【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ディフュージョン測
定装置およびＭＲ装置に関し、特に、ディフュージョン
係数の定量測定に有用なディフュージョン測定装置およ
びＭＲ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffusion measuring device and an MR device, and more particularly to a diffusion measuring device and an MR device useful for quantitative measurement of a diffusion coefficient.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は、ＭＲＩ装置において、被検体の
ディフュージョン情報を反映させたディフュージョン画
像を得るためのＩＶＩＭ（intravoxel incoherent moti
on）法のパルスシーケンスの例示図である。このパルス
シーケンスは、スピンエコー法のパルスシーケンスの各
軸に、強度が大きく印加時間の長いディフュージョン用
勾配磁場ｄｇを印加することによって、ディフュージョ
ン情報を強調するものである。なお、ｓｇはスライス勾
配磁場であり，ｐｈは位相エンコード勾配磁場である。
また、ｔｅはエコー時間である。2. Description of the Related Art FIG. 7 shows an IVIM (intravoxel incoherent moti) for obtaining a diffusion image reflecting diffusion information of a subject in an MRI apparatus.
It is an illustration figure of a pulse sequence of the on) method. This pulse sequence emphasizes diffusion information by applying a diffusion gradient magnetic field dg having a large intensity and a long application time to each axis of the pulse sequence of the spin echo method. Here, sg is a slice gradient magnetic field, and ph is a phase encoding gradient magnetic field.
Te is an echo time.
【０００３】前記パルスシーケンスにより収集されるＮ
ＭＲ信号の絶対値Ｉは、 Ｉ＝ｋ・exp｛−ｂ・Ｄ｝ （１） のように表せる。ここで、ｋは、パルスシーケンスおよ
び被検体の磁気パラメータにより決まる定数である。こ
の定数ｋは、ディフュージョン用勾配磁場ｄｇには影響
されない。ｂは、前記ディフュージョン用勾配磁場ｄｇ
の強度，印加時間などにより決まる定数である。Ｄは、
被検体のディフュージョン係数である。The N collected by the pulse sequence
The absolute value I of the MR signal can be expressed as follows: I = k · exp {−b · D} (1) Here, k is a constant determined by the pulse sequence and the magnetic parameters of the subject. This constant k is not affected by the diffusion gradient magnetic field dg. b denotes the diffusion gradient magnetic field dg.
Is a constant determined by the intensity, application time, and the like. D is
This is the diffusion coefficient of the subject.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記（１）式の定数ｂ
を変えてＮＭＲ信号を収集すれば（つまり、強度，印加
時間などの異なるディフュージョン用勾配磁場ｄｇを付
加したパルスシーケンスによりＮＭＲ信号を収集すれ
ば）、ディフュージョン係数Ｄを算出できると考えられ
る。ところが、前記ディフュージョン用勾配磁場ｄｇを
印加すると、ディフュージョンとは関係のない体動が、
位相エンコード勾配磁場ｐｈによる位相量に対して無視
できない影響を及ぼし、ディフュージョン画像上にゴー
スト状アーチファクトを発生させる。このため、ディフ
ュージョン係数Ｄの測定の定量性が損われる問題点があ
る。The constant b in the above equation (1)
It is considered that if the NMR signal is collected by changing the equation (that is, if the NMR signal is collected by a pulse sequence to which a different gradient magnetic field dg for diffusion having different intensities, application times, etc.), the diffusion coefficient D can be calculated. However, when the diffusion gradient magnetic field dg is applied, a body motion unrelated to diffusion is performed.
This has a non-negligible effect on the phase amount due to the phase encoding gradient magnetic field ph, and causes ghost-like artifacts on the diffusion image. For this reason, there is a problem that the quantitativeness of the measurement of the diffusion coefficient D is impaired.
