20cmでTtag=0.33−0.67secと心拍周期以下となる。心拍に基づいて標識用のRFパルスの印加タイミングを収縮期に合わせると、Vbloodが大きいので、Tintはもっと短くできる。例えば、Dtag=10cmでVblood=100cmであれば、Tint=0.1secとなる。このように、最適条件でのTintが心拍周期以下ならば、収縮期から複数のRFパルスを印加するのは効果的である。 For example, when the heart rate cycle is usually around 1 sec and V blood is 30 cm / sec, which is averaged in the carotid artery, D tag = 10 to 20 cm, which is a normal tag thickness, and T tag = 0.33 to 0.67 sec And below heartbeat cycle. If on the basis of the heart beat match the application timing of RF pulse for labeling the systole, since V blood is large, T int may even shorter. For example, if D tag = 10 cm and V blood = 100 cm, T int = 0.1 sec. Thus, if T int under the optimum condition is equal to or less than the cardiac cycle, it is effective to apply a plurality of RF pulses from the systole.
また、Dtag自体をTintが心拍周期の整数倍(通常は1倍)になるように設定することも可能である。特に、SARが問題となる場合には、Tintを大きくしつつタグ効率を最大化するための1つの方法である。例えば、Dtag=100cmでVblood=100cm/secであれば、Tint=1secとほぼ心拍周期となる。ただし、実際は血液のT1が1.5sec程度なので、心拍周期間隔で標識用のRFパルスを印加する回数は、2回程度が望ましい。 It is also possible to set D tag itself so that T int is an integral multiple (usually 1 time) of the cardiac cycle. In particular, if the SAR is a problem is one way to maximize the tags efficiency while increasing the T int. For example, if D tag = 100 cm and V blood = 100 cm / sec, T int = 1 sec, which is almost the heartbeat cycle. However, since the T1 of blood is actually about 1.5 sec, it is desirable that the number of times of applying the labeling RF pulse at the heartbeat cycle interval is about two times.
ここで、MT−PASL法では、必ずしも心拍に基づいてRFパルスの印加タイミングを制御しなくても、タグ条件を対象血管の平均流速(公称値又は計測値)における最適条件に設定しておけば、心電同期しないST−PASL法に比べて、タグ効率の向上が期待できる。 Here, in the MT-PASL method, even if the application timing of the RF pulse is not necessarily controlled based on the heartbeat, the tag condition is set to the optimum condition for the average flow velocity (nominal value or measurement value) of the target blood vessel. Compared with the ST-PASL method that does not synchronize with the electrocardiogram, an improvement in tag efficiency can be expected.
なお、ここで説明した最適なタグ条件の設定方法は、MT−PASL法のみならず、後述するHE−MT−PASL法でも同様に適用できる。また、標識用のRFパルスの印加に関する特長であるので、イメージング部とは独立に適用できる。すなわち、イメージング部が1つであるsingle TIでも複数のmulti TIでも適用できる。 Note that the optimum tag condition setting method described here is applicable not only to the MT-PASL method but also to the HE-MT-PASL method described later. Further, since it is a feature related to the application of the RF pulse for labeling, it can be applied independently of the imaging unit. That is, a single TI having a single imaging unit or a plurality of multi TIs can be applied.
また、ここで説明した流速変動時のTtag制御法はMulti−Tag(MT)においてタグ効率の向上に有用であるが、Single−Tag(ST)のST−PASLにおいても流速が複数回のタグごとに変動する場合にTtagを一定化、ひいてはtag血液の流量を一定化するために適用可能である。 In addition, the T tag control method at the time of the flow rate fluctuation described here is useful for improving the tag efficiency in the Multi-Tag (MT), but also in the Single-Tag (ST) ST-PASL, the tag has a flow rate of multiple times. It is applicable to make Ttag constant when it fluctuates every time, and thus to make the flow rate of tag blood constant.
