JP2597098B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置

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JP2597098B2
JP2597098B2 JP62175475A JP17547587A JP2597098B2 JP 2597098 B2 JP2597098 B2 JP 2597098B2 JP 62175475 A JP62175475 A JP 62175475A JP 17547587 A JP17547587 A JP 17547587A JP 2597098 B2 JP2597098 B2 JP 2597098B2
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康彦 小沢
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気共鳴イメージング装置に関する。
〔従来の技術〕
磁気共鳴イメージング装置において、選択励起による
核スピンの位相回りを調整するために印加される傾斜磁
場の印加量に関しては、たとえば特開昭60−5138号公報
等の技術が知られている。
上記公報には、傾斜磁場の最適な印加量として、たと
えば、 が掲げられている。
ここで、Gz(t)は傾斜磁場出力値、q1は選択励起用
傾斜磁場印加時間、q2は位相調整用傾斜磁場印加時間を
示している。
上記(1)式において、最適な印加量は、時間q1の間
の傾斜磁場印加量の半分の値に符号反転をしたものに等
しいことを意味している。
また、核磁気共鳴信号を生じさせるために印加される
傾斜磁場の印加タイミングは正確になされなければなら
ないが、その誤りによる核スピンの位相誤差を補正する
方法については、たとえば、フアラー・ベツカー著,ア
カデミツクプレス社発行のパルス アンド フーリエト
ランスフオーム、エヌ・エム・アール(Rulse and Foul
ier Transform NMR)にて知られており、核磁気共鳴信
号を計測した後の補正が施こされている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記(1)式においては、上記公報にも記載
されているように、位相調整用傾斜磁場の最適な印加量
は選択励起の際に照射される高周波磁場の照射波形に依
存するため、必ずしも上式(1)が最適な条件となると
は限らなくなる。
また、核磁気共鳴信号を生じさせるために印加する傾
斜磁場の印加タイミングのずれによる核スピンの位相誤
差の補正は計測後であつて計測時に正確に補正できるも
のではないものである。
このような問題が存在すると、第6図に示すようなパ
ルスシーケンスで任意断層面の撮影を行なう場合におい
て、傾斜磁場の各軸(X方向,Y方向、およびZ方向)に
それぞれ核スピンの位相誤差を生じ、これらが合成され
ると位相誤差による信号の打消効果のため、計測される
核磁気共鳴信号のS/N比が低下するようになる。また、
傾斜磁場の各軸における核スピンの位相誤差が核スピン
の位相符号化の誤差としても作用するため、再構成され
る画像にも位相歪みを生じてしまうようになる。
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので
あり、核スピンの位相誤差を正確に補正し、核磁気共鳴
信号のS/N比を上げ、また再構成される画像に位相歪み
を生じさせることのない磁気共鳴イメージング装置を提
供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
このような目的を達成するために、本発明は、静磁場
中に置かれたサンプルに第1の方向に傾斜磁場を印加す
るとともに高周波磁場を照射し、前記サンプルの所望の
領域の核スピンを選択的に励起する手段と、該励起され
た核スピンに前記傾斜磁場と直交する第2の方向に傾斜
磁場を印加し、励起された核スピンの位相を符号化する
手段と、該位相符号化された核スピンに前記各傾斜磁場
双方に直交する第3の方向に傾斜磁場を印加して、核磁
気共鳴信号を出力させる手段とを備えた磁気共鳴イメー
ジング装置において、前記各傾斜磁場毎に、選択励起お
よび傾斜磁場印加タイミングによる核スピンの位相誤差
を核磁気共鳴信号の時間ずれとして各々独立に検出し、
その検出情報によつて位相補正用の傾斜磁場の印加量を
調整する手段とを備えるようにしたものである。
〔作用〕
傾斜磁場の各軸について、それに平行な方向に核スピ
ンの位相回りが存在すると、核磁気共鳴信号の時間ずれ
が生じる。核スピンの位相回りΔθと核磁気共鳴信号の
時間ずれΔtとの間には、Δθ=γG・x・Δtとの関
係がある。ここで、γは核スピン核磁気回転比,Gは傾斜
磁場勾配,xは距離を表わす。上記関係からΔtの検出で
逆にそれを補正するための必要な傾斜磁場の印加量GΔ
