JP2001187040A - 磁気共鳴イメージング・システムにおける磁石の振動により生ずる画像アーティファクトを減少させる方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 磁気共鳴（ＭＲ）イメージング・システムに
おいて磁石の振動によって生ずる画像アーティファクト
を減少させる方法及び装置を提供する。 【解決手段】 磁場振動の定量化及び補償の体系的方法
が提供され、該方法は、ＭＲ画像に対応するｋ空間デー
タを取得するように構成されている磁場に含まれる振動
誤差成分を定量化する工程と、この振動誤差成分を用い
てｋ空間データを補正する工程とを含む。振動によって
誘発される磁場の摂動が、空間的に不変の磁場と、空間
的に線形の読み出し磁場勾配と、空間的に線形の位相エ
ンコード磁場勾配と、空間的に線形のスライス選択磁場
勾配とを含む。振動誤差成分は、空間的に不変の磁場の
空間的に独立の位相誤差、空間的に線形の読み出し磁場
勾配のｋ_x 空間変位誤差、空間的に線形の位相エンコー
ド磁場勾配のｋ_y 空間変位誤差及び空間的に線形のスラ
イス選択磁場勾配のスライス選択誤差のうちの少なくと
も１つであり得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的には、磁気共
鳴（ＭＲ）イメージング・システムに関する。より具体
的には、本発明は、ＭＲイメージング・システム内で発
生する磁石の振動によって生ずる画像アーティファクト
を減少させる装備を施したＭＲイメージング・システム
に関する。

【０００２】

【発明の背景】人体組織のような関心のある物体が一様
の磁場（ｘ、ｙ及びｚで表わされているデカルト座標系
においてｚ軸に沿った分極磁場Ｂ₀ ）にさらされると、
組織内のスピンの個々の磁気モーメントは、この分極磁
場に沿って整列しようとするが、各スピン固有のラーモ
ア周波数で分極磁場の周りを歳差運動する。物体すなわ
ち組織が、ｘｙ平面内に存在すると共にラーモア周波数
に近い周波数を持つ磁場（励起磁場Ｂ₁ ）にさらされる
と、整列した正味の磁気モーメントＭ_z がｘｙ平面に向
かって何らかの傾斜角度で回転すなわち「傾斜」して、
正味の横磁気モーメントＭ_t を生成する。励起磁場Ｂ₁
を停止させた後に、励起されたスピンによって信号が発
生され、該信号を受信して処理することにより画像を形
成することができる。

【０００３】これらの信号を用いて画像を形成するとき
には、線形の磁場勾配（Ｇ_x 、Ｇ_y及びＧ_z ）も用いら
れる。典型的には、撮像される物体は、採用されている
特定の局在化方法に応じてこれらの勾配の波形が変化す
るような一連の測定サイクルによって走査される。ＭＲ
信号とも呼ばれる核磁気共鳴（ＮＭＲ）受信信号の得ら
れた組をディジタル化すると共に処理して、多くの周知
の再構成アルゴリズムのうち１つを用いて画像を再構成
する。

【０００４】理想的には、関心のある物体を撮像するた
めには一様な磁場（Ｂ₀ ）及び完全に線形の磁場勾配
（Ｇ_x 、Ｇ_y 及びＧ_z ）が利用できるとよい。しかしな
がら、現実には、渦電流、勾配増幅器の非忠実性、勾配
の非線形性、磁場の不均一性及びマクスウェル項等の磁
場への摂動が存在し得るため、再構成されるＭＲ画像に
ボケ、歪み、ゴースト及びシフト等の画像アーティファ
クトが生ずる。近年、経費を抑えるためにＭＲイメージ
ング・システムに含まれる磁石が寸法及び重量について
小型化しており、これにつれて、画像アーティファクト
の重要な原因として他の摂動要因が出現している。

【０００５】磁石の寸法及び重量が減少するにつれて、
磁石の振動が次第に重大な問題となってきている。磁石
の振動により、摂動磁場すなわち振動成分を含んでいる
磁場が関心のある物体に印加されるようになる。する
と、これらの振動成分は、再構成されるＭＲ画像に望ま
しくない画像アーティファクトを形成する。全ての重要
な振動成分を完全に排除するように先手を打って磁石を
設計することは、経費の制約があってしばしば困難であ
る。

【０００６】従って、ＭＲ画像を再構成する前に磁石の
振動によって生ずる画像アーティファクトを補正し又は
補償することの可能なＭＲイメージング・システムの必
要性が存在している。また、これを実現するために、磁
場の振動成分を定量化することの可能なＭＲイメージン
グ・システムの必要性が存在している。

【０００７】

【発明の概要】本発明の一実施例は、ＭＲイメージング
・システムの磁石の振動によって生ずる画像アーティフ
ァクトを減少させる方法に関する。この方法は、摂動磁
場に含まれる振動誤差成分を定量化する工程を含んでい
る。摂動磁場を補償して、ＭＲ画像に対応するｋ空間デ
ータを取得する。

【０００８】本発明のもう１つの実施例は、磁石の振動
によって生ずる画像アーティファクトを減少させるＭＲ
イメージング・システムに関する。このシステムは、シ
ステム制御部を含んでいる。システム制御部は、磁石の
振動によって生ずる摂動磁場を相殺する補償磁場を構成
することが可能である。システム制御部は更に、摂動磁
場に含まれている振動誤差成分を算出することが可能で
ある。

【０００９】本発明の更にもう１つの実施例は、磁石の
振動によって生ずる画像アーティファクトを減少させる
ＭＲイメージング・システムに関する。このシステム
は、ＭＲ画像に対応するｋ空間データを取得するための
パルス・シーケンスを構成する手段を含んでいる。パル
ス・シーケンスは、補償磁場を含んでいる。本システム
は更に、パルス・シーケンスに含まれる振動誤差成分を
算出する手段を含んでいる。前述の構成する手段は、算
出する手段に結合されている。

【００１０】

【発明の詳しい説明】図１には、磁気共鳴（ＭＲ）イメ
ージング・システムの主要な構成要素が示されている。
システムの動作は、入力装置１０１と制御パネル１０２
と表示器１０４とを含んでいる操作者コンソール１００
によって制御される。コンソール１００はリンク１１６
を介して独立したコンピュータ・システム１０７と連絡
しており、コンピュータ・システム１０７により、操作
者はスクリーン１０４上での画像の形成及び表示を制御
することが可能になる。コンピュータ・システム１０７
は、バックプレーンを介して互いに連絡する幾つかのモ
ジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像
プロセッサ・モジュール１０６と、ＣＰＵモジュール１
０８と、画像データ・アレイ（配列）を記憶するフレー
ム・バッファとして当業界で公知のメモリ・モジュール
１１３とが含まれている。コンピュータ・システム１０
７は、画像データ及びプログラムを記憶するためのディ
スク記憶装置１１１及びテープ・ドライブ１１２に結合
されており、また、高速シリアル・リンク１１５を介し
て別個のシステム制御部１２２と連絡している。

【００１１】システム制御部１２２は、バックプレーン
によって共に接続されている一組のモジュールを含んで
いる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール１１
９とパルス発生器モジュール１２１とが含まれており、
パルス発生器モジュール１２１はシリアル・リンク１２
５を介して操作者コンソール１００に接続されている。
リンク１２５を介して、システム制御部１２２は実行さ
れるべき走査シーケンスを指示する命令（コマンド）を
操作者から受け取る。パルス発生器モジュール１２１
は、システムの構成要素を動作させて、所望の走査シー
ケンスを実行させる。パルス発生器モジュール１２１
は、ＲＦパルスのタイミング、強さ及び形状、並びにデ
ータ取得ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデ
ータを生成する。パルス発生器モジュール１２１は一組
の勾配増幅器１２７に接続されており、走査中に発生さ
れるべき勾配パルスのタイミング及び形状を制御する。
パルス発生器モジュール１２１はまた、電極からのＥＣ
Ｇ（心電図）信号又はベローズからの呼吸信号等のよう
に患者に接続されている幾つかの異なるセンサから信号
を受け取る生理学的取得制御器１２９から患者データを
受け取る。最後に、パルス発生器モジュール１２１は、
患者及び磁石系の状態に関連した様々なセンサから信号
を受け取る走査室インタフェイス回路１３３に接続され
ている。走査室インタフェイス回路１３３を介して、患
者位置決めシステム１３４もまた、走査に望ましい位置
へ患者を移動させるための命令を受け取る。

【００１２】パルス発生器モジュール１２１によって発
生される勾配波形は、Ｇ_x 増幅器とＧ_y 増幅器とＧ_z 増
幅器とで構成されている勾配増幅器システム１２７に印
加される。各々の勾配増幅器が、全体的に参照番号１３
９で示されているアセンブリ内の対応する勾配コイルを
励起して、取得された信号を空間的にエンコードするの
に用いられる磁場勾配を発生する。勾配コイル・アセン
ブリ１３９は、分極用磁石１４０と全身型ＲＦコイル１
５２とを含んでいる磁石アセンブリ１４１の一部を形成
している。

