JP2002125952A - 核スピントモグラフィ装置およびその作動方法 - Google Patents

核スピントモグラフィ装置およびその作動方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 縦磁化妨害の少ないNMR‐ナビゲータエコー
を得るための核スピントモグラフィ装置を提供する。 【解決手段】 断層選択勾配を用いてα＜９０°の小さ
なフリップ角での選択的励起を行うことにより、ナビゲ
ータ層（23）を形成して信号を発信する。この信号を、
EPI‐パルスシーケンスを用いて断層選択方向および読
出し方向に対して垂直の方向で位相コード化しながら読
出す。ナビゲータ層（23）の列ないし行を再構成するこ
とにより局所解像力のあるナビゲータロッドが得られれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主として医学におい
て患者の検査に用いられる核スピントモグラフィ法(Ｎ
ＭＲ、同義語：磁気共鳴トモグラフィ法)に関する。ま
た本発明は特に、体縦軸におけるいわゆる局所解像力の
あるナビゲ−タロッドを得るために、いわゆるＥＰＩパ
ルスシーケンスが用いられるような核スピントモグラフ
ィ装置を作動する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】核スピントモグラフィ法は医療診断のた
めの断層撮像法であり、第一の特徴としてコントラスト
解像力が高いことがあげられる。核スピントモグラフィ
法は軟部組織の描出力が卓越していることから、Ｘ線Ｃ
Ｔより数倍も優れた方法として開発されてきた。現在の
ところ、核スピントモグラフィ法はスピンエコーシーケ
ンスおよび勾配エコーシーケンスの適用を基礎にしてお
り、これらのエコーシーケンスでは数分間の測定時間で
優れた像質が達成される。
【０００３】医療診断の多数の分野で核スピントモグラ
フィ法により生理学的プロセスを描出することが重要と
なっている。このためには、この生理学的プロセスを相
応の核スピントモグラフィ法と同期化することが必要で
ある。
【０００４】典型的な適用分野は心撮影における心位置
の監視である。位置情報を得るにはたとえば、体縦軸に
おけるロッド（いわゆるナビゲータロッド）のスピン密
度のプロファイルが有用である。
【０００５】現在の技術水準ではナビゲータロッドは通
常、スピンエコーシーケンスにより得られており、この
エコーシーケンスは選択的な９０°ＲＦ パルスおよび
１８０°ＲＦパルスであり、図４によれば交差する層面
２５、２６を含んでいる。このスピンエコーは主に両層
面２５，２６の交差領域で発生する。
【０００６】しかし、この方法には重大な欠点がある。
すなわち、縦磁化が両層面２５，２６においてだけでな
く、測定ボリューム２８を含む交差領域２９においても
飽和ないし反転するという点である。したがって、両層
面２５，２６の配向は、後続の像測定ボリューム２８と
交差しないように選択する必要がある。
【０００７】この結果、操作が難しくなるだけでなく、
たとえば呼吸による心運動などの測定を直接行うのは不
可能となり、アクセスしやすい方の横隔膜の運動から心
運動を導出しなければならなくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は後続の測定のための測定ボリュームを損なうこと
なく、ナビゲータロッドを得るのを可能にするような核
スピントモグラフィ装置およびその作動方法を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は請求項１に示したような、ＥＰＩ-パルスシーケン
スの発生および検査対象物への入射のための装置を有す
る核スピントモグラフィ装置により解決される。断面選
択勾配を用いてα＜９０°の小さなフリップ角を選択的
に励起することにより信号が得られ、この信号が断面選
択方向および読出し方向に対して垂直な方向で位相コー
ド化しながら読出され、局所解像力のあるナビゲータロ
ッドを得るために利用される。
【００１０】ナビゲータ層は通常、後続の測定において
