專利名稱：磁共振成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用核磁共振(下面簡稱為“NMR”)現(xiàn)象，獲得受檢體的所需部位的斷層圖象的磁共振成像(下面簡稱為“MRI”)裝置，特別涉及在描繪血管系統(tǒng)的走向時，可識別其方向性的MRI裝置。
作為MRI裝置的拍攝功能，包括有在不使用造影劑的情況下描繪血流圖的MR血管造影(下面簡稱為“MRA”)。作為MRI裝置中的代表性的描繪血流圖的方式，包括采用斷層面的流入效果的渡越時間法，采用下述原理的相位法，該原理指由于血流自旋在沿其移動方向施加的傾斜磁場的作用下，受到相位擴(kuò)散。作為相位法中的主要方法，包括有相敏(PS)法與相位對比(PC)法。在上述相敏(PS)法中，對血流自旋的相位擴(kuò)散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)某绦?rephase sequence)與促進(jìn)相位擴(kuò)散，消除信號的程序(dephase sequence)及其差分處理描繪血流圖。在上述相位對比(PC)法中，采用對血流自旋提供不同相位的旋轉(zhuǎn)的一對傾斜磁場脈沖(流動編碼脈沖)，通過以相互垂直的方式施加該對脈沖，獲得一對數(shù)據(jù)，通過獲得這些流動編碼數(shù)據(jù)的復(fù)差分，描繪血流圖。
這些已有的血流成像方式分別具有相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，可根據(jù)目的而使用。比如，在采用以較短的反復(fù)時間TR，對某個區(qū)域進(jìn)行RF照射(presaturration)，流入該區(qū)域的血流信號為較強(qiáng)的信號的2D-TOF法的場合，作為拍攝程序，必須采用梯度回波法這樣的較短TR的程序，不能夠采用EPI這樣的高速程序。另外，由于在進(jìn)行預(yù)飽和處理的區(qū)域，從任一方向流入的血流自旋也形成較強(qiáng)的信號，故不能夠進(jìn)行動靜脈分離。雖然還具有對在與拍攝區(qū)域相鄰的區(qū)域進(jìn)行預(yù)飽和處理的方法，但是在此場合，只能夠觀察到動靜脈中的其一個方向的血流。
雖然PC法還采用通過獲得極性不同的流動編碼相位圖象的相位差分，將動脈和靜脈分離的方式，但不僅具有在血流自旋的移相超過π的高速流中，產(chǎn)生彎曲偽像的問題，而且還具有下述問題，即由于程序不是Florey相位型，故紊流或流速的變化較小，容易產(chǎn)生血管缺損或偽像。另外，以血流速度的定量測定為對象的2維的PC法具有下述缺點(diǎn)，即不能夠使包含血管的斷層厚度加厚，不適合同時觀察整個血管系統(tǒng)的走向。
于是，本發(fā)明的目的在于提供一種MRI裝置，其可進(jìn)行整個血管的觀察，可將動靜脈分離(描繪血流的方向性)，并且具有很少出現(xiàn)偽像的新的描繪血流圖的功能。
另外，本發(fā)明的目的在于提供一種MRI裝置，其可適合用于EPI這樣的高速的拍攝程序，由此可在較短的拍攝時間，描繪血流圖。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的MRI裝置具備對多個斷層面，依次反復(fù)進(jìn)行借助高頻磁場照射的激勵與回波信號的測定，根據(jù)所獲得的回波信號，重新描繪血流圖的功能，在實(shí)現(xiàn)該功能的過程中，進(jìn)行按照第1順序?qū)Χ鄠€斷層面進(jìn)行激勵的第1次測定，以及按照與上述第1順序相反的順序，對上述多個斷層面進(jìn)行激勵的第2次測定，對于每個斷層，分別獲得兩種數(shù)據(jù)，進(jìn)行各斷層的兩種數(shù)據(jù)之間的差分運(yùn)算，將來自方向相反的血流的信號作為不同符號的數(shù)據(jù)獲取。
即，本發(fā)明的MRI裝置包括靜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其可在接納受檢體的空間內(nèi)，發(fā)生靜磁場；傾斜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其發(fā)生使上述靜磁場傾斜的傾斜磁場；信號發(fā)送系統(tǒng)，其按照某個規(guī)定的脈沖程序，反復(fù)地對構(gòu)成上述受檢體的生理組織的原子的原子核，施加產(chǎn)生核磁共振的高頻脈沖；信號接收系統(tǒng)，其對由上述核磁共振發(fā)出的回波信號進(jìn)行檢測；信號處理系統(tǒng)，其采用通過該信號接收系統(tǒng)進(jìn)行檢測的回波信號，進(jìn)行重新形成圖象的運(yùn)算；顯示機(jī)構(gòu)，其顯示所獲得的圖象；控制系統(tǒng)，其對上述傾斜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，上述信號發(fā)送系統(tǒng)、上述信號接收系統(tǒng)和上述信號處理系統(tǒng)的動作進(jìn)行控制，其特征在于，上述控制系統(tǒng)分別進(jìn)行下述第1次測定和第2次測定，在該第1次測定中，在規(guī)定的反復(fù)時間，按照第1順序，反復(fù)地對上述多個斷層進(jìn)行激勵，在第2次測定中，在相同的反復(fù)時間，按照與上述第1順序相反的順序，反復(fù)地對上述多個斷層進(jìn)行激勵，對每個斷層，分別獲得兩種數(shù)據(jù)，通過上述信號處理系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的斷層的兩種數(shù)據(jù)之間的差分運(yùn)算，將方向相反的血流產(chǎn)生的信號作為不同符號的數(shù)據(jù)獲取。