【００１３】システム制御部１２２内の送受信器モジュ
ール１５０がパルスを発生し、これらのパルスはＲＦ増
幅器１５１によって増幅されて、送信／受信（Ｔ／Ｒ）
スイッチ１５４によってＲＦコイル１５２に結合され
る。この結果として、患者の体内の励起した核によって
発生される信号は、同じＲＦコイル１５２によって検知
されて、送信／受信スイッチ１５４を介して前置増幅器
１５３に結合される。増幅されたＭＲ信号は、送受信器
１５０の受信器部において復調され、フィルタ処理さ
れ、ディジタル化される。送信／受信スイッチ１５４
は、パルス発生器モジュール１２１からの信号によって
制御されて、送信モード時にはＲＦ増幅器１５１をコイ
ル１５２に電気的に接続し、受信モード時には前置増幅
器１５３を接続する。送信／受信スイッチ１５４はま
た、送信モード又は受信モードのいずれの場合にも、分
離型ＲＦコイル（例えば、頭部コイル又は表面コイル）
を用いることを可能にする。

【００１４】ＲＦコイル１５２によって検知されたＭＲ
信号は、送受信器モジュール１５０によってディジタル
化されてシステム制御部１２２内のメモリ・モジュール
１６０へ転送される。走査が完了してデータ・アレイの
全体がメモリ・モジュール１６０内に取得されたら、ア
レイ・プロセッサ１６１が動作して、これらのデータを
画像データ・アレイへフーリエ変換する。これらの画像
データは、シリアル・リンク１１５を介してコンピュー
タ・システム１０７へ伝送されて、ここで、ディスク・
メモリ１１１に記憶される。操作者コンソール１００か
ら受信された命令に応答して、これらの画像データをテ
ープ・ドライブ１１２に保管してもよいし、又は画像プ
ロセッサ１０６によって更に処理して操作者コンソール
１００へ伝送して、表示装置１０４に表示してもよい。

【００１５】図１及び図２について詳細に説明する。送
受信器１５０は、電力増幅器１５１を介してコイル１５
２ＡにおいてＲＦ励起磁場Ｂ₁ を発生すると共に、コイ
ル１５２Ｂ内に誘導された結果としての信号を受信す
る。上述のように、コイル１５２Ａ及びコイル１５２Ｂ
は、図２に示すような分離型であってもよいし、又は図
１に示すような単体の全身型コイルであってもよい。Ｒ
Ｆ励起磁場の基本周波数すなわち搬送周波数は、ＣＰＵ
モジュール１１９及びパルス発生器モジュール１２１か
ら一組のディジタル信号を受信している周波数合成器２
００の制御下で発生される。これらのディジタル信号
は、出力２０１において発生されるＲＦ搬送波信号の周
波数及び位相を指示している。命令に従って発生された
ＲＦ搬送波は、変調器及びアップ・コンバータ２０２に
印加され、ここで、その振幅は、やはりパルス発生器モ
ジュール１２１から受信された信号Ｒ(t) に応答して変
調される。信号Ｒ(t) は、発生されるべきＲＦ励起パル
スの包絡線を画定しており、記憶されている一連のディ
ジタル値を相次いで読み出すことによりモジュール１２
１内で発生されている。これらの記憶されているディジ
タル値はまた、オペレータ・コンソール１００から変更
することができ、所望の任意のＲＦパルス包絡線を発生
することを可能にしている。

【００１６】出力２０５において発生されたＲＦ励起パ
ルスの振幅は、バックプレーン１１８からディジタル命
令を受信している励起用減衰器回路２０６によって減衰
される。減衰されたＲＦ励起パルスは、ＲＦコイル１５
２Ａを駆動する電力増幅器１５１に印加される。送受信
器１２２のこの部分については、米国特許第４，９５
２，８７７号に更に詳細に記載されている。本特許はこ
こに参照されるべきものである。

【００１７】図１及び図２の説明を続ける。被検体によ
って発生されたＭＲ信号は、受信用コイル１５２Ｂによ
って検知され、前置増幅器１５３を介して受信器減衰器
２０７の入力に印加される。受信器減衰器２０７は、バ
ックプレーン１１８から受信されるディジタル減衰信号
によって決定されている量だけ信号を更に増幅する。

【００１８】受信信号は、ラーモア周波数又はそれに近
い周波数にあり、この高周波信号は、ダウン・コンバー
タ２０８によって次の２段階の処理で下降変換（ダウン
・コンバート）される。すなわち、先ず、ＭＲ信号を線
２０１の搬送波信号と混成し、次いで、得られた差信号
を線２０４の２．５ＭＨｚの基準信号と混成する。下降
変換されたＭＲ信号は、アナログ・ディジタル（Ａ／
Ｄ）変換器２０９の入力に印加され、Ａ／Ｄ変換器２０
９は、アナログ信号をサンプリングしてディジタル化し
てディジタル検出器及び信号プロセッサ２１０に印加
し、ディジタル検出器及び信号プロセッサ２１０は、受
信信号に対応する１６ビットの同相（Ｉ）値及び１６ビ
ットの直角位相（Ｑ）値を生成する。受信信号について
のディジタル化されたＩ値及びＱ値から成る得られたス
トリームは、バックプレーン１１８を介してメモリ・モ
ジュール１６０へ出力され、ここで、本発明に従って正
規化された後に、画像を再構成するのに用いられる。

【００１９】ＭＲ画像取得の過程で磁石アセンブリ１４
１によって生ずる機械的振動により、関心のある物体に
対応する画像データ集合に摂動を与えるような理想的で
ない磁場が生ずる。この理想的でない磁場すなわち振動
磁場ｂ(t) により、画像データ集合は、再構成されるＭ
Ｒ画像が歪み、ゴースト、画像シフト、シェーディン
グ、ボケ及び強度変動等の様々な画質の問題を有し得る
ような理想的でないものになる。従って、１つ又はこれ
よりも多い磁場振動誤差成分を識別すると共に定量化し
て、これらの誤差成分を補償することにより、補償しな
ければ再構成されるＭＲ画像に現われていたであろう画
像アーティファクトを最小限に抑えるか又は排除するこ
とができる。

【００２０】振動磁場ｂ（ｔ）は、その振動モードに関
わらず、ラプラスの方程式∇²ｂ(t)＝０を満たしていな
ければならない。従って、振動磁場ｂ(t) は、その様々
な空間成分（又は球面調和関数）の和によって記述する
ことができる。すなわち、 ｂ(t)＝ｂ₀(t)＋ｇ_x(t)ｘ＋ｇ_y(t)ｙ＋ｇ_z(t)ｚ＋... （１） ここで、ｂ₀(t)は空間的に不変の磁場であり、ｇ_x(t)、
ｇ_y(t)及びｇ_z(t)はそれぞれｘ方向、ｙ方向及びｚ方向
に沿った空間的に線形の勾配磁場であり、省略されてい
る項は空間的に高次の磁場である。式（１）の全ての項
が時間変数ｔに依存していることに留意されたい。典型
的には、ｂ₀(t)は主磁場摂動、ｇ_x(t)は周波数エンコー
ド勾配摂動又は読み出し勾配摂動、ｇ_y(t)は位相エンコ
ード勾配摂動、及びｇ_z(t)はスライス選択勾配摂動とも
呼ばれる。

【００２１】振動磁場ｂ(t) が式（１）に明示的に示す
４つの項によって近似され得るように、より高次の勾配
項は無視できる振動誤差成分を含んでいるものと仮定す
る。但し、以下で更に詳細に説明される定量化及び補償
の体系的方法（scheme）は、空間的に高次の磁場項を含
む振動磁場ｂ(t) についても具現化し得ることを理解さ
れたい。

【００２２】式（１）の４つの項の各々が多数の振動成
分を含む可能性があり、各々の成分が４つのパラメータ
すなわち振幅、周波数、位相及び減衰時定数によって定
義される。従って、ｂ₀(t)を次のように表現することが
できる。

【００２３】

【数１】

【００２４】ここで、Ｍ₀ は振動モードの総数であり、
ａ_m は振幅であり、ｆ_m は周波数であり、ζ_m は位相で
あり、λ_m は減衰時定数であり、ｍは振動モードの番号
である。同様に、式（１）の３つの線形勾配項（ｇ
_x(t)、ｇ_y(t)、及びｇ_z(t)）を次のように表現すること
ができる。

【００２５】

【数２】

【００２６】ここで、それぞれｇ_x(t)、ｇ_y(t)、及びｇ
_z(t)について、Ｍ_x 、Ｍ_y 及びＭ_z は振動モードの総数
であり、ｇ_x,m 、ｇ_y,m 及びｇ_z,m は振幅であり、ｆ
_x,m 、ｆ _y,m 及びｆ_z,m は周波数であり、ζ_x,m 、ζ
_y,m 及びζ_z,m は位相であり、λ_{x, m} 、λ_y,m 及びλ
_z,m は減衰時定数である。

【００２７】データ取得中の減衰効果は無視できるもの
と仮定すると、式（２ａ）〜式（２ｄ）を次のように単
純化することができる。

【００２８】

【数３】

【００２９】本発明の説明を簡単にするために上の単純
化を導入する。但し、本発明は式（３ａ）〜式（３ｄ）
の代わりに式（２ａ）〜式（２ｄ）すなわち無視できな
い減衰効果を含めて用いても具現化し得ることを理解さ
れたい。