用いられる測定層に平行に位置している。
【００１１】振動性読出し勾配(ＧR)はプラスおよびマ
イナスの勾配半波を含んでおり、この場合、両方の勾配
半波のエコーが用いられるか、あるいはどちらか１つの
半波のエコーのみが用いられる。
【００１２】断層選択方向によって規定されるナビゲー
タ層の列／行の信号が重み付け加算により総エコーに加
算され、この総エコーからナビゲータロッドが算出され
る。
【００１３】本発明により、請求項６に示したように核
スピントモグラフィ装置の作動するための方法も提供さ
れる。
【００１４】その他の有利な実施態様は従属請求項に記
載されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を以下に図面に基
づき詳細に説明する。
【００１６】図１に、本発明による対象物の核スピン像
を発生させるための核スピントモグラフィ装置の概略図
を示す。この場合、核スピントモグラフィ装置の構成は
従来のものと同様である。基本磁界磁石１は時間的に一
定の強力な磁界を発生させ、対象物(対象物台５に載せ
られた人体の検査部位など)の検査領域における核スピ
ンの分極化ないし整列化を生じさせる。核スピン共鳴測
定のために必要な基本磁界磁石の高い均質性は、球状の
測定ボリュームＭで定義される。この測定ボリュームＭ
には人体の検査部位も含められる。この均質性の要求を
助成し、特に時間的に不変の影響を除去するために、適
正な位置に強磁性材料から成るいわゆるシム板が取り付
けられる。時間的に変動性の影響は、シム電流源１５に
よって制御されるシムコイル２により除去される。
【００１７】基本磁界磁石１には３個の部分巻線から成
るシリンダ状の勾配磁界装置３が組み込まれている。そ
れぞれの部分巻線には増幅器１４から、デカルト座標系
の各方向への線形勾配磁界を発生させるために電流が供
給される。この場合、勾配磁界装置３の第１の部分巻線
はｘ方向への勾配Ｇｘを発生させ、第２の部分巻線はｙ
方向への勾配Ｇｙを発生させ、第３の部分巻線はｚ方向
への勾配Ｇｚを発生させる。増幅器１４はデジタル-ア
ナログ-変換器ＤＡＣを有しており、この変換器はシー
ケンス制御１８により制御され、勾配パルスを適時に発
生させる。
【００１８】勾配磁界装置３内には高周波アンテナ４が
備えられ、このアンテナが高周波電力増幅器３０から発
せられる高周波パルスを交番磁界に変換し、検査対象物
ないし対象物の検査領域の核を励起し、核スピンを整列
させる。高周波アンテナ４により、歳差運動する核スピ
ンからの交番磁界も、すなわち一般には１個もしくは複
数個の高周波パルスおよび１個もしくは複数個の勾配パ
ルスにより引き起こされる核スピン信号も電圧に変換さ
れ、この電圧は増幅器７を通じて高周波装置２２の高周
波受信チャンネル８へ供給される。この高周波装置２２
にはそのほかに送信チャンネル９も備えられており、こ
こで核共鳴の励起のための高周波パルスが発生する。こ
の場合、生じた高周波パルスはシーケンス制御１８にお
いてシステムコンピュータ２０によりプリセットされた
パルスシーケンスに基づき、複素数の列としてデジタル
表示される。この数列は実部および虚部としてそのつど
入力端１２を通じて高周波装置２２のデジタル-アナロ
グ-変換器ＤＡＣへ供給され、ここから送信チャンネル
９へ供給される。送信チャンネル９ではパルスシーケン
スが高周波-搬送信号へ変調されるが、その基本周波数
は測定ボリュームにおける核スピンの共鳴周波数に相当
する。
【００１９】送信運転から受信運転への切換は送信-受
信スイッチ６を通じて行う。高周波アンテナ４は核スピ
ンの励起のために測定ボリュームＭ内へ高周波パルスを
入射し、その結果生じるエコー信号を走査する。このよ
うにして得られた核共鳴信号は高周波装置２２の受信チ
ャンネル８で位相に敏感に復調され、各アナログ-デジ
タル-変換器を通じて測定信号の実部および虚部に変換
される。このようにして得られた測定データから像コン
ピュータ１７により像を再構成する。測定データ、像デ
ータおよび制御プログラムの処理はシステムコンピュー
タ２０を通じて行う。制御プログラムがプリセットされ