另外，本發(fā)明的核磁共振描繪血流圖的方法(MRA)包含對多個斷層面，依次反復(fù)地進(jìn)行借助高頻磁場照射的激勵，以及回波信號的測定，根據(jù)所獲得的回波信號，重新描繪血流圖，該方法包括下述步驟(a)執(zhí)行按照第1順序?qū)ι鲜龆鄠€斷層面進(jìn)行激勵的第1次測定，以及按照與上述第1順序相反的順序?qū)ι鲜龆鄠€斷層面進(jìn)行激勵的第2次測定，對每個斷層，獲得相應(yīng)的兩種數(shù)據(jù)；(b)進(jìn)行各斷層的2種數(shù)據(jù)之間的差分運(yùn)算，將方向相反的血流產(chǎn)生的信號作為不同符號的數(shù)據(jù)獲取。
在第1次測定中，在沿第1方向(為方向A)依次對多個斷層進(jìn)行激勵時，則沿該方向A流動的血流在較短的反復(fù)時間內(nèi)反復(fù)地受到激勵，其血流自旋產(chǎn)生的信號較弱。與此相對，沿相反方向(為方向B)流動的血流的反復(fù)時間TR較長，其產(chǎn)生的信號強(qiáng)度基本上與靜止部相同。接著在第2次測定中，在沿與第1方向相反的方向B依次對相同的多個斷層進(jìn)行激勵的場合，與前述場合相反，B方向的血流產(chǎn)生的信號變?nèi)?，A方向的血流產(chǎn)生的信號變強(qiáng)。于是，如果獲取由這兩種測定而獲得的數(shù)據(jù)的差分，則靜止部分的象素值(信號強(qiáng)度)為0，可獲得隨血流的方向符號不同的數(shù)據(jù)。
另外，本發(fā)明的MRA最好在上述步驟(a)之前，包括下述步驟(c)，即通過照射高頻磁場，預(yù)先對與由上述多個斷層形成的拍攝區(qū)域相鄰的區(qū)域中的至少1個進(jìn)行預(yù)飽和處理(presuturation)。
對于拍攝區(qū)域的兩端的斷層，由于流入該斷層中的血流自旋不受到多重激勵產(chǎn)生的信號控制，無法獲得與從該斷層流出的血流自旋的信號差，但是通過對與拍攝區(qū)域相鄰的區(qū)域進(jìn)行預(yù)飽和(presaturation)處理，在兩端的斷層，仍獲得通過多重激勵造成的信號控制效果，明確不同方向的血流自旋，即流入的血流自旋與流出的血流自旋及其兩者之差，可使整個拍攝區(qū)域的描繪血流圖的能力提高。另外，本發(fā)明還包括在數(shù)據(jù)處理的步驟(b)中，刪除兩端斷層的數(shù)據(jù)的動作，以便代替對與拍攝區(qū)域相鄰的區(qū)域進(jìn)行預(yù)飽和處理。
此外，本發(fā)明的MRA最好在各斷層的測定中，按照局部重疊的方式選擇相鄰的斷層。
在此場合，當(dāng)在使相鄰的斷層彼此重疊的同時，依次對它們激勵時，由于對于靜止部，使重疊的部分接受反復(fù)的激勵，故與非重疊的場合相比較，可控制靜止部的信號強(qiáng)度。由此，可提高血流部分的圖象描繪能力。
在本發(fā)明中，作為拍攝程序，可采用梯度回波式的程序，在每次激勵時進(jìn)行測定的回波信號可為1個，也可為2個以上。由于即使不對同一斷層進(jìn)行多重激勵的情況下，仍可以相對靜止部較高的對比度進(jìn)行描繪，故還可采用通過1次激勵測定多個回波信號的多回波(包含EPI)的程序。


圖1為表示通過本發(fā)明的MRI裝置執(zhí)行的MR血管造影測定法的構(gòu)思的說明圖；圖2(a)和(b)為表示由各自的定序器所執(zhí)行的拍攝程序的實(shí)施例的圖3為說明本發(fā)明的MR血管造影測定法的原理的圖；圖4為表示本發(fā)明的MRI裝置中的圖象處理的一個實(shí)施例的圖；圖5為說明本發(fā)明的MRI裝置中的投影處理的圖；圖6為表示本發(fā)明的MRI裝置中的圖象處理的一個實(shí)施例的圖；圖7為表示由本發(fā)明的MRI裝置執(zhí)行的MR血管造影測定法的另一實(shí)施例的圖；圖8為表示適合采用本發(fā)明的MRI裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
下面根據(jù)附圖，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體描述。
圖8為表示適合采用本發(fā)明的MRI裝置的整體結(jié)構(gòu)的方框圖。該MRI裝置利用NMR現(xiàn)象，獲得受檢體的斷層圖象，如圖8所示，其包括靜磁場發(fā)生磁鐵2，傾斜磁場發(fā)生系統(tǒng)3，信號發(fā)送系統(tǒng)5，信號接收系統(tǒng)6，信號處理系統(tǒng)7，定序器4，中央處理器(CPU)8。
