JP2005270327A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静磁場不均一性の乱れに伴う共鳴周波数の変化により発生する不具合を解消するための磁気共鳴イメージング装置に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus for eliminating a problem caused by a change in resonance frequency accompanying disturbance of static magnetic field inhomogeneity.
磁気共鳴イメージング装置は、固有の磁気モーメントを持つ核の集団が一様な静磁場中に置かれたときに、特定の周波数で回転する高周波磁場のエネルギーを共鳴的に吸収する現象を利用して、物質の化学的及び物理的な微視的情報を映像化し、あるいは化学シフトスペクトラムを観測する装置である。 A magnetic resonance imaging apparatus utilizes a phenomenon in which energy of a high-frequency magnetic field rotating at a specific frequency is resonantly absorbed when a group of nuclei having a specific magnetic moment is placed in a uniform static magnetic field. It is a device that visualizes chemical and physical microscopic information of a substance or observes a chemical shift spectrum.
この磁気共鳴イメージング装置を使用した画像診断の手法として、例えば、fMRI(functional MRI)と呼ばれるものがある。このfMRIは、神経活動に伴う局所血行動態の変化に基づいて、脳の機能を画像化する技術であり、傾斜磁場の高入力、長時間連続スキャンを実行する。この様なスキャンにおいては、傾斜磁場コイルの中にある鉄シムの温度が上昇し、これによって透磁率が変化し、静磁場不均一性の乱れを発生させる。この静磁場不均一性の乱れは、例えばEPI(Echo Planer Imaging)画像の歪み、位置シフトとしてイメージングに影響を及ぼす。 As an image diagnostic technique using this magnetic resonance imaging apparatus, for example, there is a technique called fMRI (functional MRI). This fMRI is a technique for imaging brain functions based on changes in local hemodynamics associated with neural activity, and executes high-input gradient magnetic fields and long-term continuous scanning. In such a scan, the temperature of the iron shim in the gradient magnetic field coil rises, thereby changing the magnetic permeability, and disturbing the static magnetic field inhomogeneity. This disturbance of the static magnetic field inhomogeneity affects imaging as, for example, distortion or position shift of an EPI (Echo Planer Imaging) image.
この不具合を解消するための技術として、収集したエコーデータから磁場分布の0次成分(画像全体の位置シフトに対応)を推定し、位置シフトを補正する方法が提案されている。また、ハードウェアにて共鳴周波数のずれを補正する方法も別途提案されている。 As a technique for solving this problem, there has been proposed a method of correcting a position shift by estimating a zero-order component (corresponding to a position shift of the entire image) of a magnetic field distribution from collected echo data. In addition, a method of correcting the resonance frequency shift by hardware has been proposed separately.
しかしながら、上記技術は磁場分布の0次成分を補正するのみであり、一次以上の高次成分を補正するものではない。また、fMRI撮影後のスキャンに与える影響(1Hz/分程度)に対応する共鳴周波数の変化には対応していない。特に後者は、特に脂肪抑制(Chess・SPIR)不良となるおそれがある。 However, the above technique only corrects the 0th-order component of the magnetic field distribution, and does not correct higher-order components higher than the first order. Further, it does not correspond to a change in resonance frequency corresponding to the influence (about 1 Hz / min) on the scan after fMRI imaging. In particular, the latter may cause poor fat suppression (Chess / SPIR).
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、磁場分布の一次以上の高次成分による影響を含む、静磁場の不均一性の乱れに伴う共鳴周波数の変位により発生する不具合を解消することができる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and eliminates problems caused by displacement of the resonance frequency due to disturbance of inhomogeneity of the static magnetic field, including the influence of the first and higher order components of the magnetic field distribution. An object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging apparatus capable of
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
本発明の視点は、所定の空間内に配置された被検体に静磁場を印加すると共に、高周波及び傾斜磁場を所定のパルスシーケンスに従って印加し、前記被検体において発生する磁気共鳴信号を検出する撮影動作を繰り返し実行する磁気共鳴イメージング装置において、前記被検体組織よりも小さな時定数(T1,T2)と前記被検体組織と異なる共鳴周波数とを有する物質に、前記静磁場及び高周波を印加することにより、前記物質の共鳴周波数の基準時刻からの時間的推移を測定する周波数推移測定手段と、前記物質の共鳴周波数の基準時刻からの時間的推移に基づいて、前記所定の空間内の磁場不均一性による影響を補正する補正手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置である。 An aspect of the present invention is an imaging in which a static magnetic field is applied to a subject arranged in a predetermined space, and a high frequency and a gradient magnetic field are applied according to a predetermined pulse sequence to detect a magnetic resonance signal generated in the subject. In a magnetic resonance imaging apparatus that repeatedly executes an operation, the static magnetic field and the high frequency are applied to a substance having a time constant (T 1 , T 2 ) smaller than that of the subject tissue and a resonance frequency different from that of the subject tissue. Thus, based on the time transition of the resonance frequency of the substance from the reference time and the time transition of the resonance frequency of the substance from the reference time, the magnetic field in the predetermined space is measured. A magnetic resonance imaging apparatus comprising: a correction unit that corrects the influence of uniformity.
