JP2961826B2 - Mrイメージング装置 - Google Patents

Mrイメージング装置

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JP2961826B2
JP2961826B2 JP2186596A JP18659690A JP2961826B2 JP 2961826 B2 JP2961826 B2 JP 2961826B2 JP 2186596 A JP2186596 A JP 2186596A JP 18659690 A JP18659690 A JP 18659690A JP 2961826 B2 JP2961826 B2 JP 2961826B2
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嘉章 三浦
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Shimazu Seisakusho KK
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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】 この発明は、核磁気共鳴(NMR)を利用してイメージ
ングを行う装置に関する。
【従来の技術】
核磁気共鳴現象を利用して画像化を行うMRイメージン
グ装置は、共鳴周波数が磁場強度に比例したものである
ことを利用して画像化を行うものである。すなわち、3
軸方向のそれぞれに磁場強度が傾斜している傾斜磁場を
被検体に対して印加できるようにする。第1軸方向の傾
斜磁場パルスをRFパルスと同時に印加することにより、
その軸方向の特定位置のみの励起を行って、その軸に直
角なスライス面の選択励起を行い、一定時間後にこの励
起された核スピンからNMR信号を発生させて、データ収
集する。第2軸方向の傾斜磁場パルスを加えることによ
り、その軸方向の位置情報をNMR信号の周波数へエンコ
ードする。また、第3軸方向の傾斜磁場パルスを加える
ことにより、その軸方向の位置情報をNMR信号位相へエ
ンコードする。そして、この撮像シーケンスを、位相エ
ンコード用の第3軸方向の傾斜磁場パルスの大きさを変
化させながら繰り返す。こうして収集したデータを2次
元フーリエ変換することにより、2つの軸方向の位置情
報をデコードし、画像を再構成する。 従来より、このMRイメージング装置において、スライ
ス選択用の傾斜磁場のパルスをRFパルスと同時に印加し
た後、この傾斜磁場に関する第2のパルスを印加して、
第1のパルスによって乱された核スピンの位相を揃える
ようにしている。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、位相を揃えるための第2の
傾斜磁場パルスの印加量を計算上求め、それにしたがっ
て第2の傾斜磁場パルスの印加量をコントロールしてい
るため、ハードウェアの精度などから、完全にスピンの
位相を揃えることができず、結果としてNMR信号の信号
量を減少させ、再構成画像のS/N比を劣化させるという
問題があった。 この発明は、上記に鑑み、スライス選択用の傾斜磁場
パルスによって乱された核スピンの位相を完全に揃える
ことができ、それによってNMR信号量を増大させ、再構
成画像のS/N比を向上させるように改善した、MRイメー
ジング装置を提供することを目的とする。
【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イメー
ジング装置においては、静磁場を発生するマグネット装
置と、RFパルス印加装置と、スライス選択のための第1
軸方向の傾斜磁場、周波数エンコードのための第2軸方
向の傾斜磁場および位相エンコードのための第3軸方向
の傾斜磁場を印加する磁場印加装置と、NMR信号を受信
する受信装置と、受信信号から得たデータを処理して画
像再構成する装置と、上記のRFパルス印加装置および磁
場印加装置を制御して、RFパルス印加工程と、該工程と
同時に行われる、スライス選択のための第1軸方向の傾
斜磁場の第1のパルスを印加する工程と、この第1のパ
ルスと反対の極性の該第1軸方向の傾斜磁場の第2のパ
ルスを印加する工程と、周波数エンコードのための第2
軸方向の傾斜磁場パルスを印加する工程と、位相エンコ
ードのための第3軸方向の傾斜磁場パルスを印加する工
程とを有するフィールドエコー法による撮像シーケンス
を、上記第3軸方向の傾斜磁場パルスの大きさを変化さ
せながら繰り返すとともに、上記撮像シーケンスを開始
する前に、位相エンコード用の第2軸方向の傾斜磁場パ
ルスをゼロとする以外は該撮像シーケンスと同一条件の
シーケンスを、上記第1軸方向の傾斜磁場の第1のパル
スに対して第2のパルスを変化させながら複数回繰り返
し、それらのシーケンスで得たデータが最大になる第2
のパルスを求めることによって、該第1軸方向の傾斜磁
場の第1のパルスと第2のパルスとの関係を調整した上
で、上記のフィールドエコー法による撮像シーケンスを
行うようにする制御装置とを有することが特徴となって
いる。
【作用】
スライス選択のための第1軸方向の傾斜磁場の第1の
パルスを、RFパルス印加と同時に印加すると、この第1
軸方向に直角な特定のスライス面が選択的に励起され
る。 そして、このときに乱された核スピンの位相は、第1
軸方向の傾斜磁場の、上記の第1のパルスとは極性が反