【００３０】関心のある物体又は該物体の一部を撮像す
るために、ｐ列のｋ_x 空間データとｑ行のｋ_y 空間デー
タとで構成されているｐ×ｑの生のｋ空間データ点のア
レイを誘導し取得するように、１つ又はこれよりも多い
パルス・シーケンス（すなわちＲＦパルス及び勾配パル
ス）が構成される。パルス・シーケンスにより、励起し
た関心のある物体から１つ又はこれよりも多いＭＲ信号
が発生されて、ＭＲ信号が取得される。各々のＭＲ信号
がｐ個のデータ点を有する１行分のｋ_y 空間データを提
供する。このようにして、全部でｑ個のＭＲ信号をサン
プリングすると、関心のある物体の画像再構成を行なう
のに十分なｐ×ｑの生のｋ空間データ点のアレイが得ら
れる。

【００３１】図３には、磁場振動の定量化及び補償の体
系的方法の流れ図が示されている。この体系的方法は、
ループ開始ステップ６００と、磁場ｂ(t) 準備ステップ
６０２と、ｂ_0,n(t)の振動成分算出ステップ６０４と、
ｇ_x,n(t)の振動成分算出ステップ６０６と、ｇ_y,n(t)の
振動成分算出ステップ６０８と、ｇ_z(t)の振動成分算出
ステップ６１０と、画像データ取得開始ステップ６１２
と、ｇ_z(t)振動成分誘発誤差補償ステップ６１４と、ｂ
_0,n(t)振動成分誘発誤差補償ステップ６１６と、ｇ
_x,n(t)振動成分誘発誤差補償ステップ６１８と、ｇ
_y,n(t)振動成分誘発誤差補償ステップ６２０と、画像再
構成ステップ６２２と、判定ステップ６２４と、ループ
終了ステップ６２６と、増数（インクリメント）ステッ
プ６２８とを含んでいる。この体系的方法は、各々のＭ
Ｒエコー信号毎に、換言すればｋ空間データの各々の行
毎に、振動磁場ｂ(t) に対応する全ての振動誤差成分が
識別され、定量化され、利用されて対応するｋ空間デー
タに対する誤差補償を実行することができるように、ｎ
＝１，２，....，ｑ回実行される。ステップ６０４〜６
１０において算出された振動誤差成分をシステム制御部
１２２及び／又はコンピュータ・システム１０７によっ
て用いて、補償ステップ６１４〜６２０を実行する。定
量化及び補償の体系的方法に関連する実際の式は、ＭＲ
画像を取得するために具現化されるパルス・シーケンス
の形式に応じて僅かずつ異なるので、３つの異なるパル
ス・シーケンスすなわちスピン・エコー（ＳＥ）・パル
ス・シーケンス、ファスト・グラディエント・エコー
（ＦＧＲＥ）・パルス・シーケンス及びファスト・スピ
ン・エコー（ＦＳＥ）・パルス・シーケンスを用いてこ
の体系的方法を説明する。

【００３２】［ＳＥパルス・シーケンス］本発明の一実
施例では、操作者がＳＥパルス・シーケンスを用いて関
心のある物体のＭＲ画像を取得するようにＭＲイメージ
ング・システムすなわちループ開始ステップ６００を起
動する。ＭＲイメージング・システムの能力に応じて、
操作者がパルス・シーケンスの一覧の中からＳＥパルス
・シーケンスを直接的に指定してもよいし、システムが
ＳＥパルス・シーケンスに予め設定されていてもよい
し、又は走査時間、画像分解能、撮像したい組織の種類
及びその他の要件に基づいてシステムがＳＥパルス・シ
ーケンスを選択してもよい。一旦、ＳＥパルス・シーケ
ンスが選択されたら、このパルス・シーケンスは、振動
磁場ｂ(t) 準備ステップ６０２を実行することを含めて
構成される。準備ステップ６０２は、ｂ(t) を構成する
ｂ₀(t)、ｇ_x(t)、ｇ_y(t)及びｇ_z(t)の周波数、振幅及び
初期位相を構成設定することを含んでいる。

【００３３】図４には、ＳＥパルス・シーケンスの単純
化された波形図が示されている。当業界で周知のよう
に、ＳＥパルス・シーケンスは、９０°ＲＦパルス３０
０と、１８０°ＲＦパルス３０２と、データ取得ウィン
ドウ３０４（読み出し勾配がオンになっている期間）と
を含んでいる。第１の繰り返し周期（すなわちＴＲ）の
９０°ＲＦパルス３００の中央に基準時間点ｔ＝０が設
定される。９０°ＲＦパルス３００から１８０°ＲＦパ
ルス３０２までの時間をハーフ・エコー時間τと呼ぶ。
データ取得ウィンドウ３０４は、１８０°ＲＦパルス３
０２の後にｔ₁ からｔ₁ ≦ｔ≦ｔ₁ ＋Ｔにわたってオン
になる。ここで、時間ｔ₁ ＜２τであり、Ｔはデータ取
得ウィンドウの持続時間である。データ取得ウィンドウ
３０４をアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）ウィン
ドウとも呼ぶ。

【００３４】図４に示すように、データ取得ウィンドウ
３０４は、時刻ｔ＝ｔ₁ ＋ｄに位置する部分エコー中心
３０６と、時刻ｔ＝ｔ₁ ＋ｄ＋Δに位置する全エコー中
心３０８とを示す。前述の体系的方法は、部分エコー取
得を含んでいるＳＥパルス・シーケンスにも全エコー取
得を含んでいるＳＥパルス・シーケンスにも適用するこ
とができる。全エコー取得の場合は、部分エコー取得の
Δ＝０である特殊な例と考えることができる。図４か
ら、部分エコー・パラメータを次のように定義すること
ができる。

【００３５】 frac#echo＝１−（２Δ／Ｔ） （４ａ） また、次のタイミング関係を導出することができる。

【００３６】 ｔ₁＝２τ−（Ｔ／２）（frac#echo） （４ｂ） 及び Ｔ＝ｋ_xres／（２・ｒｂｗ） （４ｃ） ここで、ｒｂｗは受信器帯域幅（すなわち信号周波数は
−ｒｂｗから＋ｒｂｗにわたる）、及びｋ_xresは読み出
し方向に沿って取得されるｋ空間データ点の総数である
（すなわちｋ_xres＝ｐ）。ＳＥパルス・シーケンスは、
時間ＴＲを有し、全部でｑ回繰り返されて、ｑ行全ての
ｋ空間データを取得するように構成される（各々の第ｎ
のＴＲにおける名目上(nominal) の位相エンコード勾配
Ｇ_y には僅かな変更を加える。ここで、ｎ＝１，
２，....，ｑ）。

【００３７】一旦、ＳＥパルス・シーケンスが構成され
たら、振動成分算出ステップ６０４〜６１０が実行され
る。好ましくは、第ｎのエコー又はＴＲについてのステ
ップ６０４〜６１０は、関心のある物体に第ｎのエコー
又はＴＲについての対応するパルス・シーケンスを印加
して第ｎ行のｋ空間データを取得する前に完了する。ス
テップ６０４〜６１０は連続した順序として示されてい
るが、第ｎのパルス・シーケンスの開始の前にステップ
６０４〜６１０が完了する限り、ステップ６０４〜６１
０を任意の順序で実行してよいし又は同時に実行しても
構わない。このようにして、データ取得の前、データ取
得中又はデータ取得の後に振動誤差成分を補償すること
ができる。

【００３８】ｂ_0,n(t)の振動成分算出ステップ６０４に
移ると、ｂ₀(t)についての振動誤差成分は位相誤差φ
₀(t)を生ずる。各々のＴＲ時間について、位相誤差φ
₀(t)を次の３つの項で表現することができる。すなわ
ち、（１）９０°ＲＦパルス３００から１８０°ＲＦパ
ルス３０２までの時間（０≦ｔ≦τ）をカバーする第１
の項、（２）１８０°ＲＦパルス３０２からデータ取得
ウィンドウ３０６の開始までの時間（τ≦ｔ≦ｔ₁ ）を
カバーする第２の項、及び（３）データ取得ウィンドウ
３０６の最中の時間（ｔ₁ ≦ｔ′≦ｔ）をカバーする第
３の項である（図４を参照）。

【００３９】従って、第１のＴＲ（すなわちｎ＝１）に
ついての位相誤差φ₀(t)は、

【００４０】

【数４】

【００４１】となる。ここで、γは磁気回転定数であ
り、第１の項は１８０°ＲＦパルスの位相反転効果を考
慮に入れるように負の符号を含んでおり、ｂ₀(t)は式
（３ａ）で与えられている。位相誤差φ₀(t)は、第１の
ＴＲ時間についてデータ取得中に生ずる振動するｂ₀(t)
からの全位相誤差（すなわち振動誤差成分）を表わして
いる。

【００４２】ＳＥパルス・シーケンスは第１のＴＲの後
に繰り返されるので、後続の全てのＴＲ時間についての
位相誤差は、式（５）を用いて各々の特定のＴＲ区間に
適した新たなｂ₀(t)によって修正すると算出することが
できる。第１のＴＲ時間内の任意の時刻ｔ′（ｔ＝
ｔ′）について、第１のＴＲ時間でのｂ₀(t)は、

