JP2677064B2 - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、核磁気共鳴（ＮＭ
Ｒ）を利用してイメージングを行なうＭＲイメージング
装置に関し、とくに３次元の撮像（３Ｄ撮像）を行なう
ＭＲイメージング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲイメージング装置において、従来よ
り３次元のイメージングが行われている。この３Ｄ撮像
は、幅の広いスライス領域を同時に選択励起してその領
域から生じるＮＭＲ信号の周波数および位相に直交３軸
の各方向の位置情報をエンコードして、収集したデータ
を３次元フーリエ変換処理することによって上記の位置
情報をデコードするという技術を基礎にしている。

【０００３】すなわち、図４に示すように、励起パルス
を印加するときに同時に１軸方向の傾斜磁場（スライス
選択用傾斜磁場）を加え、その方向に直角な一つの厚い
平面（スライス領域）を選択励起する。このスライス選
択用傾斜磁場はその直後に、スライス厚さ方向の位置情
報をエコー信号の位相にエンコードするためのパルスと
して加えられる。その後、その面内の１軸方向の傾斜磁
場（位相エンコード用傾斜磁場）を加えて、その方向の
位置情報を後に発生するエコー信号の位相にエンコード
する。また、その面内の他の軸方向の傾斜磁場（読み出
し用傾斜磁場）を、途中で反転するように加えることに
より位相を揃えてエコー信号を発生させ、同時にその方
向の位置情報をエコー信号の周波数にエンコードする。
このエコー信号はたとえば２５６点でサンプリングされ
デジタル信号に変換されて１ラインのデータ（２５６個
のデータの配列）が得られる。そして、位相エンコード
用傾斜磁場を変化させながら再構成する３Ｄ画像の画素
数に対応する数（３Ｄ画像の画素数がたとえば縦、横、
奥行き方向にそれぞれ２５６個とすると２５６）だけ上
記のパルスシーケンスを繰り返す。この２５６の各ライ
ンのデータは図５で示すようにＱ方向に並べられて、Ｐ
Ｑ面に２次元的にデータが並べられることになる（１ラ
インにおけるデータの並び方向はＰ方向としている）。

【０００４】この１つの平面上に並ぶデータが収集され
る間の２５６回のパルスシーケンスの繰り返しでは、上
記のスライス厚さ方向の位相エンコード用傾斜磁場パル
スの大きさは同じにされ、つぎの平面に並ぶべきデータ
を収集するためのシーケンスに移行するとき変化させら
れ、その平面のための２５６回のパルスシーケンスでは
同じにされる。こうしてつぎつぎにスライス厚さ方向の
位相エンコード用傾斜磁場パルスの大きさが変化させら
れながら、各面に並ぶべきデータの収集が行なわれ、２
５６面に並ぶだけのデータ収集が行なわれて、データ収
集が終了する。

【０００５】こうして収集され、Ｐ、Ｑ、Ｒの各方向に
３次元的に並べられたデータに対して３次元フーリエ変
換処理を施すと、上記の選択励起した厚いスライス領域
についての３次元的な画像が再構成されることになる。

【０００６】このようにしてデータを収集していく際
に、ＭＲイメージング装置の測定系の不完全性により生
データにＤＣオフセット成分が付加されることが避けら
れない。

【０００７】そこで、従来では、図４および図５に示す
ように、励起パルスの位相を、励起ごと（ラインごと）
に反転させるようにしている。こうすると、信号の位相
がラインごとに反転するので、データの符号をラインご
とに反転させることによってＤＣオフセット成分をライ
ンごとに反転させることができ、スライス面内ではＤＣ
成分を最高周波数域つまり画像の両端に追いやることが
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、単に励起パルスの位相をラインごとに反転させ
るだけでは、スライス面内方向でＤＣオフセットの影響
を軽減させることができるだけで、スライス厚さ方向で
はその影響を除去できず、再構成された３Ｄ画像におい
てスライス厚さ方向の中心付近にノイズが発生してしま
うという欠点がある。すなわち、Ｒ方向のデータ並びを
見てみると、図６のＡのようになり、ＤＣオフセット成
分がそのまま表れており、このデータ並び方向でのフー
リエ変換結果は図６のＢのようになって位相方向の中心
付近（つまり画像のスライス厚さ方向の中心付近）に大
きなノイズが発生する。