上述靜磁場發(fā)生磁鐵2圍繞受檢體1，沿該受檢體軸向或與該軸相垂直的方向，產(chǎn)生均勻的靜磁場，在包含受檢體1的周圍所具有的范圍的空間，設(shè)置有永久磁鐵方式，普通導(dǎo)電方式，或超導(dǎo)電方式的磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)。
上述傾斜磁場發(fā)生系統(tǒng)3由沿X，Y，Z三個軸方向卷繞的傾斜磁場線圈9，驅(qū)動相應(yīng)的傾斜磁場線圈的傾斜磁場電源10構(gòu)成，其根據(jù)后面將要描述的定序器4發(fā)出的命令，驅(qū)動相應(yīng)的線圈的傾斜磁場電源10，因此將X，Y，Z三個軸方向的傾斜磁場Gx，Gy，Gz施加于受檢體1上。通過施加該傾斜磁場，可設(shè)定對受檢體1的斷層面。
上述定序器4通過某個規(guī)定的程序，反復(fù)地對構(gòu)成受檢體1的生理組織的原子的原子核，施加產(chǎn)生(激勵)核磁共振的高頻磁場(RF)脈沖，該定序器4通過CPU8的控制進(jìn)行動作，將收集受檢體1的斷層圖象的數(shù)據(jù)所必需的各種命令，發(fā)送給信號發(fā)送系統(tǒng)5，傾斜磁場發(fā)生系統(tǒng)3和信號接收系統(tǒng)6。
上述信號發(fā)送系統(tǒng)5通過定序器4發(fā)出的RF脈沖，對構(gòu)成受檢體1的生理組織的原子的原子核照射RF磁場，以便產(chǎn)生核磁共振，該系統(tǒng)5由高頻振蕩器11，調(diào)制器12，高頻放大器13和信號發(fā)送側(cè)的高頻線圈14a構(gòu)成，其按照定序器4的命令，通過調(diào)制器12，對從高頻振蕩器11輸出的高頻脈沖進(jìn)行振幅調(diào)制，通過高頻放大器13將經(jīng)上述振幅調(diào)制的RF脈沖進(jìn)行放大，之后，將其送向靠近受檢體1設(shè)置的高頻線圈14a，因此對受檢體1照射電磁波。
上述信號接收系統(tǒng)6對因受檢體1的生理組織的原子核的核磁共振而發(fā)出的回波信號(NMR信號)進(jìn)行檢測，其由信號接收側(cè)的高頻線圈14b，放大器15，正交相位檢波器16和A／D轉(zhuǎn)換器17構(gòu)成，通過靠近受檢體1設(shè)置的高頻線圈14b，檢測從信號發(fā)送側(cè)的高頻線圈14a照射的電磁波所引起的受檢體1的響應(yīng)電磁波(NMR信號)，通過放大器15和正交相位檢波器16，將其輸入到A／D轉(zhuǎn)換器17中轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，另外按照定序器4發(fā)出的命令的計(jì)時，通過正交相位檢波器16，形成經(jīng)取樣的二個系列的收集數(shù)據(jù)，將該信號傳送給信號處理系統(tǒng)7。
上述信號處理系統(tǒng)7由CPU8、磁盤18，磁帶19等的記錄裝置，CRT等顯示器20構(gòu)成，其通過CPU8，進(jìn)行傅里葉變換，補(bǔ)償系數(shù)計(jì)算，重新形成圖象等的處理，將任意截面的信號強(qiáng)度分布，或?qū)Χ鄠€信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡\(yùn)算而獲得的分布變?yōu)閳D象，將其作為斷層圖象顯示于顯示器20中。另外，在圖8中，將信號發(fā)送側(cè)和信號接收側(cè)的高頻線圈14a，14b與傾斜磁場線圈9設(shè)置于設(shè)在受檢體1的周圍的空間內(nèi)的上述靜磁場發(fā)生磁鐵2的磁場空間內(nèi)。
下面對按照該方式構(gòu)成的MRI裝置中的，用于定序器4所執(zhí)行的血流成像的拍攝程序進(jìn)行描述。
圖1為以示意方式表示由本發(fā)明的MRI裝置拍攝的區(qū)域的圖，在本發(fā)明中，對包含作為受檢體的對象的血管A，B，按照基本上與血管保持垂直的方式，設(shè)定斷層面，對多個這些斷層面，按照2個不同的順序，進(jìn)行多斷層拍攝。
如圖2(a)，在多斷層拍攝中，如果在1個斷層的反復(fù)時間TR內(nèi)，依次對各斷層，借助RF脈沖進(jìn)行激勵，則反復(fù)測定回波信號，在使相位編碼步驟變化的同時，反復(fù)進(jìn)行上述測定。另外，在圖2(a)，僅僅示出1次半程反復(fù)，但對各斷層是進(jìn)行反復(fù)拍攝程序的，直至測定對重新形成圖象所必需的相位編碼數(shù)的回波信號為止。