対の、第2のパルスによって揃えられるが、撮像シーケ
ンスを開始する前に、位相エンコード用の第2軸方向の
傾斜磁場パルスをゼロとする以外はこのフィールドエコ
ー法による撮像シーケンスと同一条件のシーケンスを、
第1軸方向の傾斜磁場の第1のパルスに対して第2のパ
ルスを変化させながら複数回繰り返し、それらのシーケ
ンスで得たデータが最大になる第2のパルスを求め、こ
れに基づいて第1軸方向の傾斜磁場の第1のパルスと第
2のパルスとの関係を調整する。そして、この調整が終
わった後、フィールドエコー法による撮像シーケンスを
行う。 したがって、個別的なハードウェアを前提にした実際
の撮像シーケンスにおいて、第1の傾斜磁場パルス印加
によって乱された核スピンの位相が第2の傾斜磁場パル
ス印加により完全に揃えられるように、両傾斜磁場パル
スの印加量を調整することが可能となる。 このような調整が行われた後、フィールドエコー法に
よる撮像シーケンスが行われるため、個々のハードウェ
アごとにばらつきがあったとしても、実際上、スライス
選択用の第1の傾斜磁場パルス印加によって乱された核
スピンの位相が第2の傾斜磁場パルス印加により完全に
揃えられることになり、NMR信号量の増大、再構成画像
のS/N比の向上を図ることができる。 この場合、撮像シーケンスはフィールドエコー法によ
るものであり、かつこの撮像シーケンスに先立って、ス
ライス選択用の第1軸方向の傾斜磁場の第1のパルスと
第2のパルスとの関係を調整するために行うシーケンス
も、位相エンコード用の第2軸方向の傾斜磁場パルスを
ゼロとする以外は上記の撮像シーケンスと同一条件のシ
ーケンスとなっていて、フィールドエコー法によるもの
となっている。そのため、180゜パルスが不要となるの
で、RFパルス印加装置の負担が軽くなるとともに、各シ
ーケンスの繰り返し時間が短いもので済む。
【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。第1図はこの発明の一実施例にかか
るMRイメージング装置のシステム構成例を示し、第2図
はその実施例のパルスシーケンスを示すものである。 説明の順序として先にシステム構成について説明する
と、第1図に示すように、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
及び傾斜コイル14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
選択用傾斜磁場Gs、読み出し(周波数エンコード)用傾
斜磁場Gr、位相エンコード用傾斜磁場Gpとする。傾斜コ
イル14には傾斜磁場Gs,Gr,Gpの各電源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。 他方、送信コイル12には、高周波電源33から送られる
RFパルスが供給される。このRFパルスは、周波数変換器
32において、シンセサイザ34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。 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エコー時間だけ遅れて発生するNM
R信号は受信コイル13で受信される。この受信NMR信号は
前置増幅器35により増幅された後、直交位相検波回路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
位相検波回路36はPSD(Phase Sensitive 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。 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、RF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34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、A/D変換器3
7のサンプルタイミングなどを制御する。 ホストコンピュータ32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43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フ
ーリエ変換されることにより画像が再構成され、その画
像がコンソール43の表示装置に表示される。 この実施例では、イメージングのためのパルスシーケ
ンスとして、第2図に示すように公知のフィールドエコ
ー法が採用されている。まず、フリップ角α゜のRFパル
ス51を印加して核スピンをα゜倒すとき同時にスライス
選択用の傾斜磁場Gsパルス52を加える。これにより所定
のスライス面内の核スピンのみが選択励起される。 このとき、Gsパルス52の斜線部(RFパルス51の中心位
置から後の部分)は、選択励起されたスライス面内の核
スピンの位相を乱す方向に働くため、このGsパルス52に
引き続いて反対極性のGsパルス53を加えて、位相を揃え
るようにする。 同時に、読み出し(周波数エンコード)用の傾斜磁場
Grのパルス54と、位相エンコード用の傾斜磁場Gpのパル
ス56とを加え、その後、読み出し用の傾斜磁場Grパルス
54を反転させたパルス55を加える。すると、RFパルス51
の中心から時間Teの後、Grパルス54の印加量Gr1とGrパ