【００４３】

【数５】

【００４４】となり、第２のＴＲ時間内の任意の時刻
（ｔ＝ｔ′＋ＴＲ）でのｂ₀(t)は、

【００４５】

【数６】

【００４６】となることが分かる。ここで、式（３ａ）
のｂ₀(t)における時間変数ｔは、式（６ａ）及び式（６
ｂ）ではそれぞれｔ′及びｔ′＋ＴＲに置き換えられて
いる。この置き換えを行なうと、第２のＴＲでのｂ₀(t)
（すなわちｂ_0,2(t)は、式（６ａ）の位相ζ_m がζ_m,1
＝２πｆ_mＴＲ＋ζ_m
（６ｃ）に変化したことを除けば、第１のＴＲでの
ｂ₀(t)（すなわちｂ_0,1(t)）と本質的に同一であること
が明らかとなる。従って、所与のＭＲ画像取得について
任意のＴＲ時間における式（３ａ）のｂ₀(t)をより一般
的に次のように表現することができる。

【００４７】

【数７】

【００４８】ここで、ｎ＝１，２，....，ｑであり、ｑ
＝ＴＲ時間の総数又はｋ空間データの行の総数であり、
第ｎのＴＲについて０≦ｔ≦ＴＲであり、ζ_m,n-1 ＝２
π（ｎ−１）ｆ_m ＴＲ＋ζ_m である。

【００４９】次いで、式（５）を一般化して、所与のＭ
Ｒ画像取得の範囲内において任意の第ｎのＴＲ時間につ
いてｂ_0,n(t)の位相誤差φ_0,n(t)を算出することができ
る。

【００５０】

【数８】

【００５１】ここから、ステップ６０４において、式
（７ａ）及び式（７ｂ）を用いて、取得される第ｎ行の
ｋ空間データについてｂ_0,n(t)の位相誤差φ_0,n(t)を算
出する。ｂ_0,n(t)の形態に応じて、第ｎのエコー又はＴ
Ｒについてのφ_0,n(t)を数値的に解くこともできるし又
は解析的に解くこともできる。

【００５２】ｇ_x,n(t)の振動成分算出ステップ６０６に
ついて述べると、ｇ_x(t)の振動誤差成分は、ｋ_x 空間変
位誤差Δｋ_x(t)を生ずる。ｋ_x 空間変位誤差Δｋ_x(t)に
より、ｋ_x 方向にｋ空間データの歪みが生ずる。

【００５３】式（７ａ）におけるｂ₀(t)のｂ_0,n(t)への
特性付け又は誘導と同様に、式（３ｂ）のｇ_x(t)も第ｎ
のＴＲ時間について特性付けすることができる。

【００５４】

【数９】

【００５５】ここで、ζ_x,m,n-1 ＝２π（ｎ−１）ｆ
_x,m ＴＲ＋ζ_x,m である。次いで、式（７ｂ）を用い
て、ｂ_0,n(t)を式（８ａ）のｇ_x,n(t)で置き換えて、第
ｎのＴＲについてのΔｋ_x,n(t)を算出することができ
る。

【００５６】

【数１０】

【００５７】ここから、ステップ６０６において、取得
される第ｎ行のｋ空間データについてｇ_x,n(t)のｋ_x 空
間変位誤差Δｋ_x,n(t)が式（８ａ）及び式（８ｂ）を用
いて算出される。ｇ_x,n(t)の形態に応じて、Δｋ_x,n(t)
を数値的に解くこともできるし又は解析的に解くことも
できる。

【００５８】ｇ_y,n(t)の振動成分算出ステップ６０８に
ついて述べると、ｇ_y(t)の振動誤差成分はｋ_y 空間変位
誤差Δｋ_y(t)を生ずる。ｋ_y 空間変位誤差により、ｋ空
間データ点がｋ_y 方向に歪む。ｇ_y(t)の位相エンコード
勾配誤差は、ｇ_x(t)の読み出し勾配誤差の対応物であ
り、ｇ_y,n(t)及びΔｋ_y,n(t)を得るためには式（８ａ）
及び式（８ｂ）を次のように修正するだけでよい。

【００５９】

【数１１】

【００６０】ここで、ｇ_y,n(t)は式（３ｃ）のｇ_y(t)を
第ｎのＴＲ時間について表現したものであり、ζ
_y,m,n-1 ＝２π（ｎ−１）ｆ_y,m ＴＲ＋ζ_y,m である。
ここから、ステップ６０８において、取得される第ｎ行
のｋ空間データについてｇ_y,n(t)のｋ _y 空間変位誤差Δ
ｋ_y,n(t)が式（９ａ）及び式（９ｂ）を用いて算出され
る。ｋ _y 空間変位誤差Δｋ_y,n(t)は、数値的方法によっ
て数学的に解くこともできるし、又は解析的方法によっ
て解くこともできる。

【００６１】ｇ_z(t)の振動成分算出ステップ６１０につ
いて述べると、ｇ_z(t)の振動誤差成分はスライス選択勾
配誤差Δｋ_z を生ずる。φ_0,n(t)、Δｋ_x,n(t)及びΔｋ
_y,n(t)とは異なり、Δｋ_z は、第ｎの９０°ＲＦパルス
から第ｎエコーの中心までの時間区間を用いて評価され
る時間に独立の関数Δｋ_z,n によって近似することがで
きる。第ｎの１８０°ＲＦパルスの位相反転効果を考慮
に入れると、第ｎのＴＲについてのΔｋ_z,n は、

【００６２】

【数１２】

【００６３】となり、ここで、ｇ_z(t)は式（３ｄ）によ
って与えられている。式（７ｂ）、式（８ｂ）及び式
（９ｂ）と同様に、式（１０）を次のようにも表現する
ことができる。

【００６４】

【数１３】

【００６５】ここで、

【００６６】

【数１４】

【００６７】である。

【００６８】ステップ６０４〜６１０が実行された後の
次のステップは、画像データ取得開始ステップ６１２で
ある。ステップ６１２において、第ｎ行のｋ空間データ
を取得するように構成されているＳＥパルス・シーケン
スが関心のある物体に印加される。

【００６９】第ｎ行のｋ空間データの画像データ取得の
前に、補償ステップ６１４が実行される。好ましくは、
第ｎのＴＲについてのスライス選択勾配Ｇ_z(t)が、第ｎ
のＴＲについて算出されたΔｋ_z,n から構成される補正
パルス又は補正波形を含めることにより修正される。図
５に示すように、補正パルス又は補正波形は、（ａ）パ
ルスの下方の面積として−Δｋ_z,n ／２πγを有するブ
リップ形勾配パルス３１０すなわちｇ_zcomp1（図５
（ａ）を参照）であるか、又は（ｂ）パルスの下方の面
積としてやはり−Δｋ_z,n ／２πγを有する付加的なク
ラッシャ又はスライス再集束勾配パルス３１２すなわち
ｇ_zcomp2（図５（ｂ）を参照）であり得る。いずれの場
合にも、補正パルス又は補正波形は、第ｎのＴＲについ
て元の振動するｇ_z(t)によって誘発されるΔｋ_z,n 誤差
を「打ち消す（cancel）」ように作用する。

【００７０】ブリップ形勾配パルス３１０は、図５
（ａ）では第ｎの１８０°ＲＦパルスの後に生ずるもの
として図示されているが、代替的に、第ｎの９０°ＲＦ
パルスの後から第ｎエコーの開始の前までの任意の時刻
から補償を実行することもできる。ブリップ形勾配パル
ス３１０の形状は変形自在であり、図示の三角形に限定
されている訳ではない。但し、１８０°ＲＦパルスとエ
コーの開始との間の時間内に正のパルスが用いられてい
るならば、９０°ＲＦパルスと１８０°ＲＦパルスとの
間の時間内に用いるときには負のパルスを具現化しなけ
ればならない（１８０°ＲＦパルスの位相反転効果を相
殺するために）。同様に、付加的な勾配パルス３１２も
また、９０°ＲＦパルスの後からエコーの開始の前まで
の任意の時刻に発生させることができ、任意のパルス形
状を有していてよく、９０°ＲＦパルスと１８０°ＲＦ
パルスとの間に印加される場合には極性をフリップさせ
なければならない。

【００７１】図３では、ステップ６１４〜６２０は連続
した順序として示されているが、ステップ６１４〜６２
０はこの順序に必ずしも従う必要はなく、同時に実行さ
れてもよい。補償ステップ６１６において、ｂ_0,n(t)に
よって誘発される位相誤差φ _0,n(t)は、データ取得の後
であるが画像再構成の前に第ｎ行のｋ空間データにおい
て補償され得る。補償又は補正は、第ｎのＴＲについて
の位相誤差φ_0,n(t)（式（７ｂ）を用いて算出される）
を用いて第ｎ行の各々のｋ空間データ点との位相減算を
実行することを含んでいる。このようにして、摂動する
（すなわち振動する）ｂ_0,n(t)から生ずる画像アーティ
ファクトが最小限に抑えられるか又は排除される。位相
減算による補正の方法については、General Electric C
ompany社が所有する米国特許第５，６４２，０４７号に
更に詳細に記載されている。本特許はここに参照される
べきものである。

