JP2004033382A

JP2004033382A - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP2004033382A
Application number: JP2002192853A
Authority: JP
Inventors: Akiko Osada; 長田　亜希子; Hiroyuki Itagaki; 板垣　博幸
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】傾斜磁場波形の計測を行なうＭＲＩ装置を提供する。
【解決手段】傾斜磁場波形を計測しようとするｒ方向に傾斜磁場の印加と同時に高周波磁場を照射して，ｒ方向に直交する平面を選択励起する（工程１）。ｃｏｕｎｔｅｒの数によってディフェイズ磁場の印加量を決定し（工程２），ｒ方向にディフェイズ磁場を印加する（工程３）。ｒ方向の傾斜磁場Ｇ_ｒのみを印加して，傾斜磁場Ｇ_ｒの印加とともにＭＲ信号をサンプリングする（工程４）。取得されたＭＲ信号は保存される（工程５）。工程１〜工程５を所定の繰り返し回数ｎだけ繰り返す（工程６）。これにより，時間軸上で少しずつ時間位置ずれたＭＲ信号をｎ個取得する。ｎ個の信号を処理して，ＭＲ信号を合成する（工程７）。
【効果】傾斜磁場波形の精度を向上できる。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，ＭＲＩ（核磁気共鳴イメージング）装置を構成する傾斜磁場発生手段により生成される傾斜磁場波形の計測を実現するＭＲＩ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置を構成する傾斜磁場発生手段により生成される傾斜磁場波形の計測に関する従来技術として，Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．，１３２，１５０−１５３（１９９８）（文献１）に記載の方法がある。この方法では，組成が均一な物体に１方向に印加する傾斜磁場と同時に高周波磁場を照射して，上記の１方向に直交する平面を選択励起して，上記の１方向に傾斜磁場を印加すると共にＭＲ（核磁気共鳴）信号をサンプリングして，傾斜磁場波形の計測を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
傾斜磁場波形を高精度に測定する方法としてスライス厚を厚くして，ＭＲ信号量を多くする方法が考えられるが，スライス厚を厚くとった時に取得されるＭＲ信号には信号強度の低い領域が存在する。この信号強度の低い領域においては，Ｓ／Ｎが低下したのと等価であり，傾斜磁場波形の計測精度が低下してしまうという課題があった。そこでＳ／Ｎがよく，計測精度に優れた傾斜磁場波形の計測方法の開発が望まれていた。
【０００４】
本発明の目的は，ＭＲＩ装置を構成する傾斜磁場発生手段により生成される傾斜磁場波形の計測精度を向上できるＭＲＩ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のＭＲＩ装置では，傾斜磁場発生装置により生成される傾斜磁場波形の計測に際して，検査対象として組成が均一な物体を用いて，検査対象のスライス厚を厚く取ることでＭＲ信号量を多くする。一方，スライス厚を厚く取ることでサンプリング期間中に信号強度の低い領域ができてしまうことに対しては，ディフェイズ磁場の印加量を変えることによりＭＲ信号のピークが移動することを利用する。ＭＲ信号のピーク位置を移動させてＭＲ信号取得を複数回繰り返し，その後，取得したＭＲ信号を合成して低信号の領域を除去する。これにより傾斜磁場波形の計測精度を向上することができる。
【０００６】