以上本発明によれば、静磁場の不均一性の乱れに伴う共鳴周波数の変位により発生する不具合を解消するための磁気共鳴イメージング装置を実現できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize a magnetic resonance imaging apparatus for solving the problems caused by the displacement of the resonance frequency due to the disturbance of the inhomogeneity of the static magnetic field.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
図1は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置10の構成を示した図である。図1に示すように、本磁気共鳴イメージング装置10は、静磁場磁石11、冷却系制御部12、傾斜磁場コイル13、全身用高周波(RF)コイル14、高周波受信コイル15、周波数変位検出部16、傾斜磁場コイル駆動装置17、送信部18、受信部19、演算装置20、表示部24を具備している。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a magnetic resonance imaging apparatus 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the magnetic resonance imaging apparatus 10 includes a static
静磁場磁石11は、静磁場を発生する磁石であり、一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石11には、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用され、図示していない冷却系によって冷却される。
The static
冷却系制御部12は、静磁場磁石11を冷却するための冷却系(図示せず)を制御する。
The cooling
傾斜磁場コイル13は、静磁場磁石11よりも短軸な磁場コイルであり、静磁場磁石11の内側に設けられる。傾斜磁場コイル13は、傾斜磁場コイル駆動装置17から供給されるパルス電流に基づいて、互いに直交するX,Y,Zの三方向に線形傾斜磁場分布を持つ傾斜磁場を形成する。この傾斜磁場コイル13が発生する傾斜磁場によって、信号発生部位(位置)が特定される。
The gradient magnetic field coil 13 is a magnetic field coil having a shorter axis than the static
なお、Z軸方向は、本実施形態では静磁場の方向と同方向(被検体の体軸方向)にとるものとする。また、本実施形態において、傾斜磁場コイル13及び静磁場磁石11は円筒形をしているものとする。また、傾斜磁場コイル13は、所定の支持機構によって真空中に配置されていてもよい。これは、静音化の観点から、パルス電流の印加によって発生する傾斜磁場コイル13の振動を、音波として外部に伝播させないためである。
In this embodiment, the Z-axis direction is the same as the direction of the static magnetic field (the body axis direction of the subject). In the present embodiment, the gradient magnetic field coil 13 and the static
全身用RFコイル14は、被検体の撮像領域に対して、磁気共鳴信号を発生させるための高周波パルスを印加するコイルである。また、例えば腹部等を撮影する場合には、受信コイルとしても使用される。
The whole-
高周波受信コイル(RF受信コイル)15は、部位別に専用の形状を有した移動可能なサーフェスコイルである。高周波受信コイル15は、所定の器具や撮影者の手によって撮影領域近傍に配置され、被検体に発生した磁気共鳴信号を受信する。
The high-frequency receiving coil (RF receiving coil) 15 is a movable surface coil having a dedicated shape for each part. The high-
周波数変位検出部16は、高周波受信コイル15に複数設けられ、基準時刻からの周波数変位を検出する。周波数変位検出部16は、周波数変位を検出するためのサンプルとしてのコア部160と、受信コイルとして機能する微小コイル部161とを有している。
A plurality of
図2は、周波数変位検出部16の構成を、図3は、周波数変位検出部16の高周波受信コイル15への設置例を、それぞれ図示している。
FIG. 2 illustrates the configuration of the