此外，在上述圖中未示出拍攝程序的具體內(nèi)容，但是，比如，可采用下述拍攝程序(圖2(a)，或下述程序(圖2(b))，該拍攝程序采用由1次RF脈沖照射而引起的斷層選擇激勵之后，通過傾斜磁場的反轉(zhuǎn)，發(fā)生1個回波信號的梯度回波法，而下述程序(圖2(b))指在通過照射1次RF脈沖照射而引起的斷層選擇激勵之后，在施加脈沖狀的相位編碼傾斜磁場的同時，多次地使讀取傾斜磁場的極性反轉(zhuǎn)，測定多個(在圖中，為了簡化，僅僅示出2個)回波信號的多次拍攝或單次拍攝EPI程序。在多次拍攝EPI場合，在使相位編碼的偏移值變化的同時，反復(fù)進(jìn)行圖2(b)所示的程序。此外，在圖2中，為了簡化，僅僅示出1～5斷層，但是可在TR時間內(nèi)，測定的斷層數(shù)量可達(dá)到10個。
在這樣的多斷層拍攝中，在第1次測定中，從圖1中的最下方的斷層1，依次進(jìn)行激勵／測定，直至到達(dá)最上方的斷層N，比如，在人體的場合，從腳處朝向頭部進(jìn)行激勵／測定，在第2次測定中，與上述順序相反，從上方的斷層N，直至下方的斷層1，依次進(jìn)行激勵／測定。
在按照上述方式依次對斷層進(jìn)行激勵的場合，在第1次測定中，當(dāng)順著激勵方向而流動的血管A內(nèi)部的血流從斷層1，朝向斷層2，斷層3移動時，按照短于反復(fù)時間TR的間隔，接收多重激勵，信號強(qiáng)度降低。與此相對，對于沿與順著激勵方向相反的方向而流動的血管B內(nèi)部的血流，激勵的反復(fù)時間基本上與靜止部的TR相同，相對血管A，形成相對的長度TR。即信號的強(qiáng)度較高。
在第2次測定中，由于使斷層的激勵順序顛倒，與第1次測定完全相反，來自血管A的信號變?yōu)閺?qiáng)信號，來自血管B的信號變?yōu)槿跣盘枴?br> 按照本發(fā)明，按照上述方式，在2次不同的測定中，通過使血管A的信號強(qiáng)度與血管B的信號強(qiáng)度之間的差別相反，可形成方向不同的血管圖象。
下面參照圖3對該情況進(jìn)行進(jìn)一步描述。首先，考慮在斷層之間，沒有重疊的場合(圖3(a))。在斷層1中激勵的血流A朝向下次激勵的斷層2一側(cè)移動，但是到下次激勵血流的時間(實(shí)際的反復(fù)時間eTR)因血流的速度v而不同，其按照下述形成。
在血流速度v較快，滿足下述關(guān)系v≥2D／(TR／N)(在上述式中，D表示斷層的厚度，TR表示設(shè)定反復(fù)時間，N表示在TR內(nèi)部激勵的斷層數(shù)量。下同)的場合，由于在激勵斷層1后，至激勵斷層2，血流A已從下一個的斷層3朝向前方移動，故實(shí)際的TR(eTR)滿足下述關(guān)系eTR=∞，多重激勵造成的信號強(qiáng)度不降低。在血流速度v滿足下述關(guān)系D／(TR／N)≤v＜2D／(TR／N)的場合，由于在斷層2激勵時，在斷層1內(nèi)部激勵的血流的全部或一部分位于斷層2內(nèi)部，故對于位于斷層2內(nèi)部的血流，滿足下述關(guān)系
eTR=TR／N對于朝向斷層3以后的斷層移動的血流，滿足下述關(guān)系eTR=∞，由造成這些不同的eTR的血流自旋所產(chǎn)生的信號的比例隨血流速度v而不同，v越小，作為eTR=TR／N的血流自旋的信號的比例越大。血流速度v=D／(TR／N)的場合的血流中的全部eTR為最短的(TR／N)。全部的信號強(qiáng)度是按照包含相位的已有比例，對與斷層內(nèi)部的各血流自旋的eTR相關(guān)的信號強(qiáng)度進(jìn)行加法運(yùn)算而得到的值。
另外，在血流速度v較慢的場合，即在v＜D／(TR／N)的場合，對于流入斷層2的血流eTR=TR／N，對于殘留于斷層1中的血流，該eTR基本上與設(shè)定TR相等。同樣在此場合，信號強(qiáng)度為這些不同的eTR的血流自旋的信號的比例的負(fù)載平均值。
按照上述方式，在血流A中，除了v≥2D(TR／N)的場合，eTR隨與TR／N的血流的比例而發(fā)生信號強(qiáng)度降低。
在沿反方向流動的血流B中，由于未接受來自斷層3一側(cè)的激勵的血流流入到斷層2中，故上述eTR趨于∞。于是，信號的強(qiáng)度不降低。另外，在靜止部，由于各斷層不會因馬上進(jìn)行的斷層的激勵而受到激勵，故實(shí)際反復(fù)時間eTR與設(shè)定TR基本上相等。
按照上述方式，在斷層之間沒有重疊的場合，僅僅血流A受到依賴于血流速度v的多重激勵。于是，考慮到血流速度，設(shè)定斷層厚度D和斷層數(shù)量N，可僅僅對血流A進(jìn)行有效地控制。
下面考慮如圖3(b)所示，相鄰的斷層按照規(guī)定的間隔P(重疊量=D-P)，依次受到激勵的場合。在此場合，血流A的速度滿足下述關(guān)系v≥(D+P)／(TR／N)此時，由于在激勵斷層1之后，直至對斷層2激勵，血流A已從下一斷層3朝向前方移動，故實(shí)際反復(fù)時間eTR滿足下述關(guān)系eTR=∞，由多重激烈所造成的信號強(qiáng)度未較低。在血流速度v滿足下述關(guān)系P／(TR／N)≤v＜(D+P)／(TR／N)的場合，在斷層2激勵時，在斷層1內(nèi)部激勵的血流的全部或一部分位于斷層2內(nèi)部，對于位于斷層2內(nèi)部的血流，滿足下述關(guān)系eTR=TR／N，接受多重激勵。其它的部分朝向斷層3以后的斷層移動，滿足下述關(guān)系，即eTR=∞，同樣在此場合，接受多重激勵的血流的比例隨血流速度而不同，信號強(qiáng)度按照此比例進(jìn)行加法運(yùn)算而得到的值。