ているので、シーケンス制御１８がそのつど所望のパル
スシーケンスの発生ならびにｋ空間の走査を制御する。
その際、特にシーケンス制御１８は勾配の適時の切換、
一定の位相および振幅を有する高周波パルスの送信なら
びに核共鳴信号の受信を制御する。高周波装置２２およ
びシーケンス制御１８のための時間軸はシンセサイザ１
９により準備される。核スピン像の発生のための相応の
制御プログラムの選択および発生した核スピン像の表示
は端末器２１を通じて行い、この装置には１台のキーボ
ードならびに１個もしくは複数個のディスプレイが備え
られている。
【００２０】図２に古典的なＥＰＩ-パルスシーケンス
の概略を示す。ＥＰＩは「エコー平面的画像描出(ｅｃ
ｈｏ ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ)」の略である。
【００２１】まず、勾配磁界装置３ (図１)により整層
断層選択勾配が印加され、一方、高周波電力増幅器３０
(図１)により高周波-励起パルスが発せられる。
【００２２】励起パルスが発信されると、すべての勾配
が短時間で脱整相方向へ切換られる。これに続いてプラ
スに切換られた位相コード化勾配とともに印加された読
出し勾配が振動経過をとる。すなわち、この読出し勾配
には、たとえば正弦波の特徴を示すようなプラスおよび
マイナスの勾配半波が含まれる。この結果、読出し方向
で複数の勾配エコーが発生し、高周波装置２２ (図１)
の高周波-受信チャンネル８へ供給される。この例では
位相コ−ド化は永久的に投入された位相コード化勾配に
より行われる。
【００２３】図３に本発明による解決を示した。α＜９
０°の小さなフリップ角を有する第１の横方向での選択
的励起を行うことにより、断層選択勾配を用いていわゆ
る“ナビゲータ層”２３を規定する。この選択的励起か
ら信号が発生し、この信号を位相コード化しながら、断
層選択方向および読出し方向に対して垂直な方向で、し
かも複数の勾配エコーを生じるような振動性読出し勾配
により読出す。
【００２４】純然たるＥＰＩの場合と異なり、一次元の
局所解像力を有するナビゲータロッドを得るためには一
般にナビゲータ層の個々の列ないし行のみを再構成しな
ければならない。この場合、両勾配半波のエコーを利用
するか、あるいは時間ラスタの整列化の問題を回避する
ために各１つの半波のみを利用することができる。なぜ
なら、きわめて粗な解像力が必要であるに過ぎないから
である(等級２ｃｍ)。
【００２５】位相コード化信号を重み付け加算により総
エコーに加算し、この総エコーから一次元的フーリエ変
換後に所望のロッド投影図を得るようにすることもでき
る。
【００２６】後続の測定に用いられる測定層２４は通常
ナビゲータ層２３と平行に選択され、この場合現在の技
術水準で生じるような交差領域の縦磁化の障害となる飽
和ないし反転は生じない。
【００２７】ナビゲータ層と測定層は、フリップ角がき
わめて小さい(α＜３０°)ために避けられない場合に
は、交差してもよい。なぜならこの場合にはスピンの緩
和時間がきわめて短くなり、その結果高い測定反復率が
可能となるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用される核スピントモグラフィ装置
の概略図。
【図２】古典的なＥＰＩ-パルスシーケンスのダイアグ
ラム。
【図３】ＥＰＩで測定されるナビゲータ層と平行な測定
層の概略図。
【図４】従来のロッド状のナビゲータエコーの概略図。
【符号の説明】
１ 基本磁界磁石 ２ シムコイル ３ 勾配磁界装置 ４ 高周波アンテナ ５ 対象物台 ６ 送信−受信スイッチ ７ 増幅器 ８ 高周波受信チャンネル ９ 送信チャンネル １１ 出力端 １２ 入力端 １７ 像コンピュータ １８ シーケンス制御 １９ シンセサイザ ２０ システムコンピュータ ２１ 端末器 ２２ 高周波装置 ２３ ナビゲータ層 ２４ 測定層 ２５ １８０°ＲＦパルス面 ２６ ９０°ＲＦパルス面 ２７ 従来技術のナビゲータロッド ２８ 測定ボリューム ２９ 測定ボリュームとナビゲータＲＦパルス面の交差
個所