図2に示すように、周波数変位検出部16は、例えば直径5mm程度の微小な円柱形状のコア部160、コア部160を取り巻き、当該コア部160に発生するNMR信号を受信するためのアンテナである微小コイル部161を有している。コア部160は、T1、T2が短く、磁気共鳴によるプロトン信号を発生し、化学シフト量が水に比して大きな素材から構成される。好適な例としては、Me4Si(化学シフト量:4.37ppm)、ABS樹脂(T2=1.6ms)が挙げられる。また、コア部160の大きさは、当該コア部160が発生するプロトン信号を高周波受信コイル15が検出することができない程度に、十分に小さくする必要がある。
As shown in FIG. 2, the frequency
また、図3に示すように、周波数変位検出部16は、例えば高周波受信コイル15の開口周縁部に設置される。磁場の分布状況(静磁場の不均一性の乱れ)の検出が目的であることから、周波数変位検出部16は、対称に設置されることが好ましい。また、各座標軸方向に関する磁場不均一性の一次以上の成分を補正するため、周波数変位検出部16は、少なくとも8個以上設置されることが好ましい。
As shown in FIG. 3, the
傾斜磁場コイル装置電源17は、傾斜磁場を形成するためのパルス電流を発生し、傾斜磁場コイル13に供給する。また、傾斜磁場コイル装置電源17は、制御部202の制御に従って、傾斜磁場コイル13に供給するパルス電流の向きを切替えることにより、傾斜磁場の極性を制御する。
The gradient coil
送信部18は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部(それぞれ図示せず)を有しており、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを全身用RFコイル14に送信する。当該送信によって全身用RFコイル14から発生した高周波によって、被検体の所定原子核の磁化は、励起状態となる。
The transmitting
受信部19は、増幅部、中間周波数変換部、位相検波部、フィルタ、A/D変換器(それぞれ図示せず)を有し、高周波受信コイル15又は周波数変位検出部16から受信した各磁気共鳴信号(高周波信号)に対して、個別に所定の信号処理を施す。すなわち、受信部19は、核の磁化が励起状態から基底状態に緩和するとき放出する磁気共鳴信号に対して、増幅処理、発信周波数を利用した中間周波数変換処理、位相検波処理、フィルタ処理、A/D変換処理を施す。
The
演算装置20は、記憶部201、制御部202、データ収集部203、再構成部204、周波数推移演算部205、入力部207を有している。
The
記憶部201は、受信部19を介して得られた再構成前の磁気共鳴信号データ再構成後の磁気共鳴画像データ等を患者毎に記憶する。
The
制御部202は、図示していないCPU、メモリ等を有しており、システム全体の制御中枢として、本磁気共鳴イメージング装置を静的又は動的に制御する。特に、制御部202は、パラレルイメージングを行う場合には、感度分布の異なる複数のRF受信コイルにより、並列的に磁気共鳴信号を受信・処理するための制御を実行する。
The
また、制御部202は、周波数推移演算部205によって推定された撮影断面における共鳴周波数のシフト量に基づいて、画像再構成部204、及び傾斜磁場コイル装置電源17、送信部18、図示していないシムコイル制御部をそれぞれ制御する。
Further, the
データ収集部203は、受信部19によってサンプリングされたディジタル信号を収集する。
The
再構成部204は、後処理すなわちフーリエ変換等の再構成を実行し、被検体内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを求める。また、パラレルイメージングを行った場合には、再構成部204は、各コイルからの磁気共鳴信号からそれぞれ画像を再構成し、その後、各コイルの感度分布を使って、得られた複数枚の画像の後処理として展開処理を行い1枚の画像を生成する。ここで、パラレルイメージングとは、感度分布の異なる複数のRF受信コイルを用いて、位相エンコードを間引いたシーケンスを実行し、行列演算によって折り返しアーチファクトを除去する展開処理を行うことにより撮影時間を短縮化する技術である。
The
なお、再構成部204が実行する後処理は、必要に応じて、周波数推移演算部205によって得られた周波数変位を考慮して実行される。すなわち、再構成部204は、周波数推移演算部205によって得られた周波数変位を反映したフーリエ変換等を実行する。
The post-processing executed by the
周波数推移演算部205は、基準時(例えば、シミング時)において、各周波数変位検出部16によって検出される中心周波数(以下、CF)を記録し、診断画像撮影時において各周波数変位検出部16によって検出されるCFとの差分値を演算する。周波数推移演算部205は、この差分値に基づいて、コア部160の基準時刻からの共鳴周波数の推移を計算する。
The frequency
また、周波数推移演算部205は、得られたコア部160の基準時刻からの共鳴周波数の推移に基づいて、上述する手法により撮影断面における共鳴周波数のシフト量を推定する。
In addition, the frequency
入力部207は、オペレータからの各種指示・命令・情報をとりこむため入力装置(マウスやトラックボール、モード切替スイッチ、キーボード等)を有している。