此外，在血流速度v非常慢，滿足下述關(guān)系v＜P／(TR／N)的場合，該eTR可被視為與靜止部基本相同。于是，即使在斷層之間具有重疊的情況下，在血流A中，除了非?？斓膱龊?，至少一部分的血流接受與血流速度相對應(yīng)的多重激勵，按照此比例確定的信號強(qiáng)度降低。
在沿反方向流動的血流B中，在血流速度v滿足下述關(guān)系v≥(D-P)／(TR／N)的場合，實(shí)際的eTR=∞，但是在滿足下述關(guān)系v＜(D-P)／(TR／N)的場合，接受的激勵，根據(jù)是位于重疊部，或還是位于血流的上游的斷層的情況而不同。即，在于某個斷層中受到激勵，沿反方向移動時，由于殘留于重疊部中的部分在之后的激勵時，受到激勵，故該實(shí)際反復(fù)時間eTR滿足下述關(guān)系，即TR／N＜eTR＜TR。位于非重疊部的部分具有在1個相位編碼步驟之前的反復(fù)時間，在對其上游側(cè)的斷層時所激勵的血流流入的情況，此場合的實(shí)際反復(fù)時間eTR滿足下述關(guān)系eTR=nTR／N(n表示由TR，N，v，P確定的整數(shù)，小于N)。但是，由于按照上述方式，在前一相位編碼步驟中所激勵的血流不流入上游側(cè)的斷層中，故在此場合，eTR滿足eTR=∞的關(guān)系。對于血流B，這樣的3個實(shí)際反復(fù)時間eTR的血流自旋產(chǎn)生的信號的負(fù)載平均值為信號強(qiáng)度，但是由于這些eTR的長度均大于TR／N，故無法對血流A這樣的多重激勵造成信號進(jìn)行控制。
在靜止部中，由于斷層1與斷層2之間不重疊的部分(在圖中，為斜線部分)不因馬上進(jìn)行的斷層的激勵而受到激勵，故實(shí)際反復(fù)時間eTR基本上與設(shè)定TR相同，但是重疊部分滿足下述關(guān)系eTR=TR／N接受多重激勵。于是，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定重疊量，可對靜止部的信號強(qiáng)度進(jìn)行控制，按照血流A，靜止部，血流B的順序，使信號強(qiáng)度不同，可提高后面將要描述的差分處理后的血流圖象的對比度。此外，當(dāng)重疊量過大時，由于用于覆蓋整個拍攝區(qū)域的斷層個數(shù)增加，故會最終導(dǎo)致拍攝時間的延長，另外由于會導(dǎo)致較慢的血流的飽和，故重疊量最好為斷層厚度的20～80％，最好為該厚度的50％以下。但是，顯然在人體軀體的動脈等處，并不介意重疊量的增加。
按照上述方式，在圖3(a)，(b)中任何一個場合，可使信號強(qiáng)度隨血流的方向而不同，通過按照使激勵順序顛倒的方式進(jìn)行測定，可按照完全相反的方式，使信號強(qiáng)度不同。
下面對按照上述方式，通過使信號強(qiáng)度隨血流的方向而不同的兩次測定而獲得的數(shù)據(jù)，重新形成圖象的機(jī)構(gòu)進(jìn)行描述。
通過進(jìn)行上述2種的多斷層拍攝，可對各斷層，按照圖4所示的方式，獲得1組圖象數(shù)據(jù)。對于同一斷層獲得的1組圖象中的1個圖象(通過第1次測定獲得的圖象)以弱信號描繪血管A，以強(qiáng)信號描繪血管B，另一個圖象(通過第2次測定獲得的圖象)以弱信號描繪血管B，以強(qiáng)信號描繪血管A。
接著，在該1組的數(shù)據(jù)中進(jìn)行差分處理(比如，從通過第1次測定獲得的圖象數(shù)據(jù)中，抽出通過第2次測定獲得的圖象數(shù)據(jù))。顯然，該差分也可在分別進(jìn)行重新形成圖象之后，進(jìn)行復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)或絕對值的差分處理，或者在采用重新形成圖象之前的信號數(shù)據(jù)的復(fù)差分處理之后，進(jìn)行重新形成圖象。由此，將靜止部取消，僅僅獲得血管的圖象。此時，血管的象素值由于血流的方向，而使其符號不同。上述差分處理對每個斷層進(jìn)行，由此，形成斷層數(shù)量的差分圖象。
通過對下次獲得的差分圖象進(jìn)行投影處理，形成整個區(qū)域的投影血管圖象。作為根據(jù)各自局部地包含血管的一部分的，連續(xù)的多幅二維圖象，獲得投影圖象的方法，作為公知的方式，具有采用光線軌跡法的最大值投影法(MIP)或最小值投影法(MinIP)，但是在這里，將最大值投影法和最小值投影法組合，描繪兩個方向的血管圖象。
按照上述方式，差分圖象包含符號不同的數(shù)據(jù)，在僅僅進(jìn)行了MIP處理或MinIP處理的場合，只能描繪其中一個方向的血管圖象。于是，進(jìn)行下述的處理。首先，如圖5(a)所示，沿正負(fù)兩個方向設(shè)定閾值α，絕對值小于該閾值α，視為血管以外的組織，形成0電平或α，呈現(xiàn)灰色。對于超過閾值的情況，視為血管，值為正的場合，比如呈白色；在負(fù)的場合，呈黑色。由此，在比如灰色的背景中，血管A為黑色，沿其反方向流動的血管B可呈現(xiàn)白色。
