JP2961229B1 - ラジオ波磁場強度の勾配を利用する磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
ラジオ波磁場強度の勾配を利用する磁気共鳴イメージング装置Info
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Abstract
害を軽減するために、渦電流を発生させる静磁場勾配の
反転を行わなず、1回のパルス励起で発生した誘導信号
を短時間に検出する高速な磁気共鳴イメージング装置と
その計測方法を提供する。 【解決手段】 渦電流を発生させる静磁場勾配の反転を
行わないで、位置情報のエンコード方法としてラジオ波
磁場強度の勾配を利用する位相変調回転座標系磁気共鳴
イメージング装置において、1回のパルス励起で発生し
た位置情報を含んだ誘導信号を独立した位相角の参照信
号で検波する、もしくは、参照信号として入力する信号
の位相角を掃引する手段によって、回転座標系磁気共鳴
イメージング計測を高速化する。
Description
のエンコード方法として、ラジオ波磁場強度の勾配を利
用し、1回のパルス励起で発生した位置情報を含んだ誘
導信号を短時間に検出する、高速な回転座標系磁気共鳴
イメージング装置に関するものである。
位置情報のエンコードに静磁場強度の勾配を用いるの
が、最も一般的となっている。初期のスピン・エコー法
を基礎とする撮像法では、パルス励起−データ取込のシ
ーケンスを繰り返すため、数分以上の時間を要してい
た。その後、ハードウェアの改良に伴い、エコー・プラ
ナーイメージング(EPI)法のような一回の励起の
後、静磁場勾配を激しく反転を繰返しながらデータ取込
を行う100ms以下の時間分解能の計測が一般に行わ
れるようになった。
を用いる、従来の磁気共鳴イメージング計測では、ラジ
オ波磁場強度はコイル内で均一にすることが要求され
る。これに対し、最初のラジオ波磁場強度の勾配を用い
た磁気共鳴イメージング法となる、回転座標系ズーグマ
トグラフィにおいては、非対称鞍型コイルによるx軸方
向のラジオ波磁場強度勾配とz軸方向の静磁場勾配を位
置情報のエンコードに利用して、二次元イメージングを
行っている(D. I. Hoult, Journal of Magnetic Reson
ance, Vol. 33, pp. 183-197, 1979)。この報告に代表
される、振幅変調回転座標系イメージング測定において
は、x軸方向の距離で表される位置情報を、磁気モーメ
ントのフリップ角度にエンコードする。ただし、検出器
の位相が固定されているため、図1に示すように、印加
するθ度パルスとして、平均のフリップ角度を(a)から
(a')まで、段階的に変えた複数回のパルス励起−データ
取込のシーケンスを繰り返し行わなければならない。
軸に関して一軸方向に勾配をもった θ度のパルス励起
により磁化をy'−z'軸上に展開した後、y'軸に関して9
0度のパルス励起によりその磁化をx'−y'面上に展開す
る、位相変調回転座標系イメージング測定へと発展して
いる。やはり、検出器の位相が固定されているため、最
初に印加するθ度パルスとして、平均のフリップ角度を
(a)から(a')まで、段階的に変えた複数回のパルス励起
−データ取込のシーケン スを繰り返し行って、一次元
の化学シフト分布を得ている(例えば、M. J. Blackled
ge, B. Rajagopalan, R. D. Oberhaensli, N. M. Bola
s, P. Styles, and G. K. Radda, Proc.Natl.Acad.S
ci.USA,Vol. 84,pp.4283-4287,1987 や F. Mitsum
ori and N. M.Bolas, Journal of Magnetic Resonance,
Vol. 97, pp. 282-289, 1992)。
ジング計測では、静磁場強度の勾配を用いるため、測定
対象が導体の場合には、磁場勾配の切替によって渦電流
が誘導され、測定対象の変質や加熱等を生じ、その形態
に変化はなくても機能が阻害されているという問題点が
あった。EPI法のような一回の励起の後、静磁場勾配
を激しく反転を繰返しながらデータ取込を行う高速な計
測が一般に行われるようになり、この問題点は、無視で
きないものとなっている。
ング計測においては、検出器の位相が固定されているた
め、図1に示すように、位置(x軸方向)の情報を磁気
モーメントのフリップ角度にエンコードするために最初
に印加するθ度パルスとして、フリップ角度を段階的に
変えた複数回のパルス励起−データ取込のシーケンスを
繰り返し行わなければならず、EPI法のように、一回
の励起−データ取込のシーケンスにはなりえず、短時間
で信号を検出できないという問題点があった。
欠点を解消し、計測対象に生じる渦電流による機能の阻
害を軽減するために、渦電流を発生させる静磁場勾配の
反転を行わないで、位置情報のエンコード方法として、
ラジオ波磁場強度の勾配を利用し1回のパルス励起で発
生した位置情報を含んだ誘導信号を短時間に検出する、
高速な回転座標系磁気共鳴イメージング装置を目的とし
ている。
りの課題を解決するために、請求項1の発明として、均
一ラジオ波磁場照射用及び検出用コイルと表面コイルと
を電磁気的に直交配置してラジオ波磁場強度の勾配を発
生させる位相変調回転座標系磁気共鳴イメージング装置