The
表示部24は、制御部202を介して演算装置22から入力したスペクトラムデータあるいは画像データ等を表示する出力装置である。
The
(静磁場不均一性の乱れによる影響を補正する補正処理)
次に、本磁気共鳴イメージング装置が実行する、静磁場不均一性の乱れによる影響を補正する補正処理について説明する。この補正処理は、周波数変位検出部16を用いた共鳴周波数シフト量の測定、撮影断面における共鳴周波数シフト量の推定、共鳴周波数シフト量の補正の各処理によって実現されるものである。以下、各処理について説明する。
(Correction process to correct the influence of disturbance of static magnetic field inhomogeneity)
Next, correction processing for correcting the influence of disturbance of static magnetic field inhomogeneity executed by the magnetic resonance imaging apparatus will be described. This correction process is realized by each process of measurement of the resonance frequency shift amount using the
(サンプルの共鳴周波数シフト量の測定)
周波数変位検出部16を用いたサンプル(コア部160)の共鳴周波数シフト量の測定は、基準時刻からの受信信号(FID信号)の位相変位に基づいて実行される。すなわち、例えば本実施形態において基準時刻をシミング時とすれば、当該シミング時において、被検体の組織を励起せず、コア部160のみを励起する空間非選択パルスが印加されると、コア部160は短いT1、T2のFID信号(プロトン信号)を発生し、微小コイル部161はこれを検出する。この微小コイル部161による信号の検出タイミングは、図示していないPinダイオードによって制御される。
(Measurement of resonance frequency shift of sample)
The measurement of the resonance frequency shift amount of the sample (core unit 160) using the
なお、上記の様に基準時刻をシミング時としたのは、シミング時が、最も静磁場均一性が高い状態であるからである。 The reason why the reference time is set to shimming as described above is that the static magnetic field uniformity is the highest during shimming.
次に、本撮影前に空間非選択パルス、より具体的には図4に示すようなタイミングチャートに従うRFプリパルスを印加し、これによって発生する各コア部160からのFID信号を、各微小コイル部161によって測定する。その後、各コア部160からのFID信号以外の信号を残存させないためのスポイラー(spoiler)パルスが印加される。
Next, a spatial non-selection pulse, more specifically, an RF pre-pulse according to a timing chart as shown in FIG. 4 is applied before the main imaging, and the FID signal generated from each
なお、プリパルス印加に伴う各コア部160からのFID信号の測定は、精度向上の観点から、所定の時間間隔で複数回、好ましくは本撮影毎の直前において実行されることが好ましい。また、各コア部160からのFID信号のデータ収集時間(TE:90度パルス印加時刻からデータ収集完了までの時間)は、1ms〜2msであるとする。
It should be noted that the measurement of the FID signal from each
データ収集後、得られた検波後の各FID信号の1〜2ms間(すなわち、1msあたり)の複素位相差Δφ[degree]を算出し、さらに、基準時刻から一定時間経過後のコア部160の共鳴周波数シフト量Δfcore[Hz]を、基準時における複素位相差をΔφ0、一定時間経過後の複素位相差をΔφ1として、次の式(1)により算出する。
但し、t=0.001s、Δφ0、Δφ1の単位はdegreeとする。従って、例えばt=0.001s、Δφ1−Δφ0=2.78[Hz/degree]である場合には、エリアシングなしに測定できる範囲は−500Hzから+500Hzとなる。 However, the unit of t = 0.001 s, Δφ0, Δφ1 is degree. Therefore, for example, when t = 0.001 s and Δφ1−Δφ0 = 2.78 [Hz / degree], the range that can be measured without aliasing is −500 Hz to +500 Hz.