【０００５】そこで、この発明の目的は、ディフュージ
ョン係数の定量的な測定を好適に行うことが可能なディ
フュージョン測定装置およびＭＲ装置を提供することに
ある。An object of the present invention is to provide a diffusion measuring device and an MR device capable of suitably performing a quantitative measurement of a diffusion coefficient.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】第１の観点では、この発
明は、ＭＲＩ装置を用いてＲＦパルスを加えると共にそ
れと同じタイミングでスライス勾配磁場を印加するスラ
イシングを直交座標系の各軸ごとに行うことによって被
検体の測定部位をボクセルとして選択励起し、且つ、デ
ィフュージョン用勾配磁場を印加することによって前記
ボクセルからのＮＭＲ信号に前記測定部位のディフュー
ジョン情報を反映させ、前記ＮＭＲ信号を採取し、その
採取したＮＭＲ信号から前記測定部位のディフュージョ
ン情報を取り出すことを特徴とするＭＲによるディフュ
ージョン測定方法を提供する。なお、ＳＮ比を向上させ
るためには、上記構成において、ＮＭＲ信号を同じ時点
で採取することを複数回繰り返し各ＮＭＲ信号を加算す
るのが好ましい。また、ＮＭＲ信号を異なる時点で採取
し、各ＮＭＲ信号からディフュージョン情報を取り出
し、それらディフュージョン情報を平均化するのが好ま
しい。According to a first aspect of the present invention, an MRI apparatus is used to apply an RF pulse and to apply a slice gradient magnetic field at the same timing as the slicing for each axis of a rectangular coordinate system. By selectively exciting the measurement site of the subject as a voxel, and reflecting the diffusion information of the measurement site to the NMR signal from the voxel by applying a gradient magnetic field for diffusion, collecting the NMR signal, There is provided a diffusion measurement method using MR, wherein diffusion information of the measurement site is extracted from a collected NMR signal. In order to improve the S / N ratio, it is preferable that, in the above configuration, the NMR signals are collected at the same point in time and repeated multiple times to add the respective NMR signals. It is also preferable to collect NMR signals at different times, extract diffusion information from each NMR signal, and average the diffusion information.
【０００７】第２の観点では、この発明は、(90゜)−(1
80゜)−(180゜)のＲＦパルス系列を用いてスライシング
を行って被検体の測定部位をボクセルとして選択励起し
且ついずれかの 180゜パルスの前後にディフュージョン
用勾配磁場を印加する励起手段と、ＮＭＲ信号を採取す
るＮＭＲ信号採取手段と、異なるディフュージョン用勾
配磁場で採取したＮＭＲ信号間の演算によりディフュー
ジョン係数を算出する演算手段とを具備したことを特徴
とするディフュージョン測定装置を提供する。[0007] In a second aspect, the present invention relates to (90 °)-(1
Excitation means for performing slicing using an RF pulse sequence of (80 °)-(180 °) to selectively excite the measurement site of the subject as voxels and applying a diffusion gradient magnetic field before or after any of the 180 ° pulses. The present invention provides a diffusion measuring apparatus, comprising: an NMR signal collecting means for collecting NMR signals; and a calculating means for calculating a diffusion coefficient by calculating between NMR signals collected with different diffusion gradient magnetic fields.
【０００８】第３の観点では、この発明は、(90゜)−(9
0゜)−(90゜)のＲＦパルス系列を用いてスライシングを
行って被検体の測定部位をボクセルとして選択励起し且
つ２番目の90゜パルスの前と３番目の90゜パルスの後に
ディフュージョン用勾配磁場を印加する励起手段と、Ｎ
ＭＲ信号を採取するＮＭＲ信号採取手段と、異なるディ
フュージョン用勾配磁場で採取したＮＭＲ信号間の演算
によりディフュージョン係数を算出する演算手段とを具
備したことを特徴とするディフュージョン測定装置を提
供する。[0008] In a third aspect, the present invention relates to (90 °)-(9
Slicing is performed using the RF pulse sequence of (0 °)-(90 °) to selectively excite the measurement site of the subject as a voxel, and for diffusion before the second 90 ° pulse and after the third 90 ° pulse. Excitation means for applying a gradient magnetic field;
There is provided a diffusion measuring device comprising: an NMR signal sampling unit for sampling an MR signal; and a calculation unit for calculating a diffusion coefficient by calculating between NMR signals collected with different diffusion gradient magnetic fields.