本発明のＭＲＩ装置は，静磁場を発生する静磁場発生手段と，互いに直交する３方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と，高周波磁場を発生する高周波磁場発生手段と，検査対象から発生する核磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と，検出された核磁気共鳴信号に対して所定の演算処理を施す演算手段と，傾斜磁場発生手段と高周波磁場発生手段と信号検出手段及び演算手段を制御する制御手段とを具備する。制御手段は，（１）高周波磁場と１方向の傾斜磁場とを同時に印加して検査対象の所定領域の核磁化を励起状態にすること，（２）ディフェイズ磁場を上記の１方向に印加すること，（３）上記の１方向の傾斜磁場を印加して（１）で励起された核磁化による核磁気共鳴信号を計測すること，（４）（２）で印加するディフェイズ磁場の印加量を，磁場強度と印加時間の少なくとも一方を変更して，変化させて（１）から（３）を複数回繰り返すこと，の制御行なう。演算手段は，（１）から（３）の複数回の繰り返しにより計測された核磁気共鳴信号のそれぞれから，所定の条件を満たす領域を抽出して，新たな核磁気共鳴信号を合成する演算と，合成された新たな核磁気共鳴信号から傾斜磁場波形を求める演算と行なう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１は，本発明の実施例の傾斜磁場波形計測に使用されるパルスシーケンスを示す図である。パルスシーケンスとは，高周波磁場，傾斜磁場等の印加順序を示すタイムチャートであり，縦軸は振幅，横軸は時間を表す。図１では，ｒ方向の傾斜磁場波形を計測する。ｒ方向は，相互に直交するｘ，ｙ，ｚ方向の何れかである。検査対象として組成が均一な物体１０を用いて，図１（ａ）に示すように，磁場波形を計測しようとするｒ方向（計測対象方向）に印加する傾斜磁場Ｇ_ｒと同時に高周波磁場ＲＦを照射する。これにより図１（ｂ）に示すように，ｒ方向に直交する物体１０の平面Ｓが選択励起される。次に，磁場波形を計測しようとするｒ方向と同一方向（ｒ方向）の傾斜磁場Ｇ_ｒのみを印加し，傾斜磁場Ｇ_ｒの印加とともにＭＲ信号をサンプリングする。
【０００９】
ここで，傾斜磁場Ｇ_ｒの印加量とＭＲ信号の発生について説明する。傾斜磁場Ｇ_ｒの印加量は，傾斜磁場Ｇ_ｒの強度と傾斜磁場Ｇ_ｒの印加時間との積で定義することができる。ＭＲ信号は傾斜磁場Ｇ_ｒの印加量の総和が０になった時に最大となる。一般的には，ＭＲ信号のピークがＡ／Ｄ期間の中央となるように，予めＧ_ｒｄ（ディフェイズ磁場）の印加量を調節する。この調節部分をディフェイズという。ディフェイズ磁場の印加量を変更することで，ＭＲ信号のピークをずらすことが可能である。
【００１０】
図２は，本発明の実施例において，ディフェイズ磁場の印加量と，サンプリング中の信号強度が最大となる時点（ピーク）との対応を示す図である。図２は，図１において印加するＧ_ｒｄの印加量を変化させた場合の，ＭＲ信号のピークの出現する時間の変化を示している。図２（ａ）に示すように，Ｇ_ｒｄの振幅Ｂをｃａｓｅ１，ｃａｓｅ２，ｃａｓｅ３のように変更すると，図２（ｂ）に示すように，Ａ／Ｄ期間Ａにおけるｃａｓｅ１，ｃａｓｅ２，ｃａｓｅ３の時点で，ＭＲ信号はそれぞれ最大となる。
【００１１】
傾斜磁場波形を高精度に測定する方法としてスライス厚を厚くして，ＭＲ信号量を多くする方法が考えられる。
【００１２】
図３は，本発明の実施例において，スライス厚とＭＲ信号との対応を示す図である。図３（ａ）は，スライス厚（Ｓ_１）が厚い場合の，選択励起領域とサンプリングされるＭＲ信号，図３（ｂ）は，スライス厚（Ｓ_２）が薄い場合の選択励起領域とサンプリングされるＭＲ信号を示す。なお，図３（ａ）及び図３（ｂ）に於ける縦軸（信号強度）の数値は，図３（ａ）と図３（ｂ）に於ける相対的な信号量を比較するための任意単位である。図３（ｂ）のようにｒ方向でのスライス厚を薄くとった時に取得されるＭＲ信号は，図３（ａ）のようにｒ方向でのスライス厚を厚くとった時に取得されるＭＲ信号よりも小さくなる。図３（ａ）のようにｒ方向でのスライス厚を厚くとった時に取得されるＭＲ信号には信号強度の低い領域が存在する。この信号強度の低い領域においては，Ｓ／Ｎが低下したのと等価であり，傾斜磁場波形の計測精度が低下してしまう。なお，具体的な例としては，図３（ａ），図３（ｂ）に於いて，ｒ方向はリードアウト方向である。
【００１３】