この様な構成により、基準時刻からの、コア部160の共鳴周波数の経時的なシフト量(推移)Δfcoreを把握することができる。特に、各本撮影の直前に実施される空間非選択パルス印加タイミングに合わせてコア部160からのFID信号を測定することで、直後に実施される本撮影における共鳴周波数の経時的なシフト量を容易かつ迅速に把握することができる。
With such a configuration, it is possible to grasp the shift amount (transition) Δf core with time of the resonance frequency of the
また、コア部160には、磁気共鳴によるプロトン信号を発生し、図5に示すように化学シフト量が水と異なり(共鳴周波数が水と異なる)、T1、T2値が水より短い素材(Me4Si、ABS樹脂等)が使用される。従って、プリパルスを印加した場合であっても、撮像対象の被検体組織に影響を与えずにコア部160の周波数推移を測定することが可能である。
Further, the
また、周波数変位検出部16を用いたFID信号の測定では、コア部160が直近にあることから、各コア部160を取り巻く微小コイル161は当該コア部160が発生するプロトン信号を十分に検出することができる。一方、コア部160が発生するプロトン信号は、コア部160のサイズが十分微小であることから、高周波受信コイル15が検出するには非常に小さい。従って、診断画像イメージングに対して問題とはならない。
Further, in the measurement of the FID signal using the frequency
さらに、診断画像イメージング用のパルスでは、コア部160のT2に比してTEが長い。このため、周波数変位検出部16は、診断画像イメージングにより発生する信号を検出することはなく、コア部160からのプロトン信号検出については問題とならない。
Further, in the diagnostic image imaging pulse, TE is longer than T 2 of the core portion 160. For this reason, the frequency
なお、本測定処理においては、ハードウェア簡素化のため、全てのタイミングにおいて全センサのデータを同時に収集する必要は無く、1つのセンサの収集系に複数のセンサを接続して、センサを切り替えて使用しても良い。 In this measurement process, for simplification of hardware, it is not necessary to collect data of all sensors at all timings at the same time, connecting multiple sensors to the collection system of one sensor and switching the sensors. May be used.
(撮影断面における共鳴周波数シフト量の推定)
撮影断面における共鳴周波数シフト量の推定については、コア部160の共鳴周波数シフト量の測定重み付け加算による手法と、静磁場分布を示す球面楕円関数の展開係数算出による手法とがある。
(Estimation of resonance frequency shift amount in the imaging section)
Regarding the estimation of the resonance frequency shift amount in the imaging section, there are a method by measurement weight addition of the resonance frequency shift amount of the
コア部160の共鳴周波数シフト量の測定重み付け加算による推定手法は、n箇所(本実施形態では、n=8)に設置したセンサの共鳴周波数シフト値を重み付け加算するものである。各センサの検出値の重みに対応する重み付け係数は、センサの位置と撮影断面までの距離に応じて定義される。
The estimation method based on the measurement weighted addition of the resonance frequency shift amount of the
すなわち、n個のセンサにおける周波数シフトをΔfi[Hz](i=1,2,…,n)とすれば、撮影断面における周波数シフトΔfslice[Hz]は、次の式(2)によって表現することができる。
こうして推定された撮影断面における周波数シフトΔfsliceは、後述する共鳴周波数シフト量の補正処理において利用される。 The frequency shift Δf slice in the imaging cross section estimated in this way is used in a resonance frequency shift amount correction process to be described later.
一方、静磁場分布を示す球面楕円関数の展開係数算出による手法は、n個のセンサにおける周波数シフトをΔfi[Hz](i=1,2,…,n)を利用して、直交座表系における球面調和関数によりn次(n=1,2,…)の磁場分布成分に展開するものである。ここでは、0次(定数)、1次(X,Y,Z)、2次(Z2,X2,Y2,ZX,ZY,XY)の各磁場分布成分の展開係数を求めるものとするが、実際に展開係数を求める成分の次数は、周波数変位検出部16の個数、設置場所、シムコイルの有無等によって決定される。なお、0次成分は励起周波数(中心周波数)のオフセット、1次成分は傾斜磁場出力のオフセット、2次(以降)の高次成分はシムコイルの電流変化にそれぞれ対応する。
On the other hand, the method of calculating the expansion coefficient of the spherical elliptic function indicating the static magnetic field distribution uses the frequency shift in n sensors using Δfi [Hz] (i = 1,2, ..., n) Is developed into n-th order (n = 1, 2,...) Magnetic field distribution components by the spherical harmonic function at. Here, zero-order (constant), primary (X, Y, Z), 2-order (Z 2, X 2, Y 2, ZX, ZY, XY) and request the expansion coefficients of the magnetic field distribution components to However, the order of the component for which the expansion coefficient is actually obtained is determined by the number of
各磁場分布成分は、次の式(3)によって示される行列計算の係数マトリックスAijの各成分を算出することで、求めることができる。 Each magnetic field distribution component can be obtained by calculating each component of the coefficient matrix A ij of the matrix calculation represented by the following equation (3).