において、磁場強度の勾配をもったラジオ波パルスと位
相エンコードに用いる90度ラジオ波パルスを用いて、
1回の励起で発生した位置情報を含んだ誘導信号を独立
した位相角の参照信号で検波することを特徴とする磁気
共鳴イメージング装置を提供する。
し、請求項2の発明として、参照信号として入力する信
号の位相角を掃引する手段によって1回の励起で発生し
た位置情報を含んだ誘導信号を位相検出器で検出するこ
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
置を提供する。
出願の発明について、以下、図面を使って、この発明の
実施の形態を説明する。
z')での磁化運動と検出位相を例示する。x軸に関して
一軸方向に勾配をもったθ度のパルス励起により磁化を
y'−z'軸上に展開した後、y'軸90度のパルス励起によ
りその磁化をx'−y'面上に展開するところ(図2の (a)
-(b)に対応する。)までは、従来の位相変調回転座標系
イメージング測定と同様である。しかし、この発明にお
ける計測においては、図2(c)に示すように、ここで、
独立した位相角の参照信号で検波する、すなわち、参照
信号として入力する信号の位相角を掃引して位相検出器
で検出することが好ましい。図3は、この発明の位置情
報エンコードに位相変調と検出位相掃引を採用したパル
スシーケンスを例示した図である。
装置の構成を例示した構成図である。この磁気共鳴イメ
ージング装置は、一般のパルス方式の磁気共鳴分光計本
体を基本として、複数チャンネル用高周波増幅器、位相
可変発振器、高周波発振器、複数の励起用コイル、1個
の検出用コイル、複数の位相検波器、追加のパルス発生
器などから構成することが好ましい。最近の核磁気共鳴
分光器は、シーケンスが任意にプログラミングできるの
で、検出位相を時間分割して設定できるかもしれない。
この場合は、表面コイルを励起する、もう1系統のラジ
オ波チャンネルを増設するだけで、この発明に対応でき
る。分光計がこの機能を有しない場合は、位相可変発振
器を追加することが好ましい。
ルを組み合わせたコイルの構成を例示した構成図であ
る。ラジオ波磁場強度勾配を発生するコイルとしては、
表面コイル、コーン型コイル、非対称鞍型コイル、鞍型
コイルを中央からずれた位置で使用するなどを利用する
ことができる。磁気共鳴信号を検出するコイルには、同
心円上に置かれた大小二つの表面コイルや鞍型コイルな
どを利用することができる。これらの組み合わせのう
ち、均一ラジオ波磁場照射用・検出用の鞍型コイル1個
と、直交配置に置かれた表面コイル1個による構成が電
磁気学的に結合が少なく、最も好ましい。
させて誘導信号の組を得て、回転投射再構成法を行う
と、2次元の画像も得ることができる。ただし、この方
法では、試料の回転ごとに測定を繰り返すので、測定に
時間を要する。コイルの回路にデカップリング回路を付
加することにより結合の問題は回避できるので、電磁気
学的に結合が強い同軸配置のコイルの組み合わせも利用
できる。こうして、x軸、y軸方向の2個の表面コイル
を鞍型検出用コイルと組み合わせた場合、x軸方向の位
置エンコードに位相変調を、y軸方向の位置エンコード
に勾配ラジオ波照射したロータリー・エコー法を適用し
た2次元回転座標系イメージングのシーケンスが可能で
ある。
と、立ち上がり、立ち下がりに要する時間が格段に短い
という特徴がある。静磁場勾配の利用を基盤としている
従来の超高速磁気共鳴イメージング法を越える、さらに
高速な方法へ発展する可能性がある。
る。
いた核磁気共鳴分光計(NMR分光計)全体の構成図を
示す。NMR分光計本体には、日本電子製GX-270型を利
用した。表面コイルと鞍型コイルの2チャンネルと位相
検波用の1チャンネルで用いるラジオ波を発生するた
め、高周波発振器(アンリツMG3633A, ~2.7GHz)からの
ラジオ波を分配器で3系統に分け、それぞれに位相可変
発振器(Wavetek650, ~2MHz, 4チャンネル)からのラ
ジオ波を混合した。鞍型コイルへ導かれる励起パ ルス
は、NMR分光計本体の本体のパルス発生器で、また、
表面コイルへ導かれる励起パルスは、NMR分光計本体
のパルス発生器と同期したパルス発生器でタイミングを
制御した。スイッチで切り出されたラジオ波パルスは、
それぞれ、高周波増幅器で増幅されコイルへと送られ
る。追加の高周波増幅器には、R&K社製60Wのもの
を利用した。位相可変発振器の第1及び第2チャンネル
の位相を固定しておいて、第3チャンネルの信号をNM
R分光計を制御しているアナログ−デジタル変換器(A
/D変換器)を持ったパーソナルコンピューター(P
C)からのデータ取り込み開始トリガーと同期して位相
掃引を行い、位相検波用のラジオ波の位相を0度から9
0度まで掃引した。こうして、得た自由誘導減衰信号を
前出のA/D変換器でサンプリングを行い、PCのディ
スクに保存した。
み合わせたプローブヘッドを示す。プローブは、日本電
子製のプロトン・炭素13核二重共鳴用(5mm直径の
試料管用)を、プロトン用均一ラジオ波磁場照射用・検
出用の鞍型コイルとし、プローブヘッドを保護している
ガラスチューブのまわりに1回巻き表面コイルを、この
照射・検出コイルと直交配置になるように配置した。こ
こで、ラジオ波磁場強度の分布を確認するため、図6に
示すような実験を行った。表面コイルによるラジオ波パ
ルス励起の180度パルスの長さが、(a)の試料位置