在這里，在光軸上超過閾值的正信號與負(fù)信號重疊的場合，可采用表示正負(fù)的絕對值中的較大值的方法(圖5(b))，或預(yù)先確定正負(fù)優(yōu)先的值，按照該設(shè)定，顯示其中一個的方法(該圖5(c))中的任何一個。在考慮判斷上的必要性的情況下，可任意地選擇任何一個方法。(b)的方法適合優(yōu)先描繪信號較強(qiáng)的血管圖象的場合，(c)的方法適合優(yōu)先描繪動脈，靜脈中的任何一個的圖象場合。
此外，血流方向顯示除了上述的黑白顯示以外，也可使色調(diào)隨符號而改變。即，也可通過下述彩色顯示等進(jìn)行識別，該彩色顯示指在比如，值為正的場合，形成紅色，在值為負(fù)的場合，形成蘭色，對兩個值，給予可進(jìn)行色調(diào)區(qū)別的相應(yīng)色調(diào)。另外，上述投影處理與已有的投影處理相同，投影方向可按照冠狀截面，箭頭狀截面，軸橫截面的方向等任意地設(shè)定。此外，如圖6所示，還可根據(jù)以某個軸c為中心旋轉(zhuǎn)，比如從±45°的角度的投影，每隔5°～10°的范圍，形成投影圖象，將它們作為動畫顯示。由此，可識別血管的前后關(guān)系等進(jìn)深，血管的結(jié)構(gòu)，通過選擇上述的(b)或(c)的方法，即使對于隱蔽的血管，仍可從其它的方向進(jìn)行確認(rèn)。
如上所述，本發(fā)明的MRI裝置在進(jìn)行多斷層拍攝時，利用順激勵方向流動的血流的自旋接受多次激勵，而形成較弱信號的現(xiàn)象，通過按照激勵順序不同的2次測定而獲得的數(shù)據(jù)的差分處理，將血流信號作為隨方向使符號不同的數(shù)據(jù)而獲取。在此場合，如果考慮在圖1中最初激勵的斷層1，由于流入該斷層1中的順激勵方向的血流未接受多次激勵，不形成較弱的信號。同樣，對于在第2次測定中，最初激勵的斷層N，順激勵方向的血流的信號也不形成較弱的信號。于是，在獲取按照激勵順序不同的2個測定的差分的場合，對于最初與最后的斷層1，N，血流的方向的差別是不明確的。
為了消除這樣的拍攝區(qū)域兩端的不明確部分，也可消除最初與最后的斷層的數(shù)據(jù)，但是特別是最好通過預(yù)先對與最初激勵的斷層相鄰的區(qū)域進(jìn)行RF照射，實(shí)現(xiàn)預(yù)飽和(presaturation)。
圖7表示在拍攝程序中，添加預(yù)飽和處理的實(shí)施例。同樣在該實(shí)施例中，將拍攝區(qū)域劃分為與作為對象的血管A，B基本垂直的多個斷層，進(jìn)行多斷層拍攝，此時，斷層的激勵順序不同的第1次測定與第2次測定按照與圖1的實(shí)施例相同的方式實(shí)現(xiàn)，但是在本實(shí)施例中，在第1次測定中，進(jìn)行多斷層攝影時，對與最初激勵的斷層1相鄰的區(qū)域S1(在圖中，為底側(cè)區(qū)域)進(jìn)行RF照射，使該區(qū)域的自旋達(dá)到飽和。在第1次測定結(jié)束之后，同樣在開始第2次測定的場合，對與最初激勵的斷層n相鄰的區(qū)域S2(在圖中，為頂側(cè)區(qū)域)進(jìn)行預(yù)飽和處理，使自旋達(dá)到飽和。
在對相鄰區(qū)域進(jìn)行預(yù)飽和處理后，在對斷層1(或斷層N)進(jìn)行激勵了的場合，由于來自飽和的區(qū)域S1(或區(qū)域S2)的血流自旋流入此處，故可使血流產(chǎn)生的信號成為較弱的信號。由此，在拍攝區(qū)域的兩端的斷層中，血管A，靜止部與血管B之間的信號差是明確的，可提高血管捕捉能力。
這樣的預(yù)飽和處理可在與拍攝程序無任何關(guān)系的情況下進(jìn)行，可在圖2(a)和(b)所示的多斷層程序的前段，插入?yún)^(qū)域S1或S2的預(yù)飽和處理步驟。
另外，在本發(fā)明的多斷層拍攝程序中采用梯度回波法與EPI法進(jìn)行了描述，但是，上述方法還適合用于上述以外的多斷層拍攝程序。
如上所述，按照本發(fā)明的MRI裝置，由于作為描繪血流圖的功能，進(jìn)行斷層激勵順序反轉(zhuǎn)的兩種多斷層拍攝，對它們進(jìn)行差分處理，可將方向不同的血流作為極性不同的信號，進(jìn)行描繪。另外，作為多斷層拍攝，可采用通過一次的斷層激勵，對重新形成圖象所必需的全相位編碼的回波進(jìn)行測定的EPI，由此，可在小于10秒的極短時間內(nèi)，獲得血流圖象。
還有，在本發(fā)明的MRI中，難于受到在已有的PC法中構(gòu)成問題的紊流的影響，即使在動靜脈重疊的情況下，仍可明確地識別血流的方向。
權(quán)利要求