ルス55の印加量Gr2とが同じになって核スピンの位相が
揃い、NMR信号57が発生する。 この撮像シーケンスを、位相エンコード用傾斜磁場Gp
を変化させながら繰り返すことにより画像再構成のため
に必要なデータの収集ができることは通常のフィールド
エコー法と同様である。 この実施例では、このような通常のフィールドエコー
法に先だって、前処理としてつぎのような複数回のシー
ケンスを行う。このシーケンスは、上記のフィールドエ
コー法の1ラインのシーケンスと同様で、且つGsパルス
53の波高値を変えるとともに位相エンコード量をゼロと
する以外は、まったく同じ条件で行われる。そして、こ
のようにしてGsパルス53の波高値を変化させて数回シー
ケンスを繰り返し、その各々で得たNMR信号から採取し
たデータが最大になるGsパルス53の波高値を求める。す
ると、RFパルス51の中心位置から後の部分の印加量(斜
線で示す)Gs1と、Gsパルス53の印加量Gs2とが実質的に
等しくなる。すなわち、ハードウェアのばらつきなどに
関わりなく、RFパルス51の中心位置から後において、 ∫γGs(t)・Ps(t)dt=0 ただしγ:核磁気回転比 Ps(t);スライス選択用傾斜磁場の極性 Gs(t);スライス選択用傾斜磁場の波形 が満たされるような、傾斜磁場Gs(t)の正・負の波形
の波高値の調整ができることになり、Gsパルス52の斜線
部により乱されたスライス面内の核スピンの位相が反対
極性のGsパルス53により完全に揃えられて、最大のNMR
信号が得られるような状態へと調整されたことになる。 したがって、このような調整が終わった後、上記の通
常のフィールドエコー法に基づく撮像シーケンスを行え
ば、最大のNMR信号を得られ、良好なS/N比の画像を再構
成することができる。 なお、上記の実施例ではGsパルス53の波高値の方を調
整したが、Gsパルス52の波高値の方を調整するようにし
てもよい。
【発明の効果】
この発明のMRイメージング装置によれば、実際の撮像
シーケンスを開始するに当たって、個々のハードウェア
についてスライス選択用の傾斜磁場パルス及びそれによ
って乱された核スピンの位相を揃えるための傾斜磁場パ
ルスをフィールドエコー法と同様のシーケンスを用いて
調整し、その調整後フィールドエコー法による撮像シー
ケンスを行うので、個々のハードウェアによらず、ある
いは各ハードウェアの時々の状態によらず、つねに、ス
ライス選択用の傾斜磁場パルスによって乱された核スピ
ンの位相を完全に揃えることができ、最大のNMR信号を
得て、良好なS/N比の再構成画像を得ることができる。
また、撮像シーケンスおよびそれに先立つ調整のための
シーケンスはフィールドエコー法によるものであるた
め、180゜パルスが不要となり、RFパルス印加装置の負
担が軽くなるとともに、各シーケンスの繰り返し時間が
短いもので済み、全体の時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を適用するシステムのブロ
ック図、第2図は同実施例にかかるパルスシーケンスを
示すタイムチャートである。 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……読み出し用傾斜磁場電
源、23……位相エンコード用傾斜磁場電源、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、4
1……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】静磁場を発生するマグネット装置と、RFパ
    ルス印加装置と、スライス選択のための第1軸方向の傾
    斜磁場、周波数エンコードのための第2軸方向の傾斜磁
    場および位相エンコードのための第3軸方向の傾斜磁場
    を印加する磁場印加装置と、NMR信号を受信する受信装
    置と、受信信号から得たデータを処理して画像再構成す
    る装置と、上記のRFパルス印加装置および磁場印加装置
    を制御して、RFパルス印加工程と、該工程と同時に行わ
    れる、スライス選択のための第1軸方向の傾斜磁場の第
    1のパルスを印加する工程と、この第1のパルスと反対
    の極性の該第1軸方向の傾斜磁場の第2のパルスを印加
    する工程と、周波数エンコードのための第2軸方向の傾
    斜磁場パルスを印加する工程と、位相エンコードのため
    の第3軸方向の傾斜磁場パルスを印加する工程とを有す
    るフィールドエコー法による撮像シーケンスを、上記第
    3軸方向の傾斜磁場パルスの大きさを変化させながら繰
    り返すとともに、上記撮像シーケンスを開始する前に、
    位相エンコード用の第2軸方向の傾斜磁場パルスをゼロ
    とする以外は該撮像シーケンスと同一条件のシーケンス
    を、上記第1軸方向の傾斜磁場の第1のパルスに対して
    第2のパルスを変化させながら複数回繰り返し、それら
    のシーケンスで得たデータが最大になる第2のパルスを
    求めることによって、該第1軸方向の傾斜磁場の第1の
    パルスと第2のパルスとの関係を調整した上で、上記の
    フィールドエコー法による撮像シーケンスを行うように
    する制御装置とを有することを特徴とするMRイメージン
    グ装置。
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