【００７２】代替的には、振動汚染されているｋ空間デ
ータを補正する（すなわちデータ取得の後での補正）代
わりに、補償ステップ６１６は、第ｎ行のデータ取得が
進行している間に第ｎのＴＲについてφ_0,n(t)の補正を
実行することを含んでいてもよい。第ｎのＴＲについて
の位相誤差φ_0,n(t)は、送受信器１５０の受信器部の位
相を動的に調節することにより補償され得る。このアプ
ローチを用いると、関心のある物体から発生されたＭＲ
エコー信号が振動汚染されていても、データ取得又は受
信用装置自体を用いて誤差を相殺すると共に補正後のデ
ータを取得するので、取得されるデータは振動誤差を有
さなくなる。更にもう１つの代替的な方法では、第ｎの
ＴＲについての位相誤差φ_0,n(t)を、第ｎのＴＲについ
て主磁場を相応に調節するか又は受信器周波数を変化さ
せることにより、第ｎのｋ空間データの取得の前に補正
することもできる。この実行前補償のアプローチは、ｂ
_{0, n}(t)が第ｎ行全体のｋ空間について一定値である場合
に特に効果的である。受信器の位相及び周波数の調節を
用いた補正方法については、両者ともGeneral Electric
Company社が所有する米国特許第５，８６４，２３３号
及び５，９２３，１６８号に更に詳細に記載されてい
る。これらの特許はここに参照されるべきものである。

【００７３】補償ステップ６１８及び６２０において、
ｇ_x,n(t)によって誘発されたｋ_x 空間変位誤差Δｋ
_x,n(t)及びｇ_y,n(t)によって誘発されたｋ_y 空間変位誤
差Δｋ_{y, n}(t)がそれぞれ、画像再構成の前に、取得され
た第ｎ行のｋ空間データにおいて補償される。第ｎのＴ
Ｒについての変位誤差Δｋ_x,n(t)及びΔｋ_y,n(t)（これ
らは式（８ｂ）及び式（９ｂ）を用いて算出される）を
用いて、公知の格子再設定（regridding）アルゴリズム
の１つを用いて歪んだｋ空間を直線の格子に復元する。
格子再設定アルゴリズムについては、IEEE Transaction
s in Medical Imaging誌、第１０巻、第４７３頁〜第４
７８頁（１９９１年）のJ. I. Jackson等による「格子
設定を用いたフーリエ反転のための畳み込み関数の選択
（Selectionof a Convolution Function for Fourier I
nversion Using Gridding）」に更に詳細に記載されて
いる。本論文はここに参照されるべきものである。

【００７４】代替的には、磁石の振動によって生ずる第
ｎのＴＲについての勾配誤差すなわちｇ_x,n(t)及びｇ
_y,n(t)をパルス・シーケンスの修正を通じて補償するこ
ともできる。このアプローチでは、ｇ_x,n(t)及びｇ
_y,n(t)それぞれの２つの誤差項の各々が、更に、取得前
誤差と取得時誤差とに分割される。

【００７５】ｇ_x,n(t)及びｇ_y,n(t)に関連する取得前誤
差は、第ｎ行のｋ空間データについて２つのｋ空間オフ
セットによって記述され、これをそれぞれ式（１１ａ）
及び式（１１ｂ）に示す。

【００７６】

【数１５】

【００７７】取得前誤差は、面積がそれぞれ−Δｋ
_x,n,pre ／（２πγ）及び−Δｋ_y,n,pre／（２πγ）
に等しい読み出し勾配パルス及び位相エンコード勾配パ
ルスを用いて補償することができる。補償勾配パルス
は、独立したパルスであってもよいし、位相分散用読み
出し勾配パルス及び名目上の位相エンコード勾配パルス
等の既存の勾配パルスと結合されていてもよい。

【００７８】取得時誤差は、それぞれ読み出し勾配軸及
び位相エンコード勾配軸上の２つの摂動勾配として記述
される。すなわち、ｔ₁≦ｔ＜ｔ₁＋Ｔについて、 ｇ_x,n,acq(t)＝ｇ_x,n(t) （１１ｃ） ｔ₁≦ｔ＜ｔ₁＋Ｔについて、 ｇ_y,n,acq(t)＝ｇ_x,n(t) （１１ｄ） 読み出し勾配誤差ｇ_x,n,acq(t)は、名目上の読み出し勾
配をＧ_x(t)からＧ_x(t)−ｇ_x,n,acq(t)に変化させること
により補償することができる。位相エンコード勾配誤差
ｇ_y,n,acq(t)は、読み出し勾配と同時に位相エンコード
勾配軸に−ｇ_{y,n, acq}(t)に等しい相殺用勾配を付加する
ことにより補償することができる。格子再設定を用いた
前述のｋ空間補正方法とは異なり、パルス・シーケンス
の修正に基づく補償アプローチは、振動の影響を含まな
いｋ空間データを生成する。従って、取得されたｋ空間
データを画像再構成に直接的に用いることができる。

【００７９】判定ステップ６２４においては、所与のＭ
Ｒ画像について全ての行のｋ空間データが補正され終わ
っていなければ（すなわちｎ＜ｑ）、判定ステップ６２
４は、次の振動誤差成分に関わる計算及び補正（すなわ
ちステップ６２８においてｎ＝ｎ＋１）を実行するよう
に指令する。他の場合には、所与のＭＲ画像について全
ての行のｋ空間データが補正されていれば（すなわちｎ
＝ｑ）、判定ステップ６２４は、磁場振動の定量化及び
補償の処理をこのＭＲ画像について終了するように指令
する。次に、ステップ６２２において画像再構成が実行
される。画像再構成は、フェルミ・フィルタを用いたフ
ーリエ変換、又は分数エコー若しくは分数回の励起（Ｎ
ＥＸ）のデータ集合のためのホモダイン再構成アルゴリ
ズム等の周知の再構成手法の任意のものを用いて行なう
ことが可能である。この時点で磁石の振動によって生ず
る画像アーティファクトを最小限しか含んでいないか又
は全く含んでいない再構成された画像データ集合は、例
えば、医療診断又は更なる処理に用いるために、画像表
示、記憶、遠隔サイトへの送信、フィルム若しくは印刷
による記録、又はその他の利用及び操作を行なうのに適
切なものとなっている。

【００８０】［ＦＧＲＥパルス・シーケンス］本発明の
もう１つの実施例では、磁場振動の定量化及び補償の体
系的方法は、ＦＧＲＥパルス・シーケンスを用いて取得
されるＭＲ画像に対して適用される。ＳＥパルス・シー
ケンスに関する体系的方法の上の大部分の記載がＦＧＲ
Ｅパルス・シーケンスについても適用可能である。ＦＧ
ＲＥパルス・シーケンスの具現化形態に特有の式、関心
のある時間区間及び／又はその他のパラメータについて
以下で議論する。

【００８１】一旦、ＦＧＲＥパルス・シーケンスが選択
されたら、ループ開始ステップ６００に入って、定量化
及び補償の体系的方法を開始する。次に、ＦＧＲＥパル
ス・シーケンスの構成設定の一部としてｂ(t) 準備ステ
ップ６０２が実行される。準備ステップ６０２は、ｂ
(t) を構成するｂ₀(t)、ｇ_x(t)、ｇ_y(t)及びｇ_z(t)の周
波数、振幅及び初期位相を構成設定する又は指定するこ
とを含んでいる。

【００８２】図６に、ＦＧＲＥパルス・シーケンスの単
純化された図が示されている。当業界で周知のように、
ＦＧＲＥパルス・シーケンスは、α°ＲＦパルス４００
と、データ取得ウィンドウ４０２（読み出し勾配Ｇ_x(t)
が作用している期間）とを含んでいる。α°ＲＦパルス
４００は、典型的には５°乃至９０°にわたるα、好ま
しくは３０°乃至６０°の間にあるαを有するＲＦパル
スである。第１のＴＲのα°ＲＦパルス４００の中央に
基準時間点ｔ＝０が設定される。データ取得ウィンドウ
４０２は、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）ウィ
ンドウとも呼ばれ、このウィンドウ４０２は、α°ＲＦ
パルス４００の後の時刻ｔ＝ｔ₁ にオンになって、時間
Ｔにわたってオンの状態にある。ウィンドウ４０２につ
いて、時刻ｔ＝ｔ₁ ＋ｄに位置する部分エコー中心４０
４、及び時刻ｔ＝ｔ₁ ＋ｄ＋Δに位置する全エコー中心
４０６もまた示されている。ここで、ΔはＭＲエコー信
号のピークとウィンドウ４０２の中心との間の離隔であ
る。ＦＧＲＥパルス・シーケンスは、部分エコー取得の
場合及び全エコー取得の場合の両方をカバーするように
意図されている。全エコー取得は、部分エコー取得のΔ
＝０である特殊な例と考えることができる。式（４ａ）
〜式（４ｃ）において与えられたタイミング関係は、図
６に示すＦＧＲＥパルス・シーケンスにも適用可能であ
る。ＦＧＲＥパルス・シーケンスは、繰り返し時間又は
期間ＴＲを有し、全部でｑ回繰り返されて（各々の第ｎ
のＴＲにおける位相エンコード勾配Ｇ_y(t)は異なるもの
とする。ここで、ｎ＝１，２，....，ｑ）、所望のＭＲ
画像について全部でｑ行のｋ空間データを取得するよう
に構成される。