Bi=Aijxj (3)
ここで、Biは測定点における周波数シフト量(i=1,2,・・・、測定点数)であり、Aijは係数マトリックス(j=1,2,・・・、磁場の分布成分数)であり、xjは磁場分布成分である。
B i = A ij x j (3)
Here, B i is a frequency shift amount (i = 1, 2,..., Number of measurement points) at a measurement point, and A ij is a coefficient matrix (j = 1, 2,..., The number of magnetic field distribution components). ) And x j is a magnetic field distribution component.
こうして得られた磁場分布成分(今の場合、0次、1次、2次の各成分)の係数を用いて、後述する共鳴周波数シフト量の補正処理として、本撮影時における励起周波数のオフセット、傾斜磁場出力のオフセット、シムコイルの電流をそれぞれ制御する。 Using the coefficients of the magnetic field distribution components thus obtained (in this case, the 0th order, 1st order, and 2nd order components), the offset of the excitation frequency at the time of main imaging as a correction process of the resonance frequency shift amount described later, Gradient field output offset and shim coil current are controlled respectively.
(共鳴周波数シフト量の補正処理)
周波数推移演算部205によって推定された、撮影断面における共鳴周波数シフト量を用いた補正処理について説明する。この補正処理は、本撮影によって得られた磁気共鳴信号に対して行う事後的なものと、本撮影前に行うものとの二つに分類することができる。
(Resonance frequency shift correction process)
A correction process using the resonance frequency shift amount in the imaging section estimated by the frequency
本撮影後に行う補正処理とは、既述の式(2)に従って計算された撮影断面における周波数シフトΔfを反映させた後処理、すなわちフーリエ変換による画像再構成を行うものである。また、本撮影前に行う補正処理とは、式(3)に従って計算された0次磁場分布成分を用いて励起周波数(中心周波数)のオフセットを、1次磁場分布成分を用いて傾斜磁場出力のオフセットを、1次磁場分布成分を用いてシムコイルへの印加電流をそれぞれ制御し、静磁場の歪みを補正するものである。 The correction processing performed after the main photographing is a post-processing that reflects the frequency shift Δf in the photographing section calculated according to the above-described equation (2), that is, image reconstruction by Fourier transform. In addition, the correction processing performed before the main imaging means that the offset of the excitation frequency (center frequency) is calculated using the zero-order magnetic field distribution component calculated according to the equation (3), and the gradient magnetic field output is calculated using the primary magnetic field distribution component. The offset is used to control the applied current to the shim coil using the primary magnetic field distribution component to correct the distortion of the static magnetic field.
この二つの補正処理は、原則として両立するものではない。しかし、例えば既述の式(2)に従って計算された撮影断面における周波数シフトΔfsliceを用いて0次磁場分布成分の補正を行い、残りの1次、2次の磁場分布成分については式(3)に従って計算し、これを用いて傾斜磁場出力のオフセット及びシムコイルへの印加電流を制御する等、矛盾しない範囲で一部を組み合わせて実行する構成であってもよい。 In principle, the two correction processes are not compatible. However, for example, the zero-order magnetic field distribution component is corrected using the frequency shift Δf slice in the imaging section calculated according to the above-described equation (2), and the remaining first-order and second-order magnetic field distribution components are represented by equation (3). It is also possible to employ a configuration in which a part is combined and executed within a consistent range, such as controlling the offset of the gradient magnetic field output and the applied current to the shim coil using this.
(撮影動作)
次に、上記静磁場不均一性の乱れを補正する補正処理を含む、一連の撮影動作について説明する。
(Shooting operation)
Next, a series of imaging operations including a correction process for correcting the disturbance of the static magnetic field inhomogeneity will be described.