【０００９】この発明は、上記に鑑み、３Ｄ画像におけ
るＤＣオフセット成分の影響を、スライス厚さ方向でも
除去できるよう改善した、ＭＲイメージング装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＭＲシメージング装置においては、
スライス厚さ方向（第１軸方向）の位置情報をエンコー
ドする傾斜磁場パルスの印加量（エンコード量）を同量
とした上で、スライス面内一方向（第２軸方向）の位置
情報をエンコードする傾斜磁場パルスの印加量（エンコ
ード量）を変化させながら励起・受信のシーケンスを繰
り返すことを、スライス厚さ方向のエンコード量を変化
させるごとに繰り返して３Ｄ撮像の生データを収集する
際に、励起パルスのキャリア信号の位相を、同量のスラ
イス厚さ方向エンコード量においてスライス面内一方向
のエンコード量の隣接するものの間で反転させるととも
に、かつ同量のスライス面内一方向エンコード量におい
てスライス厚さ方向のエンコード量の隣接するものの間
で反転させ、かつそのキャリア信号位相に応じてデータ
の符号を変えて３次元フーリェ変換することが特徴とな
っている。これによって、生データ空間（収集したデー
タを３次元的に並べる空間）において、スライス面内一
方向のエンコード量についての配列方向に隣接するデー
タの間でＮＭＲ信号位相は同位相としながらＤＣオフセ
ット成分の位相のみを交互に反転させるとともに、スラ
イス厚さ方向エンコード量についての配列方向に隣接す
るデータの間でＮＭＲ信号位相は同位相としながらＤＣ
オフセット成分の位相のみを交互に反転させるととがで
き、ＤＣオフセット成分を、スライス面内一方向のエン
コード量についての配列方向においても、スライス厚さ
方向エンコード量についての配列方向においても、フー
リェ変換後に最高位相変移域に放逐することができる。
その結果、スライス面内でのＤＣオフセット成分の悪影
響を除くとともに、スライス厚さ方向でのＤＣオフセッ
ト成分の悪影響を除いて、画質の向上した３Ｄ画像を得
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例
にかかるＭＲイメージング装置を示すブロック図で、ま
ず、被検体１１に送信コイル１２と受信コイル１３とが
取り付けられ、これらが主マグネット１５により形成さ
れる静磁場及びそれに重畳して形成される傾斜コイル１
４による傾斜磁場内に配置される。傾斜コイル１４は、
直交３軸の各方向に磁場強度が傾斜している傾斜磁場を
それぞれ独立に発生することができるように構成されて
いる。直交３軸の傾斜磁場は、それぞれ、スライス厚さ
方向に磁場強度が傾斜しているスライス選択用傾斜磁
場、スライス面内の１方向に磁場強度が傾斜している位
相エンコード用傾斜磁場、およびスライス面内の他の方
向に磁場強度が傾斜している読み出し（周波数エンコー
ド）用傾斜磁場である。傾斜コイル１４には各方向の傾
斜磁場に対応する傾斜電源２１、２２、２３から電流が
供給され、各方向の傾斜磁場が形成される。傾斜コイル
１４により所定の波形の各傾斜磁場パルスが形成される
ように、この傾斜磁場電源２１〜２３の供給電流波形が
傾斜磁場制御装置２４により制御されている。

【００１２】他方、送信コイル１２には、高周波電源３
３から送られるＲＦ励起パルスが供給される。この励起
パルスは、周波数変換器３２において、シンセサイザ３
４からのＲＦ正弦波信号をキャリア信号として、ＲＦ波
形発生器３１からのｓｉｎｃ波形でＡＭ変調したもの
を、高周波電源３３により増幅したものである。このシ
ンセサイザ３４からのキャリア信号は位相反転器３８を
経た周波数変換器３２に送られる。

【００１３】被検体１１に送信コイル１２からＲＦパル
スを照射してその核スピンを励起した後発生するＮＭＲ
信号は受信コイル１３で受信される。なお、送信コイル
１２と受信コイル１３とを兼用とし、図示しない信号切
換器を用いて送信側の高周波電源３３と受信側の前置増
幅器３５とを切り換えることもできる。この受信ＮＭＲ
信号は前置増幅器３５により増幅された後、直交位相検
波器３６で検波され、次にＡ／Ｄ変換器３７でデジタル
データに変換されてホストコンピュータ４１に取り込ま
れる。この直交位相検波器３６はＰＳＤ（Phase Sensit
ive Detector）方式の検波回路で、シンセサイザ３４か
ら送られる参照信号と受信信号とをミキシングすること
によって２つの信号の周波数の差を出力する回路を用い
る。