【００８３】ｂ(t) 準備ステップ６０２の後に、振動成
分算出ステップ６０４〜６１０が実行される。ｂ_0,n(t)
の振動成分算出ステップ６０４において、第ｎのＴＲに
ついての位相誤差φ_0,n(t)が次の２つの項によって算出
される。すなわち（１）第ｎのα°ＲＦパルスから第ｎ
のデータ取得ウィンドウの開始までの時間（０≦ｔ≦ｔ
₁ ）をカバーする第１の項、及び（２）第ｎ行のデータ
取得中の時間（ｔ₁ ≦ｔ′≦ｔ）をカバーする第２の項
である（図６を参照）。このようにして、ＦＧＲＥパル
ス・シーケンスを用いた場合の第ｎのＴＲについての位
相誤差φ_0,n(t)が、式（７ｂ）を次のように修正するこ
とにより与えられる。

【００８４】

【数１６】

【００８５】ここで、γは磁気回転定数であり、ｂ
_0,n(t)は式（７ａ）において与えられている。ＦＧＲＥ
パルス・シーケンスには再集束ＲＦパルスは用いられな
いので、位相反転効果を考慮に入れる必要はないことに
留意されたい。

【００８６】ｇ_x,n(t)の振動成分算出ステップ６０６に
おいて、ＦＧＲＥパルス・シーケンスを用いた場合の第
ｎのＴＲについてのｋ_x 空間変位誤差Δｋ_x,n(t)は、式
（１２）を用いるが、但しｂ_0,n(t)を式（８ａ）のｇ
_x,n(t)で置き換えて、次のようにして算出される。

【００８７】

【数１７】

【００８８】ｇ_y,n(t)の振動成分算出ステップ６０８に
おいて、ＦＧＲＥパルス・シーケンスを用いた場合の第
ｎのＴＲについてのｋ_y 空間変位誤差Δｋ_y,n(t)は、式
（１２）を用いるが、但しｂ_0,n(t)を式（９ａ）のｇ
_y,n(t)で置き換えて、次のようにして算出される。

【００８９】

【数１８】

【００９０】ｇ_z(t)の振動成分算出ステップ６１０にお
いて、ＦＧＲＥパルス・シーケンスを用いた場合の第ｎ
のＴＲについてのスライス選択勾配誤差Δｋ_z,n は、第
ｎのα°ＲＦパルスから第ｎのＭＲエコー信号の中心ま
での時間区間をカバーするように式（１０）を修正する
ことにより次のようにして与えられる。

【００９１】

【数１９】

【００９２】代替的には、式（１５）を次のように表現
してもよい。

【００９３】

【数２０】

【００９４】ここで、ｇ_z,n(t)は式（１０ｂ）によって
与えられている。

【００９５】式（１２）〜式（１５ａ）を用いて振動誤
差成分を数値的に又は解析的に算出すると、適当な補償
ステップ６１４〜６２０を実行して、前述のようにして
第ｎ行のｋ空間データを補正することができる。例え
ば、補償ステップ６１４において、補正パルス又は補正
波形はパルスの下方の面積として−Δｋ_z,n ／２πγを
有する。更に、補正パルス又は補正波形は、図５（ａ）
〜図５（ｂ）にそれぞれ示すように、ブリップ形勾配パ
ルスであってもよいし、又は付加的なクラッシャ若しく
はスライス再集束勾配パルスであってもよい。補正パル
スは、第ｎのα°ＲＦパルスの後から第ｎエコーの開始
の前までの任意の位置に付加することができる。但し、
再集束ＲＦパルスが用いられていないので、位相反転効
果を相殺するための補正パルスの極性の負反転は必要で
ない。

【００９６】以上の処理が、望ましくない磁石の振動の
存在についてｑ行全てのｋ空間データが補正され終わる
まで次のＴＲ時間について繰り返される。次いで、補正
済のｋ空間データを用いて、再構成ステップ６２２にお
いてＭＲ画像が再構成される。

【００９７】［ＦＳＥパルス・シーケンス］本発明の更
にもう１つの実施例では、ＦＳＥパルス・シーケンスを
用いて取得されるＭＲ画像に対して磁場振動の定量化及
び補償の体系的方法が適用されるものとして示される。
ここでも、ＳＥパルス・シーケンスについて与えられた
前の記載は本パルス・シーケンスにも適用可能であり、
式及び他のパラメータの変更について以下で議論する。

【００９８】図７には、ＦＳＥパルス・シーケンスの単
純化された図が示されている。ＦＳＥパルス・シーケン
スは、９０°ＲＦパルス５００と、第１の１８０°ＲＦ
パルス５０２と、第１のデータ取得ウィンドウ５０４
と、第２の１８０°ＲＦパルス５０６と、第２のデータ
取得ウィンドウ５０８と、第３の１８０°ＲＦパルス５
１０と、第３のデータ取得ウィンドウ５１２とを含んで
いる。データ取得の第１のＴＲ（又はショット）の９０
°ＲＦパルス５００の中央に基準時間点ｔ＝０が設定さ
れる。第１の１８０°ＲＦパルス５０２は、時間区間τ
の後に９０°ＲＦパルス５００に続く。第１のデータ取
得ウィンドウ５０４は、第１の１８０°ＲＦパルス５０
２の後に続き、時刻ｔ＝ｔ₁ にオンになる。第１のデー
タ取得ウィンドウ５０４がオフになった後に、第１の１
８０°ＲＦパルス５０２からエコー間隔（ｅｓｐ）を空
けて、第２の１８０°ＲＦパルス５０６が実行される。
同様に、第３の１８０°ＲＦパルス５１０は、第２の１
８０°ＲＦパルス５０６から時間区間ｅｓｐの後に実行
され、第２及び第３の１８０°ＲＦパルス５０６及び５
１０に続いて、それぞれ時刻ｔ＝ｔ₂ 及びｔ＝ｔ₃ にお
いて第２及び第３のデータ取得ウィンドウ５０８及び５
１２が実行される。ウィンドウ５０４、５０８及び５１
２の各々が時間Ｔにわたってオンになっている。

【００９９】このようにして、当業界で周知のように、
各々のＦＳＥパルス・シーケンスが１つの９０°ＲＦパ
ルスと、これに続いて全部でｊ個の１８０°ＲＦパルス
と、各々の１８０°ＲＦパルスに続いて対応するデータ
取得ウィンドウとを含んでいる。各々のデータ取得ウィ
ンドウにおいて、エコー又は１行分の生のｋ空間データ
が取得される。このようなＦＳＥパルス・シーケンスが
全部でｉ回（ｉショットとも呼ぶ）にわたって実行され
て、全部でｑ行の生のｋ空間データを完成する。換言す
ると、取得されるＭＲ画像について、ＦＳＥパルス・シ
ーケンスはｉ回又はｉショットにわたって実行する必要
があり、各々の第ａショットがｊ個のエコーを誘発し、
従って、ｊ行のｋ空間データ取得を行なう。ショット当
たりのエコーの数ｊは、２乃至１２８にわたることがで
き、好ましくは、ｊは８乃至１６の間の範囲にある。こ
のようにして、全部でｑ＝ｉ＊ｊ行のデータを取得する
ことができる。

【０１００】ＦＳＥパルス・シーケンスはＳＥパルス・
シーケンス又はＦＧＲＥパルス・シーケンスよりも複雑
であるため、ＦＳＥパルス・シーケンスの振動誤差成分
もより複雑である。中でも、１８０°ＲＦパルス（すな
わち再集束パルス・トレイン）によって生ずる多数の位
相反転効果、及び理想的でない再集束パルス・トレイン
によって生ずる励起したエコーを考慮に入れる必要があ
る。計算を単純にするために、誘導エコー経路（stimul
ated echo pathway）は、Magnetic Resonancein Medici
ne誌、第３０巻、第６０頁〜第６７頁（１９９３年）に
所載のX. Zhou等による「ファスト・スピン・エコーを
用いた高磁場ＭＲ微視的検査法（High-field MR Micros
copy Using Fast Spin Echoes ）」に示されているよう
な一定でないクラッシャ勾配波形を用いて位相分散する
ことができ、従って無視できるものと仮定する。実際に
は、誘導エコー経路は、ＦＳＥパルス・シーケンスでは
然程容易には無視できない。しかしながら、このような
仮定によって、主エコーが信号を支配している場合には
妥当な近似が可能になる。この条件下で、画像アーティ
ファクトを排除しないまでも少なくとも減少させること
ができる。

【０１０１】算出ステップ６０４について述べると、式
（６ａ）〜式（７ａ）に類似した導出法に基づいてｂ
₀(t)を第ａショットについて比較的簡便に表現すること
ができる。

【０１０２】

【数２１】

【０１０３】ここで、ζ_m,a ＝２π（ａ−１）ｆ_m Ｑ＋
ζ_m,1 であり、ＱはＦＳＥパルス・シーケンスのＴＲ時
間であり、ａ＝１，２，....，ｉショットである。ここ
で、第ａショットの第１エコー（ｃ＝１、ここで、ｃ＝
１，２，....，ｊエコー）に関連するｂ_0,a(t)を考え
る。ＳＥパルス・シーケンスの場合の振動誤差成分ｂ
_0,n(t)に類似して、第ａショットの第１エコーについて
のｂ_0,a(t)の振動成分φ_1,a(t)は、