tを知ることができる。
通常、核スピンを選択励起し、傾斜磁場を印加して核
磁気共鳴信号を発生させると、その信号はΔθ=Δθ
IRR+ΔθROで表わされる位相回りを含んでいる。Δθ
IRRは選択励起により生じた位相回りの補正誤差、Δθ
ROは核磁気共鳴信号を生じさせるために印加する傾斜磁
場の印加タイミングの誤りによる位相回りである。複数
の傾斜磁場を合成して印加すると信号の位相回りも各軸
成分が合成され、Δθ=Δθ+Δθ+Δθで表わ
される3次元的位相回りを生じる。ここで、Δθx,Δθ
y,Δθはそれぞれx,y,z軸方向の位相回りである。し
たがつて、Δθを補正するため各軸についての位相回り
を独立に核磁気共鳴信号の時間ずれとして検出し、最適
傾斜磁場の印加により位相補正すれば、複数の傾斜磁場
を合成して印加しても、計測される信号には位相回りが
含まれず、各軸の位相誤差による信号の打消し効果が生
じないため、S/N比の劣化がなくなる。また、再構成さ
れる画像にも位相歪みが生じることはなくなる。
〔実施例〕
第8図は本発明による磁気共鳴イメージング装置の一
実施例を示す構成図である。同図において、サンプルは
常に静磁場コイル1により発生される均一で安定な磁場
H0にさらされている。静磁場用電源2はこのコイルに電
力を供給するものであるが、静磁場の発生に、たとえ
ば、永久磁石または超電導磁石を使用する場合には必要
なくなる。X軸傾斜磁場コイル3,Y軸傾斜磁場コイル
4、およびZ軸傾斜磁場コイル5は互いに直交する傾斜
磁場を発生し、これらの磁場は、スライスの選択、核ス
ピンの位相の分散、収束のために使用される。前記各傾
斜磁場の強度は傾斜磁場用電源6から供給される電力を
傾斜磁場制御装置7により制御することで変化されるよ
うになつている。高周波磁場照射コイル8はサンプル中
の核スピンを励起するためのものであり、これより照射
される高周波磁場パルスは、シンセサイザ12で発生され
る信号が増幅器10で適当な振幅に増幅されて与えられる
際に発生する。照射されるパルスの形状がスライスの形
状を決定し、振幅が核スピンの章動角を決定する。励起
された核スピンが自由誘導減衰運動を行う際には、信号
検出用プロープ9に核磁気共鳴信号が誘導される。誘導
された信号は増幅器11により適当な振幅に増幅された
後、シンセサイザ12で発生された信号を参照波として直
交検波器13で検波されるようになつている。検波された
信号はA/D変換器15でA/D変換された後、中央処理装置16
に取込まれて高速フーリエ変換等各種演算処理が施され
るようになつている。各傾斜磁場,高周波磁場を発生さ
せるタイミングやA/D変換を開始するタイミングの制御
はシーケンサ14が行ない、さらにシーケンサ14は中央処
理装置16により制御されるようになつている。デイスプ
レーおよび操作卓17は各種情報を入力,表示するために
用いられる。
次に、このような装置において、処理手順の概略フロ
ーチヤートを第1図に示す。同図において、まず、ステ
ツプ101で、傾斜磁場の一軸について核磁気共鳴信号を
生じさせるために印加する傾斜磁場の印加タイミングの
調整を行なう。
次に、ステツプ102で、選択励起により生じた核スピ
ンの位相回りを補正するために印加される傾斜磁場の印
加時間の調整を行なう。
第2図は、第1図のステツプ101における具体的な調
整法、第3図は、前記調整に使用されるパルスシーケン
スを示している。まず、第2図において、ステツプ201
では第3図に示すパルスシーケンスにおいて位相の初期
補正時時間tγ′をtγ′=0として核磁気共鳴信号を
計測する。次のステツプ202では、複素信号として計測
される核磁気共鳴信号の絶対値、またはパワーを計算
し、それが最大となる位置を検出する。ここにおいて、
核磁気共鳴信号に位相誤差が含まれている場合には、第
7図に示すように、核磁気共鳴信号のピークの位置がず
れ、このずれ量に対応する時間ずれΔtからステツプ20
3において補正時間tγを演算する。つまり、tγ=t
γ′−Δtの式により、傾斜磁場の位相を補正しない状
態(tγ′=0)におけるずれΔtを打ち消すものとし
て、補正時間tγを演算する。この演算結果による位相
補正は180゜パルスの後に印加する傾斜磁場、あるいは9
0゜パルスと180゜パルスの間で印加する傾斜磁場のいず
れかで行なうことができるが、そのどちらで行なつても
よい。
第3図に示す実施例では、90゜パルスと180゜パルス
の間で印加する傾斜磁場で補正を行なつているものを示
し、従来(点線で示している)に比べてtγ時間だけ印
加を速めている。これにより、核磁気共鳴信号は従来
(点線で示している)に比べてtγ時間だけピークが遅
れて発生し、この結果、前記核磁気共鳴信号のピークは
2τ時間に一致するようになる。
第4図は、第1図のステツプ102における具体的な調
整法、つまりスライス内核スピンの位相回り補正用傾斜
磁場印加時間の調整法、第5図は、前記調整に使用され