図6は、本磁気共鳴イメージング装置による一連の撮影動作において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、天板へ被検体を搭載し、静磁場磁石11内の適切な位置に当該被検体を配置すると共に、各種撮影条件を入力部207より入力する(ステップS1)。
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of each process executed in a series of imaging operations by the magnetic resonance imaging apparatus. As shown in the figure, first, the subject is mounted on the top, the subject is placed at an appropriate position in the static
次に、静磁場分布を調整するためのシミングを実行し(ステップS2)、当該シミングと連動して図4に示す空間非選択パルスを印加して、基準時刻(シミング時)におけるコア部160からのFID信号(基準FID信号)を収集する(ステップS3)。
Next, shimming for adjusting the static magnetic field distribution is performed (step S2), and the spatial non-selection pulse shown in FIG. 4 is applied in conjunction with the shimming to start from the
次に、例えば共鳴周波数シフト量測定を目的とした空間非選択パルス印加によるプレスキャンが実行され(ステップS4)、その直後に検出されたコア部160から検出されたFID信号及び基準FID信号とに基づいて、共鳴周波数シフト量の計算が実行される(ステップS5)。
Next, for example, a pre-scan by applying a spatial non-selection pulse for the purpose of measuring the resonance frequency shift amount is performed (step S4), and the FID signal and the reference FID signal detected from the
次に、計算されたコア部160の共鳴周波数シフト量に基づいて、撮影断面に関する補正量、すなわち撮影断面における周波数シフト量及び2次までの各展開係数を計算する(ステップS6)。また、得られた各展開係数に基づいて、基準時からずれた磁場分布の不均一性を当該基準時の状態に戻すように、励起周波数のオフセット、傾斜磁場出力のオフセット、シムコイルの電流をそれぞれ制御し、本撮影を実行する(ステップS7)。このとき、撮影断面における周波数シフト量を0次成分の展開係数とする。
Next, based on the calculated resonance frequency shift amount of the
次に、本撮影によって得られた磁気共鳴信号に対し画像再構成等の後処理が実行され(ステップS8)、得られた画像が表示部24に表示される(ステップS9)。 Next, post-processing such as image reconstruction is performed on the magnetic resonance signal obtained by the main imaging (step S8), and the obtained image is displayed on the display unit 24 (step S9).
以下、本撮影を繰り返し実行する場合には、S4乃至S9までの各処理が繰り返し実行され、各本撮影において静磁場不均一性の乱れによる影響を補正する補正処理が実行されることになる。 Hereinafter, when the main imaging is repeatedly executed, each process from S4 to S9 is repeatedly executed, and a correction process for correcting the influence due to the disturbance of the static magnetic field inhomogeneity is executed in each main imaging.
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。 According to the configuration described above, the following effects can be obtained.
本磁気共鳴イメージング装置によれば、サンプル(コア部)を用いて、本撮影直前に基準時からの撮影断面における共鳴周波数のシフト量を推定し、これに基づいて当該シフト量を考慮した後処理、及び撮影断面の励起周波数のオフセット、傾斜磁場出力のオフセット、シムコイルへの印加電流の制御のうち、少なくとも一方を実行する。従って、撮影中に静磁場不均一性により撮影断面の共鳴周波数が推移した場合であっても、これに影響をうけることなく、歪みの程度がシミング直後に撮影したものに相当するMRI画像を常に提供することができる。特に、EPI以外のシーケンスにおいても、上記補正処理を実行することで、安定した脂肪抑制を実現することができる。 According to this magnetic resonance imaging apparatus, a sample (core part) is used to estimate the resonance frequency shift amount in the imaging section from the reference time immediately before the main imaging, and based on this, post-processing is performed in consideration of the shift amount And at least one of the excitation frequency offset of the imaging section, the offset of the gradient magnetic field output, and the control of the current applied to the shim coil. Therefore, even when the resonance frequency of the imaging cross section changes due to non-uniformity of the static magnetic field during imaging, an MRI image corresponding to an image taken immediately after shimming is always obtained without being affected by this. Can be provided. In particular, even in sequences other than EPI, stable fat suppression can be realized by executing the correction process.
また、本磁気共鳴イメージング装置では、上記補正処理を各本撮影の直前において実行する。従って、直後に実施される本撮影に適合した、好適な補正処理を実現することができる。 Further, in the present magnetic resonance imaging apparatus, the above correction processing is executed immediately before each main photographing. Therefore, it is possible to realize a suitable correction process that is suitable for the actual photographing performed immediately after.
さらに、本磁気共鳴イメージング装置では、周波数変位検出コイルを用いて、静磁場不均一性による撮影断面の共鳴周波数推移をハード的に把握している。従って、シーケンスに影響されることはなく、どのようなスキャンシーケンスであっても本補正処理を用いことができる。その結果、歪みのない好適なMRI画像を常に提供することができる。 Furthermore, in this magnetic resonance imaging apparatus, the resonance frequency transition of the imaging section due to the static magnetic field inhomogeneity is grasped in hardware using the frequency displacement detection coil. Therefore, the present correction process can be used regardless of the scan sequence without being affected by the sequence. As a result, a suitable MRI image without distortion can always be provided.