で115μs、 (b)の試料位置で106μsであった
ことから、約4mmの間隔に10%程度 のラジオ波磁
場強度勾配が発生できていることがわかる。
に位相変調と検出位相掃引を採用したパルスシーケンス
を適用して、図7に示したキャピラリーにつめた硫酸銅
水溶液のファントム試料について得たスペクトルを図8
に示す。1次元方向の位置情報を高速に取得できたこと
がわかる。
ら明らかなように、以下に記載されるような効果を奏す
る。
磁場強度の勾配を利用する、均一ラジオ波磁場照射用及
び検出用コイルと表面コイルとを電磁気的に直交配置し
てラジオ波磁場強度の勾配を発生させる、位相変調回転
座標系磁気共鳴イメージング装置において、1回のパル
ス励起で発生した位置情報を含んだ誘導信号を独立した
位相角の参照信号で検波する、もしくは、参照信号とし
て入力する信号の位相角を掃引する手段によって、回転
座標系磁気共鳴イメージング計測の高速化が可能であ
る。
反転を行わないので、計測対象に生じる渦電流による機
能の阻害を軽減することが可能である。
転座標系(x', y', z')での磁化運動を表す図である。
動と検出位相を例示した図である。
出位相掃引を採用したパルスシーケンスを例示した図で
ある。
例示した構成図である。
せたコイルの構成を例示した構成図である。
確認実験の結果を示す図である。
す図である。
て得たスペクトルを示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 均一ラジオ波磁場照射用及び検出用コイ
ルと表面コイルとを電磁気的に直交配置してラジオ波磁
場強度の勾配を発生させる位相変調回転座標系磁気共鳴
イメージング装置において、1回の励起で発生した位置
情報を含んだ誘導信号を独立した位相角の参照信号で検
波することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 - 【請求項2】 参照信号として入力する信号の位相角を
掃引する手段によって1回の励起で発生した位置情報を
含んだ誘導信号を位相検出器で検出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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10112829A JP2961229B1 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | ラジオ波磁場強度の勾配を利用する磁気共鳴イメージング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10112829A JP2961229B1 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | ラジオ波磁場強度の勾配を利用する磁気共鳴イメージング装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2961229B1 true JP2961229B1 (ja) | 1999-10-12 |
JPH11290291A JPH11290291A (ja) | 1999-10-26 |
Family
ID=14596589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10112829A Expired - Lifetime JP2961229B1 (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | ラジオ波磁場強度の勾配を利用する磁気共鳴イメージング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2961229B1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112741612A (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-04 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 磁共振成像方法、装置、存储介质及计算机设备 |
-
1998
- 1998-04-08 JP JP10112829A patent/JP2961229B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112741612A (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-04 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 磁共振成像方法、装置、存储介质及计算机设备 |
CN112741612B (zh) * | 2019-10-31 | 2023-04-25 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 磁共振成像方法、装置、存储介质及计算机设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11290291A (ja) | 1999-10-26 |
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