【０１０４】

【数２２】

【０１０５】となり、ここで、

【０１０６】

【数２３】

【０１０７】である。第ａショットの第２エコー（ｃ＝
２）については、ｂ_0,a(t)の振動成分φ_2,a(t)は、

【０１０８】

【数２４】

【０１０９】となり、ここで、

【０１１０】

【数２５】

【０１１１】である。

【０１１２】このようにして、第ａショットの任意の第
ｃエコーについてのｂ_0,a(t)の振動成分φ_c,a(t)の一般
的な表現が次の式によって与えられる。

【０１１３】

【数２６】

【０１１４】ここで、

【０１１５】

【数２７】

【０１１６】（第ａショットの第ｃの１８０°ＲＦパル
スまでに蓄積された位相）、

【０１１７】

【数２８】

【０１１８】（ｃ＝１の１８０°ＲＦパルスにおける位
相）、及びｈ≧２について、

【０１１９】

【数２９】

【０１２０】（第（ｈ−１）の１８０°ＲＦパルスから
第ｈの１８０°ＲＦパルスまでの位相）、

【０１２１】

【数３０】

【０１２２】（第ｃの１８０°ＲＦパルスから第ｃのデ
ータ取得ウィンドウの開始までの位相）、 ｔ_c＝２ｃ・τ−Ｔ／２ （第ａショットの第ｃエコーのデータ取得開始時刻）、
及びｍｏｄ（ｈ，２）はｈ／２の剰余を表わしている。
従って、第ａショットの各々の第ｃエコー（すなわち換
言すると、取得される各々の第ｎ行のｋ空間データ。こ
こで、ｎ＝ｃ＋ｊ（ａ−１））が、該エコーに関連した
振動誤差φ_c,a(t)を有する。各々の振動誤差φ_c,a(t)
が、ＦＳＥビュー順序テーブルに従って該誤差に対応す
る第ｎのｋ空間の行に関連付けられる。ＦＳＥビュー順
序テーブルは、各々のエコーを第ｎのｋ空間の行に関連
付けており、全てのショットにおいて発生された複数の
エコーが適正に識別され番号付けされ得るようにしてい
る。

【０１２３】算出ステップ６０６において、ＦＳＥパル
ス・シーケンスを用いた場合の第ａショット（換言する
と、第ｎ行のｋ空間データ）の第ｃエコーについてのｇ
_x,a(t)のｋ_x 空間変位誤差Δｋ_x,c,a(t)が、式（１８）
に類似しているがｂ_0,a(t)をｇ_x,a(t)で置き換えた式を
用いて算出される。同様に、算出ステップ６０８におい
て、第ａショット（換言すると、第ｎ行のｋ空間デー
タ）の第ｃエコーについてのｇ_y,a(t)のｋ_y 空間変位誤
差Δｋ_y,c,a(t)が、式（１８）に類似しているがｂ
_0,a(t)をｇ_y,a(t)で置き換えた式を用いて算出される。

【０１２４】算出ステップ６１０において、第ａショッ
ト（第ｎ行のｋ空間データ）の第ｃエコーについてのｇ
_z(t)のスライス選択勾配誤差Δｋ_z,c,a が、第ａの９０
°ＲＦパルスから第ｃエコーの中心までで算出される。
スライス選択勾配誤差Δｋ_{z, c,a} は、式（１９）を用い
て算出することができる。

【０１２５】

【数３１】

【０１２６】ここで、

【０１２７】

【数３２】

【０１２８】である。

【０１２９】位相誤差φ_c,a(t)の場合と同様に、勾配に
誘発される誤差の各々もまた、ＦＳＥビュー順序テーブ
ルに従って該誤差に対応する第ｎのｋ空間の行に相関付
けされる。

【０１３０】一旦、全ての振動誤差成分すなわちｋ空間
位相誤差が既知になったら、ステップ６１２において、
第ｎ行のｋ空間データの取得、又はより好ましくは第ａ
ショットのｊ個全てのエコーの取得が開始する。次に、
補償ステップ６１４〜６２０が実行されて、第ａショッ
トの第ｃエコーの位相誤差を補正する。例えば、補償ス
テップ６１４において、補正パルス又は補正波形は、パ
ルスの下方の面積として−Δｋ_z,c,a ／２πγを有する
ものとなる。

【０１３１】図８に示すように、スライス選択勾配に付
加され又は結合される補正パルスは、（ａ）パルスの下
方の面積として−Δｋ_z,c,a ／（２πγ）を有するブリ
ップ形パルスｇ_zcomp,c,a であるか、又は（ｂ）パルス
の下方の面積としてやはり−Δｋ_z,c,a ／（２πγ）を
有する付加的なクラッシャ又はスライス再集束勾配パル
スｇ′_zcomp,c,a であり得る。好ましくは、パルスの下
方の面積として−Δｋ _z,1,a ／（２πγ）、−Δｋ
_z,2,a ／（２πγ）及び−Δｋ_z,3,a ／（２πγ）等を
それぞれ有するブリップ形勾配パルス７１０、７１２、
７１４等のようなｊ個のブリップ形勾配パルスがスライ
ス選択勾配に印加される（図８（ａ）を参照）。ブリッ
プ形勾配パルスは、正のパルスであってもよいし、負の
パルスであってもよい。代替的には、ｊ個の補償勾配パ
ルスを、付加面積として−Δｋ_z,1,a／（２πγ）、−
Δｋ_z,2,a ／（２πγ）及び−Δｋ_z,3,a ／（２πγ）
等をそれぞれ有するように既存のクラッシャ勾配パルス
又はスライス再集束勾配パルスと組み合わせる（参照番
号７１６、７１８、７２０等）こともできる（図８
（ｂ）を参照）。各々の付加勾配は、該勾配が該勾配に
対応する再集束ＲＦパルスの後に生ずるようにして印加
される。他の誤差すなわちφ_c,a(t)、Δｋ_x,c,a(t)及び
Δｋ_y,c,a(t)の補償は、ＳＥパルス・シーケンスについ
て議論したような受信器の位相調節及びｋ空間格子再設
定によって実行することができる。

【０１３２】図３に示す処理はｉ回繰り返されて、各々
のショットにおける各々のエコーを算出すると共に補償
する。補償ステップ６１４〜６２０が完了した後に、周
知の再構成手法を用いて画像再構成ステップ６２２が行
なわれる。このようにして、ＦＳＥパルス・シーケンス
を用いて取得されるＭＲ画像内に望ましくない磁石又は
磁場の振動によって生ずる画像アーティファクトを排除
するか又は減少させることができる。

【０１３３】図面に示すと共に以上に記載した本発明の
実施例が現状では好ましいが、これらの実施例は例示の
ためにのみ提示されていることを理解されたい。例え
ば、４つの振動成分（１つのｂ₀ 磁場及び３つの線形勾
配磁場）よりも多い振動成分又は少ない振動成分を算出
して、所与の行のｋ空間データにおいて補正してもよい
ものと想到される。他の例として、磁石の振動によって
生ずる画像アーティファクトを３次元ＭＲ画像において
補正することもできる。３次元画像の場合には、ｇ_z(t)
の振動成分算出ステップ６１０及び補償ステップ６１４
を、ｇ_y(t)の振動成分算出ステップ６０８及び補償ステ
ップ６２０に類似したステップで置き換えればよい。更
に他の例としては、ｑ行全てのｋ空間データについての
振動誤差成分の各々をメモリ装置に記憶させて、各々の
第ｎ行のｋ空間データが取得されている間に各々の行毎
に補償ステップ６１６〜６２０を実行する必要がないよ
うにしてもよい。その代わりに、全ての行のｋ空間デー
タが取得された後に補償を行なうことができる。また、
エコー・プラナ・イメージング（ＥＰＩ）・パルス・シ
ーケンス等のその他の形式のパルス・シーケンスを用い
て取得されるＭＲ画像に本発明の利点を享受させてもよ
いものと想到される。従って、本発明は特定の実施例に
限定されている訳ではなく、様々な改変であってしかも
特許請求の範囲内に含まれるような改変にまで拡張され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を採用している磁気共鳴（Ｍ
Ｒ）イメージング・システムのブロック図である。

【図２】図１のＭＲイメージング・システムの一部を形
成している送受信器ブロックの電気ブロック図である。

【図３】図１のＭＲイメージング・システムにおいて具
現化される磁場振動の定量化及び補償の体系的方法の流
れ図である。

【図４】図３の体系的方法の一実施例において用いられ
るスピン・エコー（ＳＥ）・パルス・シーケンスの単純
化された線図である。

【図５】図３の体系的方法の補正手法の一部を含む波形
図である。

【図６】図３の体系的方法のもう１つの実施例において
用いられるファスト・グラディエント・エコー（ＦＧＲ
Ｅ）・パルス・シーケンスの単純化された線図である。

【図７】図３の体系的方法の更にもう１つの実施例にお
いて用いられるファスト・スピン・エコー（ＦＳＥ）・
パルス・シーケンスの単純化された線図である。

【図８】図３の体系的方法の補正手法の一部を含む波形
図である。

【符号の説明】

１００ 操作者コンソール １０１ 入力装置 １０２ 制御パネル １０４ 表示器 １１１ ディスク記憶装置 １１２ テープ・ドライブ １１５ 高速シリアル・リンク １１６ リンク １１８ バックプレーン １２５ シリアル・リンク １３９ 勾配コイル・アセンブリ １４０ 分極用磁石 １４１ 磁石アセンブリ １５２ 全身型ＲＦコイル １５２Ａ、１５２Ｂ 分離型ＲＦコイル ２０１、２０４、２０５ 出力線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 24/08 ５１０Ｙ