図４は，本発明が適用されるＭＲＩ装置の構成例を示す図である。図４において，１０１は静磁場を発生する磁石，１０２は被験者などの検査対象，１０３は検査対象１０２を載せるベッド，１０４は高周波磁場を発生させるとともに検査対象１０２から生じるエコー信号を検出するための高周波磁場コイル，１０８，１０９，１１０はそれぞれｘ方向，ｙ方向，ｚ方向の傾斜磁場を発生させるための傾斜磁場発生コイルである。１０５，１０６，１０７はそれぞれ傾斜磁場発生コイル１０８，１０９，１１０に電流を供給するためのコイル駆動装置である。１１５は計測されたＭＲ信号を処理し，画像再構成を行うための計算機，１１６は計算機１１５の再構成画像を表示するためのＣＲＴディスプレイ，１１７は処理途中のデータや最終結果を格納するメモリである。
【００１４】
ＭＲＩ装置の動作の概要を説明する。まず，シンセサイザ１１１により発生させた高周波を，変調装置１１２で波形整形，増幅器１１３により電力増幅し，高周波磁場コイル１０４に電流を供給する。これにより，高周波磁場コイル１０４から高周波磁場が出力され，検査対象１０２の核磁化を励起する。検査対象１０２からのエコー信号は，高周波磁場コイル１０４により受信され，増幅器１１３で増幅，検波装置１１４で検波された後，計算機１１５に入力され，メモリ１１７上にｋ空間データの形式で保存される。その後，計算機１１５は画像再構成を行い，結果をＣＲＴディスプレイ１１６上に表示する。前記したパルスシーケンスの制御は，計算機１１５，又は，計算機１１５と別に設けられるパルスシーケンス制御装置により行なわれる，又は，計算機１１５により行なわれる。
【００１５】
以下，傾斜磁場波形の計測について説明する。傾斜磁場波形の計測に関して取得されるＭＲ信号の処理は計算機１１５に搭載されるプログラムにより実行される。
【００１６】
図５は，本発明の実施例の傾斜磁場波形の計測の手順を示すフローチャートである。図５では，新たなＭＲ信号の合成までの工程を示す。図５のフローチャートに示すように，まず，傾斜磁場波形を計測しようとするｒ方向（計測対象方向）の傾斜磁場の印加と同時に高周波磁場を照射して，ｒ方向に直交する平面を選択励起する（工程１）。次に，ｃｏｕｎｔｅｒの数によってディフェイズ磁場の印加量を決定し（工程２），磁場波形を計測する磁場方向と同一方向（ｒ方向）にディフェイズ磁場を印加する（工程３）。続いて，磁場波形を計測する磁場方向と同一方向（ｒ方向）の傾斜磁場Ｇ_ｒのみを印加して，傾斜磁場Ｇ_ｒの印加とともにＭＲ信号をサンプリングする（工程４）。取得されたＭＲ信号はメモリ１１７上に保存される（工程５）。その後，所定の繰り返し回数ｎとｃｏｕｎｔｅｒの数を比較し（工程６），ｃｏｕｎｔｅｒが所定の回数ｎに満たない場合は，ｃｏｕｎｔｅｒ値に１を加え，工程１から工程５を繰り返す。これにより，時間軸上で少しずつ時間位置のずれたＭＲ信号をｎ個取得する。所定の回数であるｎ回のＭＲ信号取得を終えた後，メモリ１１７上のｎ個の信号を処理して，ＭＲ信号を合成する（工程７）。合成されたＭＲ信号から傾斜磁場波形を導出する処理は，文献１に記載の方法と同じである。即ち，合成されたＭＲ信号から位相マップを作成し，サンプリングポイント間で位相差を計算することにより，傾斜磁場波形を求める。
【００１７】
ＭＲ信号を合成する方法として，以下の方法１，方法２，方法３が挙げられる。
方法１：信号強度に対して閾値を設定し，信号強度が閾値以上である領域のＭＲ信号のサンプリングポイントのデータを用いて加算平均を行う。
方法２：信号強度が最大となるサンプリングポイントを中心とする時間幅Ｔ_ｗを設定し，時間幅Ｔ_ｗ内の領域のＭＲ信号のサンプリングポイントのデータを用いて加算平均を行う。
方法３：取得した全ＭＲ信号を用いて加算平均を行う。
【００１８】
図６は，本発明の実施例において，方法１に基づくＭＲ信号の合成方法を説明する図である。ディフェイズ磁場の印加量をそれぞれ変えた，ｓｃａｎ１，２，３によりＡ／Ｄ区間内で計測される信号は，図６（ａ），図６（ｂ），図６（ｃ）に示される。Ａ／Ｄ区間内で計測される信号はｓｃａｎ１，２，３毎に異なる。図６に示す例では，方法１に関して，繰り返しを３回，閾値５０％としている。図６（ａ），図６（ｂ），図６（ｃ）に示すそれぞれの信号から計算機１１５内で，信号強度のうち，信号強度の最大値（ピーク）から閾値（５０％）以上の領域を切り出してＭＲ信号を加算平均して，図６（ｄ）に示すようなＭＲ信号の合成結果を得る。
【００１９】