【０００９】[0009]
【作用】上記第１の観点によるこの発明のＭＲによるデ
ィフュージョン測定方法では、被検体の測定部位をボク
セルとして励起するため、ＮＭＲ信号から位置情報を得
る必要がない。すなわち、体動に影響される位相エンコ
ードおよび周波数エンコードの必要がない。従って、体
動に影響されず、ディフュージョン係数ｄの測定の定量
性が損われることがない。上記第２または第３の観点に
よるこの発明のディフュージョン測定装置では、上記Ｍ
Ｒによるディフュージョン測定方法を好適に実施でき
る。In the diffusion measurement method using MR according to the first aspect of the present invention, since the measurement site of the subject is excited as a voxel, there is no need to obtain positional information from the NMR signal. That is, there is no need for phase encoding and frequency encoding that are affected by body movement. Therefore, the quantitativeness of the measurement of the diffusion coefficient d is not impaired without being affected by body movement. In the diffusion measuring device of the present invention according to the second or third aspect, the M
The diffusion measurement method using R can be suitably performed.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、図に示す実施例に基づいてこの発明を
さらに詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限
定されるものではない。図１は、この発明のディフュー
ジョン測定装置として機能するＭＲＩ装置１のブロック
図である。計算機２は、操作卓１３からの指示に基づ
き、全体の作動を制御する。シーケンスコントローラ３
は、記憶しているシーケンスに基づいて、勾配磁場駆動
回路４を作動させ、マグネットアセンブリ５の静磁場コ
イル，勾配磁場コイルで静磁場，勾配磁場を発生させ
る。また、ゲート変調回路７を制御し、ＲＦ発振回路６
で発生したＲＦパルスを所定の波形に変調して、ＲＦ電
力増幅器８からマグネットアセンブリ５の送信コイルに
加える。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiment shown in the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this. FIG. 1 is a block diagram of an MRI apparatus 1 functioning as a diffusion measurement apparatus according to the present invention. The computer 2 controls the entire operation based on an instruction from the console 13. Sequence controller 3
Operates the gradient magnetic field drive circuit 4 based on the stored sequence to generate a static magnetic field and a gradient magnetic field by the static magnetic field coil and the gradient magnetic field coil of the magnet assembly 5. Further, the gate modulation circuit 7 is controlled, and the RF oscillation circuit 6 is controlled.
Is modulated into a predetermined waveform and applied from the RF power amplifier 8 to the transmission coil of the magnet assembly 5.
【００１１】マグネットアセンブリ５の受信コイルで得
られたＮＭＲ信号は、前置増幅器９を介して位相検波器
１０に入力され、さらにＡＤ変換器１１を介して計算機
２に入力される。計算機２は、ＡＤ変換器１１から得た
ＮＭＲ信号のデータに基づき、イメージを再構成し、表
示装置１２で表示する。この発明のディフュージョン測
定方法は、計算機２およびシーケンスコントローラ３に
記憶された手順により実施される。The NMR signal obtained by the receiving coil of the magnet assembly 5 is input to a phase detector 10 via a preamplifier 9 and further input to a computer 2 via an AD converter 11. The computer 2 reconstructs an image based on the NMR signal data obtained from the AD converter 11 and displays the image on the display device 12. The diffusion measurement method according to the present invention is performed by procedures stored in the computer 2 and the sequence controller 3.