1．一種磁共振成像裝置，包括靜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其可在接納受檢體的空間內(nèi)，發(fā)生靜磁場；傾斜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其發(fā)生使上述靜磁場傾斜的傾斜磁場；信號發(fā)送系統(tǒng)，其按照某個規(guī)定的脈沖程序，反復(fù)地對構(gòu)成上述受檢體的生理組織的原子的原子核，施加產(chǎn)生核磁共振的高頻脈沖；信號接收系統(tǒng)，其對由上述核磁共振發(fā)出的回波信號進(jìn)行檢測；信號處理系統(tǒng)，其采用由該信號接收系統(tǒng)檢測出的回波信號，進(jìn)行重新形成圖象的運(yùn)算；顯示機(jī)構(gòu)，其顯示所獲得的圖象；控制系統(tǒng)，其對上述傾斜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)、上述信號發(fā)送系統(tǒng)、上述信號接收系統(tǒng)和上述信號處理系統(tǒng)的動作進(jìn)行控制，其特征在于上述控制系統(tǒng)分別進(jìn)行下述第1次測定和第2次測定，在該第1次測定中，在規(guī)定的反復(fù)時間，按照第1順序，反復(fù)地對上述多個斷層進(jìn)行激勵，在第2次測定中，在相同的反復(fù)時間，按照與上述第1順序相反的順序，反復(fù)地對上述多個斷層進(jìn)行激勵，對每個斷層，分別獲得兩種數(shù)據(jù)，通過上述信號處理系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的斷層的兩種數(shù)據(jù)之間的差分運(yùn)算，將方向相反的血流產(chǎn)生的信號作為不同符號的數(shù)據(jù)獲取。
2．一種磁共振成像裝置，包括靜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其可在接納受檢體的空間內(nèi)，發(fā)生靜磁場；傾斜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其發(fā)生使上述靜磁場傾斜的傾斜磁場；信號發(fā)送系統(tǒng)，其按照某個規(guī)定的脈沖程序，反復(fù)地對構(gòu)成受檢體的生理組織的原子的原子核，施加產(chǎn)生核磁共振的高頻脈沖；信號接收系統(tǒng)，其對由上述核磁共振發(fā)出的回波信號進(jìn)行檢測；信號處理系統(tǒng)，其采用由該信號接收系統(tǒng)檢測出的回波信號，進(jìn)行重新形成圖象的運(yùn)算；顯示機(jī)構(gòu)，其顯示所獲得的圖象；控制系統(tǒng)，其對上述傾斜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，上述信號發(fā)送系統(tǒng)、上述信號接收系統(tǒng)和上述信號處理系統(tǒng)的動作進(jìn)行控制，其特征在于上述控制系統(tǒng)對由多個斷層所規(guī)定的區(qū)域進(jìn)行拍攝，該系統(tǒng)按照下述方式進(jìn)行控制依次對各斷層進(jìn)行激勵，獲取回波信號，并且沿與上述激勵方向相反的方向，依次對上述各斷層進(jìn)行激勵，獲取回波信號；在相應(yīng)的斷層之間，對上述獲得的回波信號進(jìn)行差分處理，重新形成經(jīng)該差分處理的數(shù)據(jù)。
3．一種磁共振成像裝置，包括靜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其可在接納受檢體的空間內(nèi)，發(fā)生靜磁場；傾斜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)發(fā)生使上述靜磁場傾斜的傾斜磁場；信號發(fā)送系統(tǒng)，其按照某個規(guī)定的脈沖程序，反復(fù)地對構(gòu)成受檢體的生理組織的原子的原子核，施加產(chǎn)生核磁共振的高頻脈沖；信號接收系統(tǒng)，其對由上述核磁共振發(fā)出的回波信號進(jìn)行檢測；信號處理系統(tǒng)，其采用由該信號接收系統(tǒng)進(jìn)行檢測出的回波信號，進(jìn)行重新形成圖象的運(yùn)算；顯示機(jī)構(gòu)，其顯示所獲得的圖象；控制系統(tǒng)，其對上述傾斜磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，上述信號發(fā)送系統(tǒng)、上述信號接收系統(tǒng)和上述信號處理系統(tǒng)的動作進(jìn)行控制，其特征在于多次地執(zhí)行對由多個斷層所規(guī)定的區(qū)域進(jìn)行拍攝的程序，各程序可改變多個斷層的激勵順序的方式進(jìn)行，在相應(yīng)的斷層之間，對通過各程序所獲得的回波信號進(jìn)行差分處理，重新形成經(jīng)差分處理的數(shù)據(jù)，獲得規(guī)定區(qū)域的圖象。