また、図6では、プレスキャンにて本撮影前に1回だけ共鳴周波数シフト量を測定しているが、時間的に連続して行うダイナミックスキャンにおいて、毎時相又は、数時相毎に共鳴周波数シフト量を測定し、補正を行ってもよい。 In FIG. 6, the resonance frequency shift amount is measured only once before the main imaging in the pre-scan. However, in the dynamic scan performed continuously in time, the resonance frequency is measured every time phase or every several time phases. Correction may be performed by measuring the shift amount.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
10…磁気共鳴イメージング装置、11…静磁場磁石、13…傾斜磁場コイル、14…全身用高周波(RF)コイル、15…高周波受信コイル、16…周波数変位検出部、17…傾斜磁場コイル駆動装置、18…送信部、19…受信部、20…演算装置、24…表示部、160…コア部、161…微小コイル部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Magnetic resonance imaging apparatus, 11 ... Static magnetic field magnet, 13 ... Gradient magnetic field coil, 14 ... Whole body radio frequency (RF) coil, 15 ... High frequency receiving coil, 16 ... Frequency displacement detection part, 17 ... Gradient magnetic field coil drive device, DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記被検体組織よりも小さな時定数(T1,T2)と前記被検体組織と異なる共鳴周波数とを有する物質に、前記静磁場及び高周波を印加することにより、前記物質の共鳴周波数の基準時刻からの時間的推移を測定する周波数推移測定手段と、
前記物質の共鳴周波数の基準時刻からの時間的推移に基づいて、前記所定の空間内の磁場不均一性による影響を補正する補正手段と、
を具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 Magnetism that applies a static magnetic field to a subject arranged in a predetermined space, applies a high frequency and a gradient magnetic field according to a predetermined pulse sequence, and repeatedly performs an imaging operation for detecting a magnetic resonance signal generated in the subject. In a resonance imaging apparatus,
By applying the static magnetic field and high frequency to a substance having a time constant (T 1 , T 2 ) smaller than that of the subject tissue and a resonance frequency different from that of the subject tissue, a reference time of the resonance frequency of the substance Frequency transition measuring means for measuring the temporal transition from
Correction means for correcting the influence of magnetic field inhomogeneity in the predetermined space based on the temporal transition from the reference time of the resonance frequency of the substance,
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
前記補正手段は、
前記時間的推移に基づいて球面調和関数の展開係数を計算し、
前記展開係数に基づいて、前記高周波を印加するための電流、前記傾斜磁場を印加するための電流、前記電流シムコイルに印加される電流のうち、少なくとも一つを制御すること、
を特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 A current shim coil for controlling magnetic field inhomogeneity in the predetermined space;
The correction means includes
Calculate the expansion coefficient of the spherical harmonics based on the time transition,
Controlling at least one of a current for applying the high frequency, a current for applying the gradient magnetic field, and a current applied to the current shim coil based on the expansion coefficient;
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
前記補正手段は、
前記被検体から検出された前記磁気共鳴信号に対し、前記時間的推移に従って周波数を推移させた画像再構成を実行し、
前記時間的推移に基づいて球面調和関数の展開係数を計算し、
前記展開係数に基づいて、前記高周波を印加するための電流、前記傾斜磁場を印加するための電流、前記電流シムコイルに印加される電流のうち、少なくとも一つを制御すること、
を特徴とする請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置。 A current shim coil for controlling magnetic field inhomogeneity in the predetermined space;
The correction means includes
For the magnetic resonance signal detected from the subject, perform image reconstruction in which the frequency is changed according to the time change,
Calculate the expansion coefficient of the spherical harmonics based on the time transition,
Controlling at least one of a current for applying the high frequency, a current for applying the gradient magnetic field, and a current applied to the current shim coil based on the expansion coefficient;
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
前記補正手段は、前記撮影動作毎に前記補正を実行すること、
を特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか一項記載の磁気共鳴イメージング装置。 The frequency transition measuring means performs the measurement of the temporal transition for each photographing operation,
The correction means performs the correction for each shooting operation;
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the magnetic resonance imaging apparatus is a magnetic resonance imaging apparatus.
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