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＥＰＩ-パルスシーケンスの発生および検
    査対象物への入射のための装置を備えた核スピントモグ
    ラフィ装置において、ＥＰＩ-パルスシーケンスはα＜
    ９０°の小さなフリップ角を有するスピンを励起するた
    めの励起パルス（ＲＦ）、断層選択勾配（ＧS）、位相
    コード化勾配（ＧP）および励起パルス（ＲＦ）の後に
    複数の勾配エコーを発生させるための振動性読出し勾配
    （ＧR）を有し、その際断層選択勾配を用いてα＜９０
    °の小さなフリップ角による選択的励起を行って信号を
    発生させ、この信号を断層選択方向および読出し方向に
    対して垂直な方向に位相コード化しながら読出し、局所
    解像力のあるナビゲータロッドを得るのに利用すること
    を特徴とする核スピントモグラフィ装置。
  2. 【請求項２】 断層選択方向により規定されたナビゲー
    タ層(２３)が、後続の測定で用いられる測定層(２４)と
    平行にされることを特徴とする請求項１記載の核スピン
    トモグラフィ装置。
  3. 【請求項３】 振動性読出し勾配（ＧR）がプラスおよ
    びマイナスの勾配半波を含んでおり、ナビゲータロッド
    を得るために両方の勾配半波のエコーが用いられること
    を特徴とする請求項１または２記載の核スピントモグラ
    フィ装置。
  4. 【請求項４】 振動性読出し勾配（ＧR）がプラスおよ
    びマイナスの勾配半波を含んでおり、ナビゲータロッド
    を得るために各ひとつの勾配半波のみのエコーが用いら
    れることを特徴とする請求項１または２記載の核スピン
    トモグラフィ装置。
  5. 【請求項５】 断層選択方向により規定されたナビゲー
    タ層（２３）の列ないし行の信号が重み付けされた加算
    により総エコーに加算され、この総エコーからナビゲー
    タロッドが算出されることを特徴とする請求項１ないし
    ４の１つに記載の核スピントモグラフィ装置。
  6. 【請求項６】 以下のステップ、α＜９０°の小さなフ
    リップ角を有する励起パルス（ＲＦ）でスピンを励起す
    る、断層選択勾配（ＧS）を投入する、位相コード化勾
    配（ＧP）を投入する、励起パルス（ＲＦ）後に複数の
    勾配エコーを発生するため振動性読出し勾配(ＧR)によ
    り多重勾配エコーを発生させ、α＜９０°の小さなフリ
    ップ角を有する選択的励起により信号を発生させ、この
    信号を断層選択方向および読出し方向に対し垂直な方向
    に位相コード化しながら読出し、局所解像力のあるナビ
    ゲータロッドを得るために用いることを特徴とする核ス
    ピントモグラフィ装置の作動方法。
  7. 【請求項７】 断層選択方向により規定されたナビゲー
    タ層（２３）が後続の測定で用いられる測定層（２４）
    と平行にされることを特徴とする請求項６記載の核スピ
    ントモグラフィ装置の作動方法。
  8. 【請求項８】 振動性読出し勾配（ＧR）がプラスおよ
    びマイナスの勾配半波を含んでおり、ナビゲータロッド
    を得るために両方の勾配半波のエコーを用いることを特
    徴とする請求項６または７記載の核スピントモグラフィ
    装置の作動方法。
  9. 【請求項９】 振動性読出し勾配（ＧR）がプラスおよ
    びマイナスの勾配半波を含んでおり、ナビゲータロッド
    を得るために各ひとつの勾配半波のみのエコーを用いる
    ことを特徴とする請求項６または７記載の核スピントモ
    グラフィ装置の作動方法。
  10. 【請求項１０】 断層選択方向により規定されたナビゲ
    ータ層（２３）の列ないし行の信号を重み付け加算によ
    り総エコーに加算し、この総エコーからナビゲータロッ
    ドを算出することを特徴とする請求項６ないし９の１つ
    に記載の核スピントモグラフィ装置の作動方法。
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