4．一種核磁共振描繪血流圖方法，在該方法中，對多個斷層面，依次反復(fù)地進(jìn)行借助高頻磁場照射的激勵，以及回波信號的測定，根據(jù)所獲得的回波信號，重新描繪血流圖，其特征在于該方法包括下述步驟(a)執(zhí)行按照第1順序?qū)ι鲜龆鄠€斷層面進(jìn)行激勵的第1次測定，以及按照與上述第1順序相反的順序?qū)ι鲜龆鄠€斷層面進(jìn)行激勵的第2次測定，對每個斷層獲得相應(yīng)的兩種數(shù)據(jù)；(b)進(jìn)行各斷層的2種數(shù)據(jù)之間的差分運(yùn)算，將方向相反的血流產(chǎn)生的信號作為不同符號的數(shù)據(jù)獲取。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于上述步驟(a)在第1和第2測定之前還包括步驟(c)即預(yù)先通過照射高頻磁場，使與上述多個斷層中的，最初激勵的斷層相鄰的區(qū)域的自旋飽和處理。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，上述多個斷層按照相鄰的斷層之間局部地重疊的方式選擇。
7．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在上述第1次和第2次測定中，對各斷層，通過1次激勵，測定相位編碼量不同的2個以上的回波信號。
8．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該方法在上述步驟(b)之后，還包括下述步驟(d)選擇上述不同的符號的數(shù)據(jù)中的，絕對值大于閾值的數(shù)據(jù)；(e)對所選擇的數(shù)據(jù)進(jìn)行投影處理，制成投影血管圖象；以及(f)對上述投影血管圖象，按照隨數(shù)據(jù)符號，給予亮度或色調(diào)不同的顏色的方式進(jìn)行顯示。
9．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在上述步驟(b)中，刪除多個斷層的數(shù)據(jù)中的位于兩端的斷層的數(shù)據(jù)。
10．一種磁共振成像裝置，包括靜磁場發(fā)生磁鐵，其在可接納受檢體的空間發(fā)生靜磁場；傾斜磁場線圈，其使上述靜磁場傾斜；高頻線圈，其對上述受檢體施加高頻脈沖，并且對通過該高頻脈沖的施加而發(fā)生的回波信號進(jìn)行檢測；CPU，其采用上述回波信號，進(jìn)行重新形成圖象的運(yùn)算；顯示器，其顯示重新形成的圖象；定序器，其按照規(guī)定的程序?qū)o磁場，傾斜磁場和高頻脈沖的施加進(jìn)行控制，其特征在于上述定序器執(zhí)行第1次測定和第2次測定，在該第1次測定中，依次使斷層位置移動以便對規(guī)定區(qū)域進(jìn)行拍攝，按照在各斷層中施加高頻脈沖，執(zhí)行對1個或多個回波信號進(jìn)行檢測的程序，并且按照所需時間間隔對各斷層的高頻脈沖的施加的方式進(jìn)行控制，檢測流入每個斷層中的流體的回波信號，在上述第2次測定中，使斷層位置沿與第1次測定中的斷層位置的移動方向相反的方向移動，按照與第1次測定相同的方式執(zhí)行相應(yīng)的程序，對流體的回波信號進(jìn)行檢測，上述CPU對第1次測定和第2次測定所對應(yīng)的斷層的數(shù)據(jù)或圖象進(jìn)行差分處理。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述定序器對各斷層相互重疊的斷層位置的移動進(jìn)行控制。
12．根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁共振成像裝置，其特征在于，上述CPU采用各斷層的差分?jǐn)?shù)據(jù)或圖象，對將二維或三維的投影圖象進(jìn)行重新形成圖象的運(yùn)算進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種MRI裝置,其具有描繪血流圖的功能,該功能以對方向進(jìn)行識別的方式顯示沿不同方向流動的血流圖象。該MRI裝置按照基本上與受檢體的血流方向相垂直的方向,設(shè)定多個斷層面,按照規(guī)定的反復(fù)時間TR,對該多個斷層面進(jìn)行多斷層拍攝。此時,進(jìn)行第1次測定和第2次測定,在該第1次測定中,按照第1順序?qū)Χ鄠€斷層面進(jìn)行激勵,在第2次測定中,按照與上述第1順序相反的順序,對相同的斷層面進(jìn)行激勵。由此,獲得隨血流的方向,信號強(qiáng)度不同的兩種數(shù)據(jù)。在通過兩次測定而獲得的各斷層中的兩種數(shù)據(jù)之間,進(jìn)行差分運(yùn)算,獲得隨血流方向使符號不同的數(shù)據(jù)。使該符號對應(yīng)于信號強(qiáng)度,形成圖象,以可識別的方式顯示方向相反的血流。在進(jìn)行多斷層拍攝時,通過沿厚度方向重疊的方式設(shè)定相鄰的斷層,則可對靜止部的信號進(jìn)行控制,可提高差分處理后的血流圖象的對比度。另外,作為拍攝程序,可將拍攝時間極短的EPI法用作MRA測定程序。
文檔編號G01R33/563GK1291873SQ99803615
公開日2001年4月18日 申請日期1999年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月4日
發(fā)明者渡部滋 申請人:株式會社日立醫(yī)藥