【００１２】ユーザが、マグネットアセンブリ５に被検
体をセッティングした後、操作卓１３を用いて、測定部
位を指定し、ディフュージョン測定の指示を与えると、
計算機２は図２に示すフロー図の処理を実行する。ステ
ップＳ１では、ユーザの指定した測定部位について、デ
ィフュージョン測定のためのパルスシーケンスを作成す
る。図３に、ディフュージョン測定のためのパルスシー
ケンスを例示する。このパルスシーケンスＰａでは、90
゜パルスαを加えるタイミングでＺ軸にスライス勾配磁
場ＳＺを印加し、図４に示すように、Ｚ軸方向にスライ
ス幅ＷＺを有するスライスＵＺを選択的に励起する。ま
た、第１の180゜パルスβ を加えるタイミングでＹ軸に
スライス勾配磁場ＳＹを印加し、Ｙ軸方向にスライス幅
ＷＹを有するスライスＵＹを選択的に励起する。さら
に、第２の180゜パルスγ を加えるタイミングでＸ軸に
スライス勾配磁場ＳＸを印加し、Ｘ軸方向にスライス幅
ＷＸを有するスライスＵＸを選択的に励起する。このよ
うなスライシングにより、ユーザの設定した測定部位に
対応するボクセルＶ（実線）を選択的に励起する。ディ
フュージョン用勾配磁場ＤＧは、第１の180゜パルスβ
の前後のタイミングで各軸に印加される。ＣＧは、ＦＩ
Ｄ信号を消すためのデフェーズ用勾配磁場である。デー
タ収集Ａｃｑは、第２の180゜パルスγを加えてから時
間［Tb／2］のタイミング（ｔ＝０）から複数時点のサ
ンプルポイントｔｊでＮＭＲ信号を採取する。なお、Ｔ
ａはスピンエコー法での第１エコーのエコー時間に相当
する。ステップＳ２では、前記（１）式の定数ｂ＝Ｂ１
となるディフュージョン用勾配磁場ＤＧ１を設定する。
ステップＳ３では、ディフュージョン用勾配磁場ＤＧ１
によるパルスシーケンスＰａにしたがってデータ収集Ａ
ｃｑを行う。サンプルポイントｔｊで採取されるＮＭＲ
信号の複素表現Ａ１(tj)は、 Ａ１(tj)＝ｋ(tj)・exp｛−Ｂ１・Ｄ｝・exp｛ｉ・φ１(tj)｝ である。ここで、ｋ(tj)は、パルスシーケンスおよび被
検体の磁気パラメータにより決まる定数である。この定
数ｋ(tj)は、ディフュージョン用勾配磁場ＤＧには影響
されない。Ｂ１は、前記ディフュージョン用勾配磁場Ｄ
Ｇ１の強度，印加時間などにより決まる定数である。Ｄ
は、被検体のディフュージョン係数である。また、φ１
(tj)は、位相であり、体動，渦電流などにより変化する
可能性がある。なお、ディフュージョン用勾配磁場ＤＧ
１によるパルスシーケンスＰａにしたがってデータ収集
Ａｃｑを行うことを複数回行って、対応するサンプルポ
イントｔｊで採取されたＮＭＲ信号を加算することによ
り、ＳＮ比を向上させることが出来る。After the user sets the subject on the magnet assembly 5, the operator designates a measurement site using the console 13 and gives an instruction for diffusion measurement.
The computer 2 executes the processing of the flowchart shown in FIG. In step S1, a pulse sequence for diffusion measurement is created for a measurement site specified by the user. FIG. 3 illustrates a pulse sequence for diffusion measurement. In this pulse sequence Pa, 90
ス ラ イ ス A slice gradient magnetic field SZ is applied to the Z-axis at the timing of applying the pulse α, and as shown in FIG. 4, a slice UZ having a slice width WZ in the Z-axis direction is selectively excited. Further, a slice gradient magnetic field SY is applied to the Y-axis at the timing of applying the first 180 ° pulse β to selectively excite a slice UY having a slice width WY in the Y-axis direction. Further, a slice gradient magnetic field SX is applied to the X-axis at the timing of applying the second 180 ° pulse γ to selectively excite a slice UX having a slice width WX in the X-axis direction. By such slicing, the voxel V (solid line) corresponding to the measurement site set by the user is selectively excited. The gradient magnetic field DG for diffusion is the first 180 ° pulse β.