るパルスシーケンスを示している。第5図において、t
γは第2図のフローチャート及び第3図のパルスシーケ
ンスで求められた補正時間、つまり第1図ステップ101
に示した信号読取用傾斜磁場印加時間の調整に係る補正
時間である。まず第4図において、ステツプ401では第
5図に示すパルスシーケンスにおいて位相の初期補正時
間tα′をtα′=ti/2として核磁気共鳴信号を計測す
る。ここで、tiは第5図に示した90゜フリップ(flip)
及び180゜フリップ(flip)を有する高周波磁場の印加
時間である。次のステツプ402では、複素信号として計
測される核磁気共鳴信号の絶対値、またはパワーを計算
し、それが最大となる位置を検出する。ここにおいて、
核磁気共鳴信号に位相誤差が含まれている場合には、や
はり前記第7図に示すように、核磁気共鳴信号のピーク
の位置がずれ、このずれ量に対応する時間ずれΔtから
ステツプ403において補正時間tα を演算する。
ここでG2,G3は第5図に示す傾斜磁場出力値である。
もれによる位相補正用の傾斜磁場は、90゜パルスと18
0゜パルスの間で印加する。また180゜パルスの後におい
て印加するようにしてもよい。この際、傾斜磁場出力値
の符号は反転し、上記補正時間tαの計算は、各傾斜磁
場の符号を考慮している。このように、第5図のパルス
シーケンスは、第2図と第3図の調整法により得られた
補正時間によってまず核磁気共鳴信号のピークを2τの
位置に一致させ、その後G1,G2の傾斜磁場を印加して、
位相回り補正用の補正時間tαを求めるために使用して
いるのである。
なお、上式(2)は一般数式である前記(1)式を本
実施例のような矩形状の傾斜磁場波形に適用させた場合
の式である。
第5図においては、90゜パルスと180゜パルスの間で
印加する傾斜磁場で補正を行なつているものを示し、ま
た、点線部分で示す傾斜磁場は他の実施例として示すも
ので、180゜パルスの後に補正を行なつている。
これにより、核磁気共鳴信号は同図に示すように従来
(点線で示している)に比べてtγ時間だけピークが遅
れて発生し、この結果、前記核磁気共鳴信号のピークは
2τ時間に一致するようになる。
〔発明の効果〕
以上説明したことから明らかなように、本発明による
磁気共鳴イメージング装置によれば、核スピンの位相誤
差を正確に補正できることから核磁気共鳴信号のS/N比
を上げ、また、再構成される画像に位相歪みを生じさせ
ることがないようにできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による磁気共鳴イメージング装置の処理
手順を示す概略フローチヤート、第2図および第3図は
それぞれ前記概略フローチヤートの前段ステツプの具体
的フローチヤート、およびシーケンス図、第4図および
第5図はそれぞれ前記概略フローチヤートの後段ステツ
プの具体的フローチヤートおよびシーケンス図、第6図
は磁気共鳴イメージング装置の一般的なシーケンスを示
す図、第7図は本発明の作用を説明するに必要な説明
図、第8図は本発明による磁気共鳴イメージング装置の
一実施例を示す概略構成図である。 1……静磁場コイル、2……静磁場用電源、3……X軸
傾斜磁場コイル、4……Y軸傾斜磁場コイル、5……Z
軸傾斜磁場コイル、6……傾斜磁場用電源、7……傾斜
磁場制御装置、8……高周波磁場照射コイル、9……信
号検出用プローブ、10……増幅器、11……増幅器、12…
…シンセサイザ、13……直交検波器、14……シーケン
サ、15……A/D変換器、16……中央処理装置、17……デ
イスプレー、操作卓。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】静磁場中に置かれたサンプルに第1の方向
    に傾斜磁場を印加するとともに高周波磁場を照射し、前
    記サンプルの所望の領域の核スピンを選択的に励起する
    手段と、該励起された核スピンに前記傾斜磁場と直交す
    る第2の方向に傾斜磁場を印加し、励起された核スピン
    の位相を符号化する手段と、該位相符号化された核スピ
    ンに前記各傾斜磁場双方に直交する第3の方向に傾斜磁
    場を印加して、核磁気共鳴信号を出力させる手段とを備
    えた磁気共鳴イメージング装置において、前記各傾斜磁
    場毎に、選択励起および傾斜磁場印加タイミングによる
    核スピンの位相誤差を核磁気共鳴信号の時間ずれとして
    各々独立に検出し、その検出情報によつて位相補正用の
    傾斜磁場の印加量を調整する手段とを備えたことを特徴
    とする磁気共鳴イメージング装置。
JP62175475A 1987-07-14 1987-07-14 磁気共鳴イメージング装置 Expired - Lifetime JP2597098B2 (ja)

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