MRI原理教室⑤【パルスシーケンスチャート】

今回の記事はパルスシーケンスチャートです

前回まではプロトンの挙動など、私たちの体内の動きに注目をしてきました。
T1緩和、T2緩和などの基礎知識を使いながら楽しく学びましょう！

パルスシーケンスチャートとは？

MRIの参考書で上のような図を見たことはないでしょうか？

この図をパルスシーケンスチャートと呼んでいて、RFパルスおよび傾斜磁場の強さとタイミングを示した図となります。横軸が時間、線からの高さがRFパルスや傾斜磁場の強さを示しています。

パルスシーケンスチャートの意義

パルスシーケンスチャートから様々なことが読み取れます。が、、、

なぜ、このような図が必要なのでしょうか？

MRIは多くの因子が関わっている

CTやX線写真は電子密度により画像が決まる単因子画像です。

しかし、MRIは体内のプロトンを画像化しています。このプロトンから出る信号は様々な要因を含んでいます。前回までに学んだ、縦緩和時間(T₁)、横緩和時間(T₂)の他に流速や拡散係数などに左右されながら信号を出しています。

そして、どの因子がどの程度影響するのかで画像が大きく変わります。
それを把握できないと画像を正しく読み取ることができません。

強調画像

画像に意味を持たせるためにどの因子がどの程度、画像に影響を及ぼすのかを作り出します。それが強調画像です。

T₂値を強調するT₂強調画像では、信号の強弱から組織が水分を含んでいるのか、いないのかなどが分かります。

T₁値を強調するT₁強調画像からは、脂肪や早期出血などが分かります。

これらを強調するために必要なのが、『適切な強さとタイミング』で印加するRFと傾斜磁場で、それを図にしたのがパルスシーケンスチャートです。

スライス選択傾斜磁場

それでは１つ１つ見ていましょう。
まずはスライス傾斜磁場です。

3Tの場合、プロトンは全て127MHzで歳差運動をしています。信号を取得するために同じ127MHzのRFパルスを印加すると、全てのプロトンが共鳴してしまい、励起場所を選択できません。

そこでスライス方向に傾斜磁場を印加することで、位置により共鳴周波数が変化します。
共鳴周波数が変化することで、撮影したいスライス面のプロトンのみを励起させることができます。これがスライス選択傾斜磁場です。

周波数エンコード傾斜磁場

スライス選択傾斜磁場を印加することで、任意の断面を選択することが可能となりました。しかし、これだけではスライス面内の信号の分離は出来ていません。

スライス面内の位置情報を得るには、位相エンコード傾斜磁場と周波数エンコード傾斜磁場を使用します。

スライス選択傾斜磁場のみでは面内のスピンは全て同一です。このままではフーリエ変換をしても、位置を分別できません。

そこで先ほども登場した、傾斜磁場の出番です。
周波数エンコード方向に傾斜磁場をかけることで、位置ごとの磁場強度を変更します。

周波数エンコード傾斜磁場をかけることで、位置ごとの磁場強度を変更します。角周波数は磁場強度に比例するので、位置ごとに周波数が異なり分別ができるようになりました。

そして周波数エンコードはエコーを読み取る際い、各位置のエコーごとに周波数情報を付与しています。

位相エンコード傾斜磁場

周波数エンコードを付与することで、1列目、2列目、3列目は異なる周波数で回転をしていて分別ができるようになりました。

しかし、1行目、２行目、3行目のベクトルとしての周波数は同じに見えます。これを分別するために位相エンコード傾斜磁場を使います。

しかし、周波数エンコード傾斜磁場とは異なり、
ボクセルの数だけ傾斜磁場を変え、位相エンコードを行うことで位置情報を分離できます。(matrix256なら256回)

繰り返しになりますが、周波数エンコードはエコーを読み取る際い、各位置のエコーごとに周波数情報を付与しています。

しかし、位相エンコードは位置情報を位相差としてMRI信号に付加します。
つまり１つの傾斜磁場を付与しただけでは、行間ごとの位相の差は変わりません。
なのでボクセルごとに傾斜磁場を変更して、隣接したボクセル間に位相差を与えて位置情報を付加します。
(※大まかな説明として捉えてください)

まとめ

説明するのが下手で申し訳ないですが、概要だけでも理解できたら幸いです。。

それでは次回も一緒に頑張りましょう！！

ではまた!!