Is applied to each axis at the timing before and after. CG is FI
This is a gradient magnetic field for dephasing for extinguishing the D signal. The data acquisition Acq acquires NMR signals at a plurality of sample points tj from the timing (t = 0) of the time [Tb / 2] after adding the second 180 ° pulse γ. Note that T
“a” corresponds to the echo time of the first echo in the spin echo method. In step S2, the constant b = B1 in the equation (1)
The diffusion gradient magnetic field DG1 is set as follows.
In step S3, the gradient magnetic field for diffusion DG1
Acquisition A according to pulse sequence Pa
Perform cq. NMR taken at sample point tj
The complex representation A1 (tj) of the signal is A1 (tj) = k (tj)) exp ｛-B1 ・ D ｛exp {i ・ φ1 (tj)｝. Here, k (tj) is a constant determined by the pulse sequence and the magnetic parameters of the subject. The constant k (tj) is not affected by the diffusion gradient magnetic field DG. B1 is the gradient magnetic field D for diffusion.
It is a constant determined by the intensity of G1, the application time, and the like. D
Is the diffusion coefficient of the subject. Also, φ1
(tj) is a phase, which may change due to body motion, eddy current, or the like. The gradient magnetic field DG for diffusion
The data acquisition Acq is performed a plurality of times in accordance with the pulse sequence Pa according to 1 and the NMR signals collected at the corresponding sample points tj are added to improve the S / N ratio.
【００１３】ステップＳ４では、定数ｂ＝Ｂ２であるか
否かを判断する。ｂ≠Ｂ２であれば、ステップＳ５に進
む。ｂ＝Ｂ２であればステップＳ６に進む。In step S4, it is determined whether a constant b = B2. If b ≠ B2, the process proceeds to step S5. If b = B2, the process proceeds to step S6.
【００１４】ステップＳ５では、前記（１）式の定数ｂ
＝Ｂ２となるディフュージョン用勾配磁場ＤＧ２を設定
する。そして、前記ステップＳ３に戻る。ステップＳ３
では、ディフュージョン用勾配磁場ＤＧ２によるパルス
シーケンスＰａにしたがってデータ収集Ａｃｑを行う。
サンプルポイントｔｊで採取されるＮＭＲ信号の複素表
現Ａ２(tj)は、 Ａ２(tj)＝ｋ(tj)・exp｛−Ｂ２・Ｄ｝・exp｛ｉ・φ２(tj)｝ である。ここで、Ｂ２は、前記ディフュージョン用勾配
磁場ＤＧ２の強度，印加時間などにより決まる定数であ
る。φ２(tj) は、位相である。In step S5, the constant b in the above equation (1)
= B2, a diffusion gradient magnetic field DG2 for diffusion is set. Then, the process returns to step S3. Step S3
Then, data acquisition Acq is performed in accordance with the pulse sequence Pa using the diffusion gradient magnetic field DG2.
The complex representation A2 (tj) of the NMR signal taken at the sample point tj is A2 (tj) = k (tj)) exp ｛−B2２D｝ exp ｛i ・ φ2 (tj)｝. Here, B2 is a constant determined by the intensity, application time, and the like of the diffusion gradient magnetic field DG2. φ2 (tj) is the phase.
【００１５】ステップＳ６では、対応するサンプルポイ
ントｔｊごとに、 Ｄ＝Log｛｜Ａ１(tj)｜／｜Ａ２(tj)｜｝／（Ｂ２−Ｂ１） により、ディフュージョン係数Ｄを算出する。そして、
サンプルポイントごとのディフュージョン係数Ｄを平均
化する。In step S6, a diffusion coefficient D is calculated for each corresponding sample point tj according to the following equation: D = Log {| A1 (tj) | / | A2 (tj) |} / (B2-B1). And
The diffusion coefficient D for each sample point is averaged.