【００１４】シーケンスコントローラ４２はホストコン
ピュータ４１の制御下、傾斜磁場制御装置２４に各傾斜
磁場パルスの波形情報と発生タイミング情報を与え、Ｒ
Ｆ波形発生器３１にＲＦパルスのｓｉｎｃ波形情報及び
発生タイミング情報を与えるとともに、シンセサイザ３
４にキャリア信号の周波数（共鳴周波数に対応する）に
関する情報を送り、さらに位相反転器３８の制御信号を
発生し、Ａ／Ｄ変換器３７のサンプルタイミングなどを
制御する。

【００１５】ホストコンピュータ４１には、表示装置と
キーボード装置などの入力装置とを有するコンソール４
３が接続されている。ホストコンピュータ４１に取り込
まれたデータは３次元フーリエ変換されることにより３
次元の画像が再構成され、その画像がコンソール４３の
表示装置に表示される。

【００１６】ここで、シーケンスコントローラ４２は、
ホストコンピュータ４１の制御の下で位相反転器３８を
制御し、各ラインに並ぶべきデータを収集するシーケン
スごとに、つまり励起パルスの照射ごとに周波数変換器
３２に送るキャリア信号の位相を反転するとともに、各
面に並ぶべきデータを収集するシーケンスごとにキャリ
ア信号の位相を反転させる。すなわち、図２に示すよう
に、位相エンコード用傾斜磁場を変化させながらたとえ
ば２５６回だけ（励起パルス照射、信号サンプリングを
含む）パルスシーケンスを繰り返すことにより１つの面
（ＰＱ面）に並ぶべき２５６ラインのデータを収集する
ときに、各ライン（励起）ごとに、０°、１８０°と交
互に反転させられる。

【００１７】そして、スライス厚さ方向の位相エンコー
ド用傾斜磁場パルスの大きさを変化させてつぎのＰＱ面
に並ぶべき２５６ラインのデータを収集するためのシー
ケンスに移行するが、この１つの平面上に並ぶデータが
収集される間の２５６回のパルスシーケンスの繰り返し
では、励起パルスの位相は先の面でのデータ収集時とは
反転され、１８０°、０°の順序で交互に反転されてい
く。さらにスライス厚さ方向の位相エンコード量を変化
させて、つぎのＰＱ面に並ぶべきデータの収集シーケン
スに移ったときは、励起パルスの位相は再度反転され
て、０°、１８０°の順序でラインごとに反転させられ
ていく。

【００１８】こうして、各面に並ぶべきデータの収集が
行なわれ、たとえば２５６面に並ぶだけのデータ収集が
行なわれると、すべてのデータ収集が終了する。収集さ
れたデータは、図２に示すようにＰ、Ｑ、Ｒの各方向に
３次元的に並べられ、励起パルスの位相に対応してデー
タの符号の反転がなされる。このように並べられたデー
タに対してホストコンピュータ４１において３次元フー
リエ変換処理を施すと、選択励起した厚いスライス領域
についての３次元的な画像が再構成されることになる。

【００１９】このとき、ＭＲイメージング装置の測定系
の不完全性により生データにＤＣオフセット成分が付加
されたとしても、その画像に対する悪影響を避けること
ができる。すなわち、スライス面内方向については従来
と同様であるから省略し、スライス厚さ方向（Ｒ方向）
についてのみ説明すると、このＲ方向に並ぶ１列のデー
タは、励起パルス位相が交互に反転させられた状態で取
得されているので、データの符号が反転されると、同相
になる。これに対して、直交位相検波器３６から生じる
ＤＣオフセット成分はもともと一定（正負の一方）であ
るため、データの符号の反転によりＤＣオフセット成分
は図３のＡのようにＲ方向に順次正負に並ぶことにな
る。そこで、このようにして並べられたデータについて
Ｒ方向にフーリエ変換すると、ＤＣオフセット成分は最
高位相変移域つまり再構成画像のスライス厚さ方向両端
に表れることになり、図３のＢのように信号成分の近く
に生じることがなくなる。したがって、フーリエ変換後
は、ＤＣオフセット成分によるノイズが再構成画像に影
響を与えることがなくなり、画質の良好な３次元画像を
得ることができる。