なお、タグ部に流速の異なる複数の血管が存在する場合は、一本の結果の流速(時間分布)で決めても他の血管では合わなくなる。標識対象が頚部なら脳組織へ行く主要な動脈として内頸動脈、外頸動脈と脊椎骨動脈があり、前者2者により後者より流速が遅い。その場合は平均流速であわせるか血流量の多い頸動脈であわせるのがよいが、MT−PASL法のタグ厚が薄くなるほどあまり差異はなくなる。 When a plurality of blood vessels with different flow rates exist in the tag portion, even if determined by a single flow rate (time distribution), the other blood vessels do not match. If the subject to be labeled is the cervix, the main arteries going to the brain tissue are the internal carotid artery, the external carotid artery and the vertebral artery, and the former two have a slower flow rate than the latter. In that case, it is better to match with the average flow velocity or with the carotid artery with a large blood flow, but the difference becomes less as the tag thickness of the MT-PASL method becomes thinner.
また、上記実施形態で説明したMT−PASL法は、Hadamard Encoding(HE)法に適用することもできる。HE法については、例えば、CASL法と組み合わせた方法が、Wells JA at al. In vivo hadamard encoded continuous arterial spin labeling (H-CASL). MRM 63:1111-1118 (2010)により提案されている。以下では、HE法を用いたMT−PASL法であるHE−MT−MASL法について説明する。 The MT-PASL method described in the above embodiment can also be applied to the Hadamard Encoding (HE) method. As for the HE method, for example, a method combined with the CASL method is proposed by Wells JA at al. In vivo hadamard encoded continuous arterial spin labeling (H-CASL). MRM 63: 1111-1118 (2010). Below, the HE-MT-MASL method which is MT-PASL method using HE method is demonstrated.
HE−MT−MASL法では、例えば、データ収集部36bは、タグモード用のRFパルスとコントロールモード用のRFパルスとを所定の時間間隔ごとに効率よく配置してデータを収集し、収集した画像を加減算することで、待ち時間TIが異なる複数のASL画像を得るHE−MTPASL法を実行する。この方法によれば、ST−SI法やST−MI法に比べて、SNRをより向上させることができる。
In the HE-MT-MASL method, for example, the
図22及び23は、第3の実施形態に係るHE−MT−MASL法を説明するための図である。HE−MT−PASL法では、例えば、異なる待ち時間TIの組み合わせ数Nが、3、5、7、15・・・など、すなわち、N=2n−1(nは自然数)に設定される。例えば、図22は、異なる待ち時間TIの組み合わせ数N=7(n=2)である例を示している。 22 and 23 are diagrams for explaining the HE-MT-MASL method according to the third embodiment. In the HE-MT-PASL method, for example, the number N of combinations of different waiting times TI is set to 3, 5, 7, 15..., That is, N = 2 n−1 (n is a natural number). For example, FIG. 22 shows an example in which the number of combinations of different waiting times TI is N = 7 (n = 2).
なお、図22に示す複数のRFパルス(tag/control RF)のうち、左下がりの斜線が付されたものはタグモード用のRFパルスであり、右下がりの斜線が付されたものはコントロールモード用のRFパルスである。図22に示すように、例えば、N=7とした場合には、RFパルスの順序が異なるN+1=8種類のパルスシーケンスの組み合わせが用いられる。なお、TI(i)は、k=1〜8の各パルスシーケンスで同じであれば、任意の時間間隔でよい。 Note that among the plurality of RF pulses (tag / control RF) shown in FIG. 22, the ones with a left-down diagonal line are tag mode RF pulses, and the one with a right-down diagonal line is a control mode. RF pulse for use. As shown in FIG. 22, for example, when N = 7, combinations of N + 1 = 8 types of pulse sequences having different RF pulse orders are used. Note that TI (i) may be an arbitrary time interval as long as it is the same in each pulse sequence of k = 1 to 8.
ここで、k=1〜8の各パルスシーケンスで収集されるデータの複素信号をSkとし、各TI(i)における4倍の差分信号S{TI(i)}、i=1〜7は、以下の式で求められる。 Here, Sk is a complex signal of data collected in each pulse sequence of k = 1 to 8, and a quadruple difference signal S {TI (i)} in each TI (i), i = 1 to 7 is It is obtained by the following formula.
S{TI(i)}=4[S{TI(i)}−Scont{TI(i)}] S {TI (i)} = 4 [S {TI (i)}-Scont {TI (i)}]
すなわち、i=1〜7とした場合には、S{TI(1)}〜S{TI(7)}は、以下の式により求められる。 That is, when i = 1 to 7, S {TI (1)} to S {TI (7)} are obtained by the following equations.