【００１６】この発明の他の実施例としては、図５に示
すパルスシーケンスＰｂのように、ディフュージョン用
勾配磁場ＤＧを、第２の180゜パルスγ の前後のタイミ
ングで各軸に印加するものが挙げられる。この発明のさ
らに他の実施例としては、図６に示すように、(90゜)−
(90゜)−(90゜)のＲＦパルス系列を用いるスティミュレ
ーテッドエコーを利用したパルスシーケンスＰｃを用
い、２番目の90゜パルスの前と３番目の90゜パルスの後
にディフュージョン用勾配磁場ＤＧを印加するものが挙
げられる。In another embodiment of the present invention, as in a pulse sequence Pb shown in FIG. 5, a diffusion gradient magnetic field DG is applied to each axis at a timing before and after the second 180 ° pulse γ. No. As still another embodiment of the present invention, as shown in FIG.
A gradient magnetic field for diffusion before the second 90 ° pulse and after the third 90 ° pulse using a pulse sequence Pc using stimulated echo using an (90 °)-(90 °) RF pulse sequence. One that applies DG is exemplified.
【００１７】さらに他の実施例としては、(90゜)−(180
゜)−(180゜)や(90゜)−(90゜)−(90゜)以外の(α)−
(β)−(γ)のＲＦパルス系列を用い、βパルスの前後に
ディフュージョン用勾配磁場ＤＧを印加するものが挙げ
られる。In still another embodiment, (90 °)-(180
(Α) except (゜)-(180 ゜) and (90 ゜)-(90 ゜)-(90 ゜)
A method using a (β)-(γ) RF pulse sequence and applying a diffusion gradient magnetic field DG before and after the β pulse is exemplified.
【００１８】[0018]
【発明の効果】この発明によれば、体動の影響を受けず
に、より定量的にディフュージョン情報を測定可能にな
る。According to the present invention, diffusion information can be measured more quantitatively without being affected by body movement.
【図１】この発明のディフュージョン測定装置として機
能するＭＲＩ装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an MRI apparatus functioning as a diffusion measurement apparatus according to the present invention.
【図２】この発明の一実施例のディフュージョン測定方
法のフロー図である。FIG. 2 is a flowchart of a diffusion measurement method according to an embodiment of the present invention.
【図３】この発明の一実施例のディフュージョン測定方
法に用いるパルスシーケンスの例示図である。FIG. 3 is an illustration of a pulse sequence used in the diffusion measurement method according to one embodiment of the present invention.
【図４】図２のパルスシーケンスにより選択励起される
ボクセルの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of voxels selectively excited by the pulse sequence of FIG. 2;
【図５】この発明の他の実施例のディフュージョン測定
方法に用いるパルスシーケンスの例示図である。FIG. 5 is an illustration of a pulse sequence used in a diffusion measurement method according to another embodiment of the present invention.
【図６】この発明のさらに他の実施例のディフュージョ
ン測定方法に用いるパルスシーケンスの例示図である。FIG. 6 is an exemplary diagram of a pulse sequence used in a diffusion measurement method according to still another embodiment of the present invention.
【図７】従来のＩＶＩＭ法によるパルスシーケンスの例
示図である。FIG. 7 is an illustration of a pulse sequence according to a conventional IVIM method.
１ ＭＲＩ装置 ２ 計算機 ３ シーケンスコントローラ ５ マグネットアセンブリ ＤＧ ディフュージョン用勾配磁場 Ｐａ パルスシーケンス ＳＸ Ｘ軸のスライス勾配磁場 ＳＹ Ｙ軸のスライス勾配磁場 ＳＺ Ｚ軸のスライス勾配磁場 Ｖ ボクセル α 90゜パルス β 第１の180゜パルス γ 第２の180゜パルス δ 90゜パルス Reference Signs List 1 MRI apparatus 2 Calculator 3 Sequence controller 5 Magnet assembly DG Gradient magnetic field for diffusion Pa Pulse sequence SX X-axis slice gradient magnetic field SY Y-axis slice gradient magnetic field SZ Z-axis slice gradient magnetic field V Voxel α 90 ° pulse β First 180 ° pulse γ Second 180 ° pulse δ 90 ° pulse
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−185149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−146138（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−135538（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/055 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-185149 (JP, A) JP-A-60-146138 (JP, A) JP-A-4-135538 (JP, A) (58) Field (Int.Cl.7 , DB name) A61B 5/055 JICST file (JOIS)
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