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気共鳴（ＭＲ）イメージング・システ
   ムにおける磁石の振動により生ずる画像アーティファク
   トを減少させる方法であって、 （ａ）磁気共鳴画像に対応するｋ空間データの取得に関
   連する摂動磁場に含まれる振動誤差成分を定量化する工
   程を含んでいる方法。
2. 【請求項２】 前記摂動磁場は、少なくとも、空間的に
   不変の磁場と、空間的に線形の読み出し磁場勾配と、空
   間的に線形の位相エンコード磁場勾配と、空間的に線形
   のスライス選択磁場勾配とを含んでいる請求項１に記載
   の方法。
3. 【請求項３】 前記定量化する工程（ａ）は、前記空間
   的に不変の磁場により生ずる空間的に独立の位相誤差を
   定量化する工程、前記空間的に線形の読み出し磁場勾配
   により生ずるｋ_x 空間変位誤差を定量化する工程、前記
   空間的に線形の位相エンコード磁場勾配により生ずるｋ
   _y 空間変位誤差を定量化する工程、及び前記空間的に線
   形のスライス選択磁場勾配により生ずるスライス選択誤
   差を定量化する工程のうちの少なくとも１つを含んでい
   る請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 （ｂ）前記振動誤差成分を用いて前記ｋ
   空間データを補正する工程を更に含んでいる請求項３に
   記載の方法。
5. 【請求項５】 前記補正する工程（ｂ）は、前記ｋ空間
   データの取得中に前記振動誤差成分を補償するように第
   １の補正磁場を動的に印加する工程を含んでいる請求項
   ４に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記補正する工程（ｂ）は、前記ｋ空間
   データの取得の前に前記振動誤差成分を補償するように
   第２の補正磁場を動的に印加する工程を含んでいる請求
   項４に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記補正する工程（ｂ）において補正さ
   れた前記ｋ空間データを用いて前記磁気共鳴画像を再構
   成する工程を更に含んでいる請求項４に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記ｋ空間データは、前記磁気共鳴画像
   を構成するｋ空間データ集合の１行分である請求項４に
   記載の方法。
9. 【請求項９】 前記磁気共鳴画像を構成する前記ｋ空間
   データ集合の各々の行毎に、前記定量化する工程（ａ）
   及び前記補正する工程（ｂ）を繰り返す工程を更に含ん
   でいる請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記補正する工程（ｂ）は、位相減算
    手法を用いて前記ｋ空間データ内に誘発される前記空間
    的に独立の位相誤差を補正する工程、格子再設定アルゴ
    リズムを用いて前記ｋ空間データ内に誘発される前記ｋ
    _x 空間変位誤差を補正する工程、及び前記格子再設定ア
    ルゴリズムを用いて前記ｋ空間データ内に誘発される前
    記ｋ_y 空間変位誤差を補正する工程のうち少なくとも１
    つを含んでいる請求項４に記載の方法。
11. 【請求項１１】 磁石の振動により生ずる画像アーティ
    ファクトを減少させる磁気共鳴（ＭＲ）イメージング・
    システムであって、 磁気共鳴画像に対応するｋ空間データを取得するための
    摂動磁場を構成すると共に、該摂動磁場に含まれる振動
    誤差成分を算出するシステム制御部を備えている磁気共
    鳴イメージング・システム。
12. 【請求項１２】 前記摂動磁場は、少なくとも、空間的
    に不変の磁場と、空間的に線形の読み出し磁場勾配と、
    空間的に線形の位相エンコード磁場勾配と、空間的に線
    形のスライス選択磁場勾配とを含んでいる請求項１１に
    記載のシステム。
13. 【請求項１３】 前記振動誤差成分は、前記空間的に不
    変の磁場により生ずる空間的に独立の位相誤差、前記空
    間的に線形の読み出し磁場勾配により生ずるｋ_x 空間変
    位誤差、前記空間的に線形の位相エンコード磁場勾配に
    より生ずるｋ _y 空間変位誤差、及び前記空間的に線形の
    スライス選択磁場勾配により生ずるスライス選択誤差の
    うちの少なくとも１つである請求項１２に記載のシステ
    ム。
14. 【請求項１４】 前記システム制御部は、前記振動誤差
    成分を用いて前記ｋ空間データを補正するように構成さ
    れている請求項１３に記載のシステム。
15. 【請求項１５】 前記システム制御部は、前記ｋ空間デ
    ータの取得中に前記振動誤差成分を補償するように前記
    摂動磁場を動的に相殺するように構成されている請求項
    １４に記載のシステム。
16. 【請求項１６】 前記システム制御部は、前記ｋ空間デ
    ータの取得の前に前記振動誤差成分を補償するように前
    記摂動磁場を相殺するように構成されている請求項１４
    に記載のシステム。
17. 【請求項１７】 前記システム制御部は、前記補正され
    たｋ空間データを用いて前記磁気共鳴画像を再構成する
    ように構成されている請求項１４に記載のシステム。
18. 【請求項１８】 前記ｋ空間データは、前記磁気共鳴画
    像を構成するｋ空間データ集合の１行分である請求項１
    ４に記載のシステム。
19. 【請求項１９】 前記システム制御部は、前記磁気共鳴
    画像を構成する前記ｋ空間データ集合の各々の行に対応
    する固有の振動誤差成分を算出すると共に補正するよう
    に構成されている請求項１８に記載のシステム。
20. 【請求項２０】 前記システム制御部は、位相減算手法
    を用いて前記ｋ空間データ内に誘発される前記空間的に
    独立の位相誤差を補正すること、格子再設定アルゴリズ
    ムを用いて前記ｋ空間データ内に誘発される前記ｋ_x 空
    間変位誤差を補正すること、及び前記格子再設定アルゴ
    リズムを用いて前記ｋ空間データ内に誘発される前記ｋ
    _y 空間変位誤差を補正することのうち少なくとも１つを
    行なうように構成されている請求項１４に記載のシステ
    ム。
21. 【請求項２１】 磁石の振動により生ずる画像アーティ
    ファクトを減少させる磁気共鳴（ＭＲ）イメージング・
    システムであって、 磁気共鳴画像に対応するｋ空間データを取得するための
    パルス・シーケンスであって、摂動磁場の補償を含み得
    るパルス・シーケンスを構成する手段と、 前記構成する手段に結合されていて、前記パルス・シー
    ケンスに含まれる振動誤差成分を算出する手段と、 を備えている磁気共鳴イメージング・システム。
22. 【請求項２２】 前記摂動磁場は、少なくとも、空間的
    に不変の磁場と、空間的に線形の読み出し磁場勾配と、
    空間的に線形の位相エンコード磁場勾配と、空間的に線
    形のスライス選択磁場勾配とを含んでいる請求項２１に
    記載のシステム。
23. 【請求項２３】 前記算出する手段は、前記空間的に不
    変の磁場により生ずる空間的に独立の位相誤差、前記空
    間的に線形の読み出し磁場勾配により生ずるｋ_x 空間変
    位誤差、前記空間的に線形の位相エンコード磁場勾配に
    より生ずるｋ _y 空間変位誤差、及び前記空間的に線形の
    スライス選択磁場勾配により生ずるスライス選択誤差の
    うちの少なくとも１つを算出するように構成されている
    請求項２２に記載のシステム。
24. 【請求項２４】 前記システムは、前記振動誤差成分を
    用いて前記磁石の振動により誘発される前記画像アーテ
    ィファクトを補償する手段を更に含んでおり、前記算出
    する手段は前記補償する手段に結合されている請求項２
    ３に記載のシステム。
25. 【請求項２５】 前記補償する手段は、前記ｋ空間デー
    タの取得中に前記振動誤差成分を補償するように前記パ
    ルス・シーケンスを動的に修正するように構成されてい
    る請求項２４に記載のシステム。
26. 【請求項２６】 前記補償する手段は、前記ｋ空間デー
    タの取得の前に前記振動誤差成分を補償するように前記
    パルス・シーケンスを修正するように構成されている請
    求項２４に記載のシステム。
27. 【請求項２７】 前記補償する手段により補正された前
    記ｋ空間データを用いて前記磁気共鳴画像を再構成する
    手段を更に含んでいる請求項２４に記載のシステム。
28. 【請求項２８】 前記ｋ空間データは、前記磁気共鳴画
    像を構成するｋ空間データ集合の１行分である請求項２
    ４に記載のシステム。
29. 【請求項２９】 前記算出する手段及び前記補償する手
    段は、前記磁気共鳴画像を構成する前記ｋ空間データ集
    合の各々の行に対応する固有の振動誤差成分を算出する
    と共に補正するように構成されている請求項２８に記載
    のシステム。
30. 【請求項３０】 前記補償する手段は、位相減算手法を
    用いて前記ｋ空間データ内に誘発される前記空間的に独
    立の位相誤差を補正すること、格子再設定アルゴリズム
    を用いて前記ｋ空間データ内に誘発される前記ｋ_x 空間
    変位誤差を補正すること、及び前記格子再設定アルゴリ
    ズムを用いて前記ｋ空間データ内に誘発される前記ｋ_y
    空間変位誤差を補正することのうちの少なくとも１つを
    行なうように構成されている請求項２４に記載のシステ
    ム。