S{TI(1)}=S1−S2+S3−S4+S5−S6+S7−S8
S{TI(2)}=S1+S2−S3−S4+S5+S6−S7−S8
S{TI(3)}=S1−S2−S3+S4+S5−S6−S7+S8
S{TI(4)}=S1+S2+S3+S4−S5−S6−S7−S8
S{TI(5)}=S1−S2+S3−S4+S5−S6+S7−S8
S{TI(6)}=S1+S2−S3−S4−S5−S6+S7+S8
S{TI(7)}=S1−S2−S3+S4−S5+S6+S7−S8
S {TI (1)} = S1-S2 + S3-S4 + S5-S6 + S7-S8
S {TI (2)} = S1 + S2-S3-S4 + S5 + S6-S7-S8
S {TI (3)} = S1-S2-S3 + S4 + S5-S6-S7 + S8
S {TI (4)} = S1 + S2 + S3 + S4-S5-S6-S7-S8
S {TI (5)} = S1-S2 + S3-S4 + S5-S6 + S7-S8
S {TI (6)} = S1 + S2-S3-S4-S5-S6 + S7 + S8
S {TI (7)} = S1-S2-S3 + S4-S5 + S6 + S7-S8
そして、この場合のSNRは、1回あたりの差分のNAQ=(N+1)/2回加算に相当するsqrt[(N+1)/2]倍となる。ここでは、NAQ=4回加算に相当するsqrt(4)=2倍となる。すなわち、最終的には、合成演算の結果として、図23に示すように、TIが分離されたRFパルスとイメージング(Imaging)部とが配置され、SNRが2倍の差分画像が生成される。 The SNR in this case is sqrt [(N + 1) / 2] times equivalent to NAQ = (N + 1) / 2 addition of the difference per one time. Here, NAQ = sqrt (4) = 2 times corresponding to the addition of 4 times. That is, finally, as a result of the synthesis operation, as shown in FIG. 23, the RF pulse from which the TI is separated and the imaging unit are arranged, and a differential image having a double SNR is generated.
また、1回の繰り返し時間をTrepeatとすると、撮像時間は、N組のTIに対して、
(N+1)*Trepeatとなる。一方、標識用のRFパルスを1回印加するごとにデータ収集を行う場合には、撮像時間は、N組のTIに対して、2*(N+1)/2*N*Trepeat=N(N+1)*Trepeatとなる。したがって、HE−MT−SI法では、標識用のRFパルスを1回印加するごとにデータ収集を行う場合に比べて、撮像時間比はN+1/N(N+1)=1/Nとなる。つまり、N=7とした場合には、標識用のRFパルスを1回印加するごとにデータ収集を行う場合と同等のSNRのTIの異なる差分画像が、1/7の時間で得られることになる。
Also, assuming that one repeat time is T repeat , the imaging time is N sets of TIs.
(N + 1) * T repeat . On the other hand, in the case where data collection is performed every time an RF pulse for labeling is applied once, the imaging time is 2 * (N + 1) / 2 * N * T repeat = N (N + 1) for N sets of TIs. ) * T repeat . Therefore, in the HE-MT-SI method, the imaging time ratio is N + 1 / N (N + 1) = 1 / N, compared to the case where data collection is performed every time a labeling RF pulse is applied once. In other words, when N = 7, a difference image with a different SNR TI is obtained in 1/7 time, equivalent to the case where data collection is performed each time an RF pulse for labeling is applied once. Become.
なお、ASL MR Perfusion(ASL−MRP)において一般的なST−PASL法では、十分なSNRを確保するためには数回程度の加算平均が行われる。これに対し、上述したHE−MT−PASL法によれば、同一のデータが1回の収集のみで得られ、かつ、数段階のTIの加算平均と等価な画像が得られるので、収集時間を有効に短縮することができる。なお、コントロールモード用のRFパルスは、MRP用でMTCが問題となる場合のみ印加されればよい。したがって、血管のMRA用などでMTCが問題とならない場合には、コントロールモード用のRFパルスは省略されてもよい。 In addition, in a general ST-PASL method in ASL MR Perfusion (ASL-MRP), several averages are performed in order to secure a sufficient SNR. On the other hand, according to the HE-MT-PASL method described above, the same data can be obtained only by one acquisition, and an image equivalent to the average of several stages of TI can be obtained. It can be shortened effectively. The RF pulse for the control mode may be applied only when MTC is a problem for MRP. Therefore, when MTC is not a problem for MRA of blood vessels, the RF pulse for control mode may be omitted.