【００２０】なお、上記の実施例では、位相反転器３８
を用いて周波数変換器３２に送るキャリア信号の位相を
反転させているが、シンセサイザ３４自体を制御して位
相反転させるよう構成することも可能である。

【００２１】また、２５６面に並ぶべきデータの収集を
するためのすべての励起パルスの位相を反転させて、も
う一度２５６面に並ぶべきデータ収集を行ない、それら
の対応するデータ同士を加算して平均することもでき、
これによってもＤＣオフセット成分による再構成画像の
ノイズをなくすことができる。

【００２２】

【発明の効果】この発明のＭＲシメージング装置によれ
ば、生データ空間において、スライス面内一方向のエン
コード量についての配列方向に隣接するデータの間でＮ
ＭＲ信号位相は同位相としながらＤＣオフセット成分の
位相のみを交互に反転させるとともに、スライス厚さ方
向エンコード量についての配列方向に隣接するデータの
間でＮＭＲ信号位相は同位相としながらＤＣオフセット
成分の位相のみを交互に反転させるととができるので、
ＤＣオフセット成分を、スライス面内一方向のエンコー
ド量についての配列方向においても、スライス厚さ方向
エンコード量についての配列方向においても、フーリェ
変換後に最高位相変移域に放逐することができる。その
結果、スライス面でのＤＣオフセット成分の悪影響を除
くとともに、ＤＣオフセット成分の影響をスライス厚さ
方向についても除去することができ、優れた画質の３次
元画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図。

【図２】図１において収集したデータの配列を示す図。

【図３】図２のデータに対するＲ方向のフーリエ変換を
説明するための波形図。

【図４】パルスシーケンスの従来例を説明するための波
形図。

【図５】従来例において収集したデータの配列を示す
図。

【図６】図５のデータに対するＲ方向のフーリエ変換を
説明するための波形図。

【符号の説明】

１１ 被検体 １２ 送信コイル １３ 受信コイル １４ 傾斜コイル １５ 主マグネット ２１ スライス選択用傾斜磁場電源 ２２ 位相エンコード用傾斜磁場電源 ２３ 読み出し用傾斜磁場電源 ２４ 傾斜磁場制御装置 ３１ ＲＦ波形発生器 ３２ 周波数変換器 ３３ 高周波電源 ３４ シンセサイザ ３５ 前置増幅器 ３６ 直交位相検波器 ３７ Ａ／Ｄ変換器 ３８ 位相反転器 ４１ ホストコンピュータ ４２ シーケンスコントローラ ４３ コンソール

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１軸方向の傾斜磁場パルスとともに励
   起パルスを与えて所定の厚い領域を選択励起する手段
   と、この第１軸方向の所定量の傾斜磁場パルスによって
   該第１軸方向の位置情報をエンコードする手段と、前記
   第１軸方向に対して直角な第２軸方向の所定量の傾斜磁
   場パルスによって該第２軸方向の位置情報をエンコード
   する手段と、前記第１軸方向および第２軸方向に対して
   直角な第３軸方向の所定量の傾斜磁場パルスによって該
   第３軸方向の位置情報をエンコードする手段と、前記の
   励起パルスのキャリア信号の位相を反転する位相反転手
   段と、受信したＮＭＲ信号を位相検波する手段と、第１
   軸方向のエンコード量を同じにして第２軸方向のエンコ
   ード量のみ変化させながら励起および受信のシーケンス
   を繰り返すことを、第１軸方向のエンコード量を変化さ
   せるごとに繰り返すよう制御するとともに、前記の励起
   パルスのキャリア信号の位相を、同量の第１軸方向エン
   コード量において第２軸方向のエンコード量の隣接する
   ものの間で順次反転させ、かつ同量の第２軸方向エンコ
   ード量において第１軸方向のエンコード量の隣接するも
   のの間で順次反転させるよう前記位相反転手段を制御す
   る手段と、検波後の信号より得られたデータに前記の励
   起パルス位相に対応した符号を付して３次元フーリェ変
   換する手段とを具備することを特徴とするＭＲイメージ
   ング装置。