JP2813980B2 - 核磁気共鳴装置 - Google Patents

核磁気共鳴装置

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JP2813980B2
JP2813980B2 JP63332012A JP33201288A JP2813980B2 JP 2813980 B2 JP2813980 B2 JP 2813980B2 JP 63332012 A JP63332012 A JP 63332012A JP 33201288 A JP33201288 A JP 33201288A JP 2813980 B2 JP2813980 B2 JP 2813980B2
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勇二 井上
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ジーイー横河メディカルシステム株式会社
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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、勾配磁場の切換え時に誘導される渦電流に
よって生じる磁場の場所依存性を計測する核磁気共鳴装
置に関するものである。
(従来の技術) 核磁気共鳴画像診断装置においては、被検体の位置情
報を得るため勾配磁場が用いられるが、勾配磁場切り換
え時に勾配磁場発生用コイルの周辺の伝導体部に渦電流
が生じイメージング上に種々の悪い影響を与える。この
ため勾配磁場発生用コイルにオーバシュートした電流を
供給することにより渦電流を補償する方法が一般に行わ
れている。
この補正された電流波形を求めるには、渦電流の時定
数および振幅を計測する必要があり、この方法として (1)FOV(Fieid of View)内にサーチコイルを配置
し、サーチコイル間の誘導電圧の時間変化を計測するサ
ーチコイル法 (2)FOV内に小さな水ファントムを配置し、NMR信号の
位相の時間変化を計測するNMR位相信号法 等が知られている。
(発明が解決しようとする課題) 従来の方法はFOV内の平均値またはある一点で渦電流
の磁場を計測しており、渦電流による磁場の場所依存性
が考慮されていないため、FOV内全体に渡って渦電流を
補償することは不可能である。このため渦電流による磁
場の場所依存性を無視できないアンギオやC.S.I.(Chem
ical Shift Imaging)等では渦電流による磁場がどの
様な場所依存性をもつかの情報が欠けているため良質な
画像を得ることができない。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、本発明の
目的は、渦電流による磁場の場所依存性を計測する核磁
気共鳴装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 上記発明を達成する本発明は、渦電流の磁場を求める
核磁気共鳴装置において、2次元以上の磁場分布を得る
パルスシーケンスによって、渦電流のある磁場及び渦電
流のない磁場を受信して、これらの受信した磁場信号に
基づいて渦電流による磁場の分布を求める手段を備えた
ことを特徴とする。
(作用) 励起パルス印加前に勾配磁場を印加してスキャンした
結果得られた画像と励起パルス印加前に勾配磁場を印加
しないでスキャンした結果得られた画像にある演算を施
すことによりシステムのオフセットや静磁場の不均一等
による位相ずれが除去され、印加した前記勾配磁場によ
って発生した渦電流による磁場の場所依存性の情報が得
られる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明について詳細に説明す
る。第1図は本発明の渦電流による磁場の場所依存性の
計測方法を実施する核磁気共鳴画像診断装置の磁石部を
示す構成図である。磁石部は、一様な静磁場を印加する
静磁場コイル1と、勾配磁場コイル駆動部(図示せず)