以上、HE−MT−PASL法を用いた例を説明したが、この方法では、血液の流速に応じたタグ間隔の制御など、タグ条件に制約がある。さらに、HE法では、血液の流速が時間的に変動する場合、例えば拍動流下で用いられる場合には、同一時刻でのRFパルスのタイミングで血液の流速が同じでないと、画像を加減算する際、特に減算の際に、不要なタイミングで標識化された流体信号が意図した通りに消えない場合もある。これは、PASLと組み合わせた場合でも、CASLと組み合わせた場合でも同様である。 The example using the HE-MT-PASL method has been described above. However, in this method, there are restrictions on tag conditions such as control of the tag interval according to the blood flow rate. Further, in the HE method, when the blood flow rate fluctuates with time, for example, when used under pulsatile flow, when the blood flow rate is not the same at the timing of the RF pulse at the same time, the image is added or subtracted. In particular, when subtracting, the fluid signal labeled at an unnecessary timing may not disappear as intended. This is the same whether combined with PASL or combined with CASL.
そこで、例えば、同一時刻のRFパルスが同一の心位相で行われるように、例えば、心拍のゲート信号におけるR波をトリガ信号として、最初のRFパルスを印加するようにしてもよい。 Therefore, for example, the first RF pulse may be applied using the R wave in the heartbeat gate signal as a trigger signal so that RF pulses at the same time are performed in the same cardiac phase.
さらに、PASL法では、定常流であってもタグ効率を最大化するためには、タグ厚とタグ間隔などのタグ条件を血液の流速に合わせて制御するのが望ましい。そこで、例えば、データ収集部36bが、対象血管の流速、径又は流量に基づいて、タグ効率が最大になるように、タグ厚、タグ間隔及びRFパルスの数を設定するようにしてもよい。なお、この場合には、例えば、対象血管の流速、径、及び流量は、統計データなどに基づいて、あらかじめ血管の種類ごとに装置に記憶させておく。また、例えば、対象血管の流速は、phase contrast MRA法などにより、動的に求めてもよい。このようなタグ条件の最適化に関しては、上記実施形態で説明した、複数の標識用のパルスを用いるMT−PASL法をそのまま適用することができる。
Furthermore, in the PASL method, in order to maximize the tag efficiency even in a steady flow, it is desirable to control the tag conditions such as the tag thickness and the tag interval according to the blood flow rate. Therefore, for example, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
100 MRI(磁気共鳴イメージング)装置
30 計算機システム
32 画像再構成部
36 制御部
36a 撮像条件設定部
36b データ収集部
36c 血流画像生成部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記撮像条件設定部により設定された前記タグ間隔で前記RF波を前記タグ領域に複数回印加し、当該RF波が印加されてから所定の待ち時間が経過した後に前記流体が流れる撮像領域の磁気共鳴データを収集するデータ収集部と、
前記データ収集部により収集された磁気共鳴データから画像を再構成する画像再構成部と、
画像再構成部により再構成された画像から流体画像を生成する流体画像生成部と、
を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A tag thickness indicating a spatial thickness of a tag region to which an RF wave for labeling the fluid is applied and a time interval at which the RF wave is applied according to the flow velocity of the fluid flowing in the subject. An imaging condition setting unit for setting a tag condition including a tag interval to be shown;
The RF wave is applied to the tag region a plurality of times at the tag interval set by the imaging condition setting unit, and the magnetism of the imaging region where the fluid flows after a predetermined waiting time has elapsed since the RF wave was applied. A data collection unit for collecting resonance data;
An image reconstruction unit for reconstructing an image from the magnetic resonance data collected by the data collection unit;
A fluid image generation unit that generates a fluid image from the image reconstructed by the image reconstruction unit;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
前記撮像条件設定部は、前記検出部により検出された前記心拍に基づいて、前記流体の流速が最大速度となる心臓の収縮期を含む期間に前記RF波が印加されるように撮像条件を設定することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 A detection unit for detecting a heartbeat of the subject;
The imaging condition setting unit sets the imaging condition based on the heartbeat detected by the detection unit so that the RF wave is applied in a period including a systole of the heart where the flow velocity of the fluid reaches a maximum speed. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the magnetic resonance imaging apparatus is a magnetic resonance imaging apparatus.
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