図７は，本発明の実施例において，方法２に基づくＭＲ信号の合成方法を説明する図である。Ａ／Ｄ区間内で計測されｓｃａｎ１，２，３毎に異なる，図７（ａ），図７（ｂ），図７（ｃ）に示すように，Ａ／Ｄ区間内で計測されｓｃａｎ１，２，３毎に異なるそれぞれのＭＲ信号について，スキャン毎にＭＲ信号の最大値（ピーク）を求め，ピークのサンプリングポイントを中心に所定の時間幅Ｔ_ｗを設けて，図７（ａ），図７（ｂ），図７（ｃ）に示すそれぞれのＭＲ信号から時間幅Ｔ_ｗの領域を切り出して，ＭＲ信号を加算平均して，図７（ｄ）に示すようなＭＲ信号の合成結果を得る。ここで，Ａ／Ｄ開始時間，Ａ／Ｄ終了時間の制約により，時間幅Ｔ_ｗが，ピークのサンプリングポイントを中心に所定の時間幅として設定できない場合には，図８に示すように，ピーク含む所定の時間幅Ｔ_ｗ’を設定して，図７により説明した方法を適用して，ＭＲ信号の合成を行なう。なお，方法１，方法２において，複数スキャンのデータが重なっている領域で加算平均を行なう代わりに信号強度の大きい方のスキャンのデータを選択してもよい。また，方法１で設定する閾値，及び，方法２で設定する時間幅Ｔ_ｗ，Ｔ_ｗ’は，装置ごとあるいはパルスシーケンス毎に値を変えてもよいことは言うまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように，本発明によれば，ＭＲＩ装置における傾斜磁場波形の計測精度を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の傾斜磁場波形計測に使用されるシーケンスを示す図。
【図２】本発明の実施例において，ディフェイズの印加量と，サンプリング中の信号強度が最大となる時点との対応を示す図。
【図３】本発明の実施例において，スライス厚とＭＲ信号との対応を示す図。
【図４】本発明が適用されるＭＲＩ装置の構成例を示す図。
【図５】本発明の実施例の傾斜磁場波形の計測の手順を示す図。
【図６】本発明の実施例において，方法１に基づくＭＲ信号の合成方法を説明する図。
【図７】本発明の実施例において，方法２に基づくＭＲ信号の合成方法を説明する図。
【図８】本発明の実施例において，時間幅Ｔ_ｗ’を示す図。
【符号の説明】
１０…組成が均一な物体，１０１…静磁場を発生する磁石，１０２…検査対象，１０３…ベッド，１０４…高周波磁場コイル，１０８…ｘ方向の傾斜磁場を発生させるための傾斜磁場発生コイル，１０９…ｙ方向の傾斜磁場を発生させるための傾斜磁場発生コイル，１１０…ｚ方向の傾斜磁場を発生させるための傾斜磁場発生コイル，１０５…傾斜磁場発生コイル１０８に電流を供給するためのコイル駆動装置，１０６…傾斜磁場発生コイル１０９に電流を供給するためのコイル駆動装置，１０７…傾斜磁場発生コイル１１０に電流を供給するためのコイル駆動装置，１１１…シンセサイザ，１１２…変調装置，１１３…増幅器，１１４…検波装置，１１５…計算機，１１６…ＣＲＴディスプレイ，１１７…メモリ。

Claims

静磁場を発生する静磁場発生手段と，互いに直交する３方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段と，高周波磁場を発生する高周波磁場発生手段と，検査対象から発生する核磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と，検出された前記核磁気共鳴信号に対して所定の演算処理を施す演算手段と，前記傾斜磁場発生手段と前記高周波磁場発生手段と前記信号検出手段及び前記演算手段を制御する制御手段とを有し，前記制御手段は，
（１）前記高周波磁場と１方向の前記傾斜磁場とを同時に印加して検査対象の所定領域の核磁化を励起状態にすること，
（２）ディフェイズ磁場を前記１方向に印加すること，
（３）前記１方向の前記傾斜磁場を印加して（１）で励起された前記核磁化による前記核磁気共鳴信号を計測すること，
（４）（２）で印加する前記ディフェイズ磁場の印加量を変化させて（１）から（３）を複数回繰り返すこと，の制御行ない，前記演算手段は，（１）から（３）の複数回の繰り返しにより計測された前記核磁気共鳴信号のそれぞれから，所定の条件を満たす領域を抽出して，新たな核磁気共鳴信号を合成する演算と，合成された前記新たな核磁気共鳴信号から傾斜磁場波形を求める演算と行なうことを特徴とするＭＲＩ装置。