によって付勢され、x、y、zの各方向に各々の直線勾
配を持つ磁場を印加する勾配磁場コイル2と、該磁石部
で形成される磁場内に設置する均質な水ファントム3に
高周波回転磁場を印加する励磁コイル4と、該ファント
ムからのNMR信号を検出する検出コイル5とを有する。
なお勾配磁場コイル2は、x、y、zの各軸のコイルを
備え、各コイルの付勢モードは勾配磁場コイル駆動部を
操作するコントローラー(図示せず)の制御信号に従
う。以下の説明では、磁石部内の所定の位置に測定領域
をカバーする大きさの均質なファントムをセットした
後、SE法やFE法により計測が実行され、第3図または第
4図のタイミングシークエンスに示される磁場が、静磁
場コイル1、勾配磁場コイル2、励磁コイル4に印加さ
れる。第2図は本発明のフローチャートである。第3図
に本発明をSE(Spin Echo)法の2次元(2D)FTイメー
ジング手法で実施した場合に用いられる高周波回転磁場
および勾配磁場の印加タイミングシークエンスを示す。
このシークエンスが通常のSE法の2DFTイメージング手法
と異なる点は、励起パルス印加前にx、y、zいずれか
一方の軸方向に勾配磁場Geddyを印加することにあり、
そうすることによりその方向の勾配磁場によって発生し
た渦電流による磁場の場所依存性情報を2Dで得ることが
できる。図においてRFは高周波回転磁場で、90゜パルス
と180゜パルスをx軸に印加する。Gxは周波数エンコー
ド軸とよればれるx軸に印加する勾配磁場、Gyは位相エ
ンコード軸とよばれるy軸にその都度振幅の異なる磁場
を印加する勾配磁場、Gzはスライス軸とよばれるz軸に
印加する勾配磁場、信号は180゜パルス後のSE信号を示
している。期間は各軸に与える勾配磁場の信号の時期を
示すために設けてある。まず測定領域をカバーする適当
な大きさの均質水ファントムをセットした後、期間0に
おいて勾配磁場Geddyを印加して渦電流による磁場Gx
(t)を生じさせる。Geddyの大きさは0.2G/cm程度に選
ぶ。勾配磁場Geddyの印加時間Tedは測定したい渦電流時
定数に対応して設定する。(数百msecから1secの時定数
に対しては印加時間Tedを100msec程度とすると感度良く
測定できる。)励起パルスまでの時間Tdは測定目的に会
わせて設定しTdをいろいろと代えたデータから渦電流時
定数を測定できる。期間1において勾配磁場Gz+の下で9
0゜パルスを印加することによりxy面(スライス面)に
あるスピンだけを選択的に励起する。期間2のGx+は後
にSE信号を観測するためにx座標に応じた位相差を与え
ておくためのもので、プリフェーズ勾配と呼ばれる。Gy
nはスピンにy座標に応じた位相差を与えることにより
スピンのy方向の位置情報を得るためのもので、その強
度はその都度異なるように制御される。Gz-はスライス
時に生じたz方向のスピンの位相差を取り除くためのも
のである。期間3においては180゜パルスを与えてやる
ことにより、位相が乱れxy面内でバラバラになっていた
磁気モーメントを期間4で揃えることができSE信号を観
測することができる。期間4のGx+は乱れた位相を揃えS
E信号を生じさせるための勾配磁場でリフェーズ勾配と
言い、プリフェーズ勾配とリフェーズ勾配の面積が等し
くなったときに最大のSE信号が得られる。
これが1viewのシークエンスであり、パルス繰返周期T
R後に再び勾配磁場Geddyを印加して次のview開始する。
以上よりGeddy≠0のときの2D計測信号 F0=∫∫ρ(x,y)exp{iΦ(x,y,t)}dxdyがえら
れる。
ここで Φ(x,y,t)=Φoff+γr(x,y)∫Gx(t)dt+ γnGyyT2+γGx +xT4 ρ(x,y);磁化ベクトルの大きさ γ;核磁気回転比 r(x,y);2次元的サンプル位置 Φoff;システム不均一等によるオフセット位相 nGy;n番目のviewの位相エンコード勾配の大きさ T2;位相エンコード勾配の印加時間 T4;180゜パルス後、信号計測までの時間 次にGeddy=0のときの2D計測信号 F1=∫∫ρ(x,y)exp{iΦ(x,y,t)}dxdy ここで Φ(x,y,t)=Φoff+γnGyyT2+ γGx +xT4 を得るために期間0においてGeddyを印加しない通常のS
E法のviewを行なう。
2D計測信号F0、F1がもとまったら第1図のフローチャ
ートに従い、 (STEP1) F0、F1を2DFTしてそれぞれ 画像S0=ρ(x,y)exp{iΦ(x,y,t)}、 S1=ρ(x,y)exp{iΦ(x,y,t)}を得る。
(STEP2) 画像S0、S1が求まったらGeddyでの渦電流による磁場G
x(t)で生じた位相角θ(r)を求めるために画像S0
の位相マップΦ、画像S1の位相マップΦを求める。
ここでIm(S0)、Re(S0)はそれぞれS0の虚数部、実
数部を表す。
ここで求まった位相マップΦ(x,y,t)は静磁場不
均一、システムオフセットによる位相のずれを補正する
のに利用することもできる。
(STEP3) 位相マップΦ、Φが求まったらGeddyでの渦電流G
x(t)で生じた磁場による 位相角θ(r)=Φ−Φが求まる。
第4図に本発明のFE(Field Echo)法の3次元FTイ
メージング手法で実施した場合に用いられる高周波回転
磁場および傾斜磁場の印加タイミングシークエンスを示
す。このシークエンスが通常のFE法の3次元(3D)FTイ
メージング手法と異なる点は、励起パルス印加前にx、
y、zいずれか一方の軸方向に勾配磁場Geddyを印加す
ることにあり、そうすることによりその方向の勾配磁場
によって発生した渦電流による磁場の場所依存性情報を
3Dで得ることができる。図においてRFは高周波回転磁場
で90゜パルスをx軸に印加する。Gxは第一位相エンコー
ド勾配軸とよばれるx軸にその都度振幅を変化させる磁
場を印加する勾配磁場、Gyは第二位相エンコード勾配軸
とよばれるy軸にその都度振幅を変化させる磁場を印加
する勾配磁場、Gzは周波数エンコード勾配軸とよばれる
z軸に印加する勾配磁場。期間は各軸に与える勾配磁場
の信号の時期を示すために設けてある。
まず測定領域をカバーする適当な大きさの均質水ファ
ントムをセットした後期間0において勾配磁場Geddy
印加して渦電流Gx(t)を生じさせる。Geddyの大きさ
は0.2G/cm程度に選ぶ。勾配磁場Geddyの印加時間Ted
測定したい渦電流時定数に対応して設定する(数百msec
から1secの時定数に対しては印加時間Tedを100msec程度
とすると感度良く測定できる)励起パルスまでの時間Td
は測定目的に会わせて設定しTdをいろいろと代えたデー
タから渦電流時定数を測定できる。期間1において90゜
パルスを印加することにより励起をvolumeで行なってお
り、後に2方向にワープすることにより3次元の計測信
号を得ることができる。期間2のGxn、Gynはスピンに
x、y座標に応じた位相差を与えることによりスピンの
x、y方向の位置情報を得るためのもので、その強度は
その都度異なるように制御される。Gz-はスピンの位相
差を予め遅らせておくことにより後にSE信号を得るため
の処理でありプリフェーズ勾配とよばれる。期間3のGz
+は乱れた位相を揃えSE信号を生じさせるための勾配磁
場でリフェーズ勾配と言い、プリフェーズ勾配とリフェ
ーズ勾配の面積が等しくなったときに最大のSE信号が得
られる。
これが1viewのシークエンスであり、パルス繰返周期T
R後に再び勾配磁場Geddyを印加して次のview開始する。
以上よりGeddy≠0のときの3D計測信号 F0=∫∫ρ(x,y,z)exp{iΦ(x,y,z,t)}dxdydz
がえられる。
ここで Φ(x,y,z,t)=Φoff+γr(x,y,z)∫Gx(t)dt +γnGxxT2+γnGyyT2+γG2 +zT4 ρ(x,y);磁化ベクトルの大きさ γ;核磁気回転比 r(x,y,z);3次元的サンプル位置 Φoff;システム不均一等によるオフセット位相 nGy;n番目のviewの第1位相エンコード勾配の大きさ nGy;n番目のviewの第2位相エンコード勾配の大きさ T2;第1及び第2位相エンコード勾配の印加時間 T4;180゜パルス後、信号計測までの時間 次にGeddy=0のときの3D計測信号 F1=∫∫ρ(x,y,z)exp{iΦ(x,y,z,t)}dxdydz ここで Φ(x,y,z,t)=Φoff+γnGyyT2+ γnGxxT2+γG2 +zT4 を得るために期間0においてGeddyを印加しない通常のS
E法のviewを行なう。
3D計測信号F0、F1がもとまったら第1図のフローチャ
ートに従い、 (STEP1) F0、F1を3DFTしてそれぞれ 画像S0=ρ(x,y,z)exp{iΦ(x,y,z,t)}、 S1=ρ(x,y,z)exp{iΦ(x,y,z,t)}を得
る。
(STEP2) 画像S0、S1が求まったらGeddyでの渦電流磁場Gx
(t)で生じた磁場による位相角θ(r)を求めるため
に画像S0の位相マップΦ、画像S1の位相マップΦ
求める。
ここでIm(S0)、Re(S0)はそれぞれS0の虚数部、実
数部を表す。ここで求まった位相マップΦ(x,y,z,
t)は静磁場不均一、システムオフセットによる位相の
ずれを補正するのに利用することもできる。
(STEP3) 位相マップΦ、Φが求まったらGeddyでの渦電流G
x(t)で生じた磁場による 位相角θ(r)=Φ−Φが求まる。
尚、上記実施例はSE法の2DFTイメージング手法および
FE法の3DFTイメージング手法で実施したが、本発明はこ
れに限定するものでなく、様々な方法のイメージング手
法で2次元または3次元の情報を得ることができる。
また渦電流Gx(t)を生じさせるために勾配磁場G
eddyをX軸方向に印加したがy軸方向でもz軸方向でも
良い。
により、それぞれの画像の位相マップの引き算をせずに
求めることができる。
本発明によれば、FOVをカバーする適当な大きさの均
質水ファントムを用いて、SE法やFE法などの一般的なイ
メージング手法により励起パルス印加前に勾配磁場を印
加してスキャンした結果得られた画像と励起パルス印加
前に勾配磁場を印加しないでスキャンした結果られた画
像とにより位相角を求めるようにしているので、該位相
角に基づいて前期勾配磁場によって発生した渦電流によ
る磁場分布を2次元または3次元で知ることができる。
その結果、位相補正を必要とするアンギオ、C.S.I.等の
イメージングで有効なデータとなるばかりでなく渦電流
磁場の場所依存性を計測し、これを数式で近似すること
によりこの値を用いて予め渦電流分を考慮した勾配磁場
を発生させて渦電流の補正を行なうことができる。
(発明の効果) 本発明によれば、渦電流による磁場の場所依存性を計
測することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は核磁気共鳴画像診断装置の主要部を示す構成
図、第2図は本願発明のフローチャート、第3、4図は
本発明のパルスシークエンスを示す図である。 1……静磁場コイル、2……勾配磁場コイル、 3……均質な水ファントム、 4……励磁コイル、5……検出コイル、

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】勾配磁場の切換時に誘導される渦電流を補
    正して被検体の断層像を撮影する核磁気共鳴装置であっ
    て、 励起パルスの前に所定の勾配磁場を印加する過程を含む
    第1のパルスシーケンスと、前記励起パルスの前に前記
    所定の勾配磁場を印加する過程を含まない第2のパルス
    シーケンスとをそれぞれ実行するパルスシーケンス実行
    手段と、 前記第1及び第2のパルスシーケンスにより得られたエ
    コー信号に基づいて第1及び第2の画像データをそれぞ
    れ算出する画像データ算出手段と、 前記第1及び第2の画像データに基づいて第1及び第2
    の位相マップをそれぞれ算出する位相マップ算出手段
    と、 前記第1及び第2の位相マップに基づいて前記渦電流の
    補正に用いる位相角を算出する位相角算出手段とを備え
    ていることを特徴とする角磁